(57)【要約】【課題】屈折率が経時的に変化するドリフト現象を精度良く補正することができる測定装置を提供する。【解決手段】薄膜５７上のタンパクＴａの付着領域に、タンパクＴａの特性の測定に用いる複数種類のアナライト溶液と測定の基準となる所定濃度のバッファ液を交互に供給させて、薄膜５７上に付着したタンパクＴａの屈折率を複数回測定しており、バッファ液が供給された状態で測定された各屈折率に基づき、屈折率が１回前に測定された屈折率よりも所定値ΔＳ以上増加している場合に当該所定値ΔＳ以上増加した屈折率が測定された回以降の所定回数分の屈折率の測定結果を除外して、屈折率の経時的な変化を示す変化情報を導出し、導出した変化情報に基づいて測定結果を補正する。【選択図】図１８
2008241475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有し、一部に薄膜層が形成されると共に当該薄膜層上に測定対象とする検体物質が付着された光透過性部材と、
前記薄膜層上の前記検体物質の付着領域に、前記検体物質の特性の測定に用いる複数種類の溶液、及び測定の基準となる所定の基準溶液を各々供給する供給手段と、
前記供給手段により前記複数種類の溶液を各々個別に供給させると共に、前記溶液を所定回供給する度に前記基準溶液を供給させて、前記薄膜層上に付着した前記検体物質の屈折率情報を複数回測定する測定手段と、
前記供給手段により前記基準溶液が供給された状態で前記測定手段により測定された各屈折率情報に基づき、屈折率情報が１回前に測定された屈折率情報よりも所定値以上増加している場合に当該所定値以上増加した屈折率情報が測定された回以降の所定回数分の屈折率情報の測定結果を除外して、屈折率情報の経時的な変化を示す変化情報を導出する導出手段と、
前記導出手段により導出された変化情報に基づいて前記測定手段による測定結果を補正する補正手段と、
を備えた測定装置。
【請求項２】
前記測定手段は、前記光透過性部材と前記薄膜層との界面において全反射されるように複数の角度で前記光透過性部材に入射されて当該界面において全反射された光ビームの光強度分布から全反射減衰によって暗線が発生した反射角度を検出することにより前記検体物質の屈折率情報を測定する
請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記薄膜層は、前記検体物質が付着された付着領域、及び前記検体物質が付着していない未着領域が設けられ、
前記測定手段は、前記光透過性部材と前記薄膜層との界面の前記付着領域及び前記未着領域において各々全反射された光ビームの光強度分布から暗線が発生した反射角度を各々測定し、前記付着領域において暗線が発生した反射角度を、前記未着領域において暗線が発生した反射角度で校正して前記検体物質の屈折率情報を測定する
請求項２記載の測定装置。
【請求項４】
前記測定手段は、屈折率情報を測定する際に、前記供給手段により前記溶液の種類が切り替わる度に、前記基準溶液を供給させる
請求項１から請求項３の何れか１項記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置に係り、特に、測定対象とする検体物質に様々な溶液を各々個別に供給して検体物質の屈折率の変化を測定する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液体が流通可能に液体流路が形成されると共に、液体流路内の壁面に測定対象とする検体物質が付着された測定チップの前記液体流路に対して、様々な溶液を各々個別に供給して検体物質の屈折率の変化を測定することにより、当該検体物質の特性を測定する測定装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、流路に様々な溶液を各々個別に供給し、検体物質が付着した付着部分の界面に対して光ビームを種々の角度で入射させて界面で全反射した光ビームの反射角度毎の光強度分布を検出し、検出した光強度分布から表面プラズモン共鳴現象（Surface Plasmon Resonance：ＳＰＲ）による全反射減衰の発生によって暗線が発生した反射角度を検出することにより検体物質の屈折率の変化を測定して、検体物質の特性を測定する測定装置が開示されている。
【０００４】
ところで、この種の測定装置では、液体流路に対して溶液を流したこと等によって検体物質の付着状態が変化し、検体物質の膜厚が経時的に減少して検体物質の屈折率が経時的に変化するドリフトと呼ばれる現象が発生する場合がある。
【０００５】
例えば、測定装置が、液体流路に対して、測定の基準となる基準溶液と様々な種類の溶液を交互に個別に供給して、基準溶液と当該基準溶液後に溶液を供給した際の暗線が発生した反射角度の角度差を求めることにより検体物質の屈折率の変化を測定して、検体物質の特性を測定するものとした場合、図２３に示すように、検体物質の屈折率が経時的に変化することにより、基準溶液と各溶液を供給した際に検出される反射角度が経時的に減少するドリフト現象が発生して、反射角度の角度差より測定される検体物質の屈折率の変化の測定結果が、図２４に示すように、推定される測定結果よりもマイナス側へシフトしてしまう。なお、図２３の縦軸は基準溶液と当該基準溶液後に溶液を各々個別に供給した際の暗線が発生した反射角度（１ＲＵ＝１／１００００゜）を示しており、横軸は時間を示している。
【０００６】
このドリフトを補正する技術として、特許文献１には、溶液を供給した後の検体物質の屈折率が一定値を示すと推定される基準期間において、時間に対する屈折率の変化率を算出し、溶液を供給した瞬間を基準として、測定期間中の全ての期間にわたって算出された変化率で屈折率が変化する成分をドリフト成分として、このドリフト成分を除去するように測定結果を補正する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１０５９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、特許文献１の技術を適用して、例えば、図２５に示すように、各基準溶液を供給した際の各反射角度に基づいて屈折率が経時的な変化を示す変化情報（図２５では近似直線）を導出し、導出した変化情報に基づいて基準溶液及び各溶液を供給した際の反射角度を補正するものとした場合、ドリフト現象による屈折率の変化を補正できるため、図２６に示されるよに、反射角度の角度差の測定精度が向上する。
【０００８】
しかしながら、液体流路に溶液を供給した際に溶液と検体物質とが反応した場合に検体物質の折率が変化し、次に基準溶液を供給した際の測定結果に検体物質が溶液と反応したことによる屈折率の変化の影響が残ってしまい、導出される変化情報に屈折率の変化の影響が含まれてしまうため、ドリフト現象を精度良く補正できない場合がある、という問題点があった。
【０００９】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、屈折率が経時的に変化するドリフト現象を精度良く補正することができる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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、光透過性を有し、一部に薄膜層が形成されると共に当該薄膜層上に測定対象とする検体物質が付着された光透過性部材と、前記薄膜層上の前記検体物質の付着領域に、前記検体物質の特性の測定に用いる複数種類の溶液、及び測定の基準となる所定の基準溶液を各々供給する供給手段と、前記供給手段により前記複数種類の溶液を各々個別に供給させると共に、前記溶液を所定回供給する度に前記基準溶液を供給させて、前記薄膜層上に付着した前記検体物質の屈折率情報を複数回測定する測定手段と、前記供給手段により前記基準溶液が供給された状態で前記測定手段により測定された各屈折率情報に基づき、屈折率情報が１回前に測定された屈折率情報よりも所定値以上増加している場合に当該所定値以上増加した屈折率情報が測定された回以降の所定回数分の屈折率情報の測定結果を除外して、屈折率情報の経時的な変化を示す変化情報を導出する導出手段と、前記導出手段により導出された変化情報に基づいて前記測定手段による測定結果を補正する補正手段と、を備えている。
【００１１】
請求項１記載の発明は、光透過性を有する光透過性部材の一部に薄膜層が形成されると共に当該薄膜層上に測定対象とする検体物質が付着されており、供給手段により、薄膜層上の検体物質の付着領域に、検体物質の特性の測定に用いる複数種類の溶液、及び測定の基準となる所定の基準溶液が各々供給され、測定手段により、供給手段により複数種類の溶液を各々個別に供給させると共に、溶液を所定回供給する度に前記基準溶液を供給させて、薄膜層上に付着した前記検体物質の屈折率情報が複数回測定される。
【００１２】
そして、本発明は、導出手段により、供給手段により基準溶液が供給された状態で測定手段により測定された各屈折率情報に基づき、屈折率情報が１回前に測定された屈折率情報よりも所定値以上増加している場合に当該所定値以上増加した屈折率情報が測定された回以降の所定回数分の屈折率情報の測定結果を除外して、屈折率情報の経時的な変化を示す変化情報が導出され、補正手段により、導出手段により導出された変化情報に基づいて測定手段による測定結果が補正される。
【００１３】
このように請求項１記載の発明によれば、薄膜層上の検体物質の付着領域に、検体物質の特性の測定に用いる複数種類の溶液を各々個別に供給させると共に、溶液を所定回供給する度に測定の基準となる所定の基準溶液を供給させて、薄膜層上に付着した検体物質の屈折率情報を複数回測定しており、基準溶液が供給された状態で測定された各屈折率情報に基づき、屈折率情報が１回前に測定された屈折率情報よりも所定値以上増加している場合に当該所定値以上増加した屈折率情報が測定された回以降の所定回数分の屈折率情報の測定結果を除外して、屈折率情報の経時的な変化を示す変化情報を導出し、導出した変化情報に基づいて測定結果を補正しているので、屈折率情報が経時的に変化するドリフト現象を精度良く補正することができる。
【００１４】
なお、本発明の測定手段は、請求項２記載の発明ように、前記光透過性部材と前記薄膜層との界面において全反射されるように複数の角度で前記光透過性部材に入射されて当該界面において全反射された光ビームの光強度分布から全反射減衰によって暗線が発生した反射角度を検出することにより前記検体物質の屈折率情報を測定してもよい。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、請求項３記載の発明ように、前記薄膜層に、前記検体物質が付着された付着領域、及び前記検体物質が付着していない未着領域が設けられ、前記測定手段が、前記光透過性部材と前記薄膜層との界面の前記付着領域及び前記未着領域において各々全反射された光ビームの光強度分布から暗線が発生した反射角度を各々測定し、前記付着領域において暗線が発生した反射角度を、前記未着領域において暗線が発生した反射角度で校正して前記検体物質の屈折率情報を測定してもよい。
【００１６】
また、本発明の測定手段は、請求項４記載の発明ように、屈折率情報を測定する際に、前記供給手段により前記溶液の種類が切り替わる度に、前記基準溶液を供給してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
このように、本発明によれば、薄膜層上の検体物質の付着領域に、検体物質の特性の測定に用いる複数種類の溶液を各々個別に供給させると共に、溶液を所定回供給する度に測定の基準となる所定の基準溶液を供給させて、薄膜層上に付着した検体物質の屈折率情報を複数回測定しており、基準溶液が供給された状態で測定された各屈折率情報に基づき、屈折率情報が１回前に測定された屈折率情報よりも所定値以上増加している場合に当該所定値以上増加した屈折率情報が測定された回以降の所定回数分の屈折率情報の測定結果を除外して、屈折率情報の経時的な変化を示す変化情報を導出し、導出した変化情報に基づいて測定結果を補正しているので、屈折率情報が経時的に変化するドリフト現象を精度良く補正することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では、本発明を表面プラズモン共鳴現象（Surface Plasmon Resonance：ＳＰＲ）を利用して検体物質の特性を測定するバイオセンサーに適用した場合について説明する。
【００１９】
図１〜図４に示すように、本実施の形態に係るバイオセンサー１０は、下部筐体１１及び上部筐体１２を備えている。上部筐体１２は、断熱部材で構成されており、バイオセンサー１０の上半分全体を覆っている。上部筐体１２内と、外部及び下部筐体１１内との間は、断熱されている。上部筐体１２の手前側は、上方へ開放可能とされており、把手１３が取り付けられている。上部筐体１２の外側には、ディスプレイ１４及び入力部１６が設置されている。
【００２０】
図２は、上部筐体１２を取り去って、図１の奥側からみたバイオセンサー１０の内部を示す図であり、図３は筐体の内部を上面からみた図、図４は図２の手前側からみた内部の側面図である。
【００２１】
上部筐体１２の内部には、分注ヘッド２０、測定部３０、試料ストック部４０、ピペットチップストック部４２、バッファストック部４４、保冷部４６、測定チップストック部４８、ラジエータ６０、ラジエータ送風ファン６２、水平方向送風ファン６４が備えられている。
【００２２】
試料ストック部４０は、試料積層部４０Ａ及び試料セット部４０Ｂで構成されている。試料積層部４０Ａには、個々のセルに検体物質の特性の測定に用いる試料として各々異なるアナライト溶液をストックする試料プレート４０Ｐが、Ｚ方向（鉛直方向）に積層されて収容されている。試料セット部４０Ｂには、１枚の試料プレート４０Ｐが、図示しない搬送機構により試料積層部４０Ａから搬送されてセットされる。
【００２３】
ピペットチップストック部４２は、ピペットチップ積層部４２Ａ及びピペットチップセット部４２Ｂで構成されている。ピペットチップ積層部４２Ａには、複数のピペットチップを保持するピペットチップストッカー４２Ｐが、Ｚ方向に積層されて収容されている。ピペットチップセット部４２Ｂには、１枚のピペットチップストッカー４２Ｐが、図示しない搬送機構によりピペットチップ積層部４２Ａから搬送されてセットされる。
【００２４】
バッファストック部４４は、ボトル収容部４４Ａ及びバッファ供給部４４Ｂで構成されている。ボトル収容部４４Ａには、測定の基準となる基準試料としてのバッファー液が貯留された複数本のボトル４４Ｃが収容されている。バッファ供給部４４Ｂには、バッファプレート４４Ｐがセットされている。バッファプレート４４Ｐは、複数筋に区画されており、各々の区画には濃度の異なるバッファー液が貯留されている。また、バッファプレート４４Ｐの上部には、分注ヘッド２０のアクセス時にピペットチップＣＰが挿入される孔Ｈが構成されている。バッファプレート４４Ｐへは、ホース４４Ｈによりボトル４４Ｃからバッファ液が供給される。
【００２５】
バッファ供給部４４Ｂの隣には、補正用プレート４５が配置され、その隣に保冷部４６が配置されている。補正用プレート４５は、バッファー液の濃度調整を行うためのプレートであり、マトリクス状に複数セルが構成されている。保冷部４６には、冷蔵の必要な試料が配置される。保冷部は低温とされており、この上で試料は低温状態に保たれる。
【００２６】
測定チップストック部４８には、測定チップ収容プレート４８Ｐがセットされている。測定チップ収容プレート４８Ｐには、測定チップ５０が複数本収納されている。
【００２７】
測定チップストック部４８と測定部３０との間には、測定チップ搬送機構４９が備えられている。測定チップ搬送機構４９は、測定チップ５０を両側から挟み込んで保持する保持アーム４９Ａ、回転により保持アーム４９ＡをＹ方向に移動させるボールねじ４９Ｂ、Ｙ方向に配置され、測定チップ５０が載せられる搬送レール４９Ｃ、を含んで構成されている。測定の際には、１本の測定チップ５０が測定チップ搬送機構４９により測定チップ収容プレート４８Ｐから搬送レール４９Ｃ上に載せられ、保持アーム４９Ａにより挟持されつつ測定部３０へ移動してセットされる。
【００２８】
測定チップ５０は、図５及び図６に示すように、誘電体ブロック５２、流路部材５４、及び、保持部材５６、で構成されている。
【００２９】
誘電体ブロック５２は、光ビームに対して透明な透明樹脂等で構成されており、断面が台形の棒状とされたプリズム部５２Ａ、及び、プリズム部５２Ａの両端部にプリズム部５２Ａと一体的に形成された被保持部５２Ｂを備えている。プリズム部５２Ａの互いに平行な２面の内の広い側の上面には、金属性の薄膜５７が形成されている。誘電体ブロック５２は、いわゆるプリズムとして機能し、バイオセンサー１０での測定の際には、プリズム部５２Ａの対向する互いに平行でない２つの側面の内の一方から光ビームが入射され、他方から薄膜５７との界面で全反射された光ビームが出射される。
【００３０】
薄膜５７の表面には、測定対象とする検体物質としてタンパクＴａを薄膜５７上に付着させるための、リンカー層５７Ａが形成されている。このリンカー層５７Ａ上にタンパクＴａが付着される。
【００３１】
プリズム部５２Ａの両側面には、上側の端辺に沿って保持部材５６と係合される係合凸部５２Ｃが形成されている。また、プリズム部５２Ａの下側には、側端辺に沿って搬送レール４９Ｃと係合されるフランジ部５２Ｄが形成されている。
【００３２】
図６に示すように、流路部材５４は、６個のベース部５４Ａを備え、ベース部５４Ａの各々に４本の円筒部材５４Ｂが立設されている。ベース部５４Ａは、３個のベース部５４Ａ毎に、立設された円筒部材５４Ｂのうちの１本の上部が連結部材５４Ｄによって連結されている。流路部材５４は、軟質で弾性変形可能な材料、例えば非晶質ポリオフィレンエラストマーで構成されている。このように、流路部材５４を弾性変形可能な材料で構成することにより、誘電体ブロック５２との密着性を高め、誘電体ブロック５２との間に構成される液体流路５５の密閉性を確保している。
【００３３】
保持部材５６は、長尺とされ、上面部材５６Ａ及び２枚の側面板５６Ｂが蓋状に構成された形状とされている。側面板５６Ｂには、誘電体ブロック５２の係合凸部５２Ｃと係合される係合孔５６Ｃ、及び、上記光ビームの光路に対応する部分に窓５６Ｄが形成されている。保持部材５６は、係合孔５６Ｃと係合凸部５２Ｃとが係合されて、誘電体ブロック５２に取り付けられる。流路部材５４は、保持部材５６と一体成形されており、保持部材５６と誘電体ブロック５２の間に配置される。上面部材５６Ａには、流路部材５４の円筒部材５４Ｂに対応する位置に、受部５９が形成されている。受部５９は略円筒状とされている。
【００３４】
ベース部５４Ａには、図７に示すように、底面側に略Ｓ字状の２本の流路溝５４Ｃが形成されている。流路溝５４Ｃは、端部の各々が１の円筒部材５４Ｂの中空部と連通されている。ベース部５４Ａは、底面が誘電体ブロック５２の上面と密着され、流路溝５４Ｃと誘電体ブロック５２の上面との間に構成される空間と前記中空部とで、液体流路５５が構成される。なお、本実施の形態に係る液体流路５５の容量は、７μｌとされている。
【００３５】
１個のベース部５４Ａには、２本の液体流路５５が構成される。各々の液体流路５５において、円筒部材５４Ｂの上端面に液体流路５５の出入口５３が構成される。
【００３６】
ここで、２本の液体流路５５のうち、１本は測定流路５５Ａとして用いられ、他の１本は参照流路５５Ｒとして用いられる。測定流路５５Ａの薄膜５７上（リンカー層５７Ａ上）にはタンパクＴａを付着させ、参照流路５５Ｒの薄膜５７上（リンカー層５７Ａ上）にはタンパクＴａを付着させない状態で測定が行われる。
【００３７】
測定流路５５Ａ及び参照流路５５Ｒには、図７に示すように、各々光ビームＬ１、Ｌ２が入射される。光ビームＬ１、Ｌ２は、図８に示すように、ベース部５４Ａの中心線Ｍ上に配置されるＳ字の屈曲部分に照射される。以下、測定流路５５Ａにおける光ビームＬ１の照射領域を測定領域Ｅ１、参照流路５５Ｒにおける光ビームＬ２の照射領域を参照領域Ｅ２という。参照領域Ｅ２は、タンパクＴａが付着した測定領域Ｅ１から得られるデータを補正するための測定を行う領域である。
【００３８】
図９には、分注ヘッド２０の詳細な構成が示されている。
【００３９】
分注ヘッド２０は、１２本の分注管２０Ａを備えている。各分注管２０Ａは、Ｘ方向と直交する矢印Ｙ方向に沿って１列に配置されるように保持部材２０Ｂにより保持されている。分注管２０Ａは、隣り合う２本で一対とされ、一方が液体供給用、他方が液体排出用とされている。分注管２０Ａの先端部には、ピペットチップＣＰが取り付けられる。ピペットチップＣＰは、ピペットチップストッカー４２Ｐにストックされており、必要に応じて交換可能とされている。
【００４０】
図２に示すように、分注ヘッド２０は、上部筐体１２内の上部に設けられ、水平駆動機構２２により矢印Ｘ方向に移動可能とされている。水平駆動機構２２は、ボールねじ２２Ａ、モータ２２Ｂ、ガイドレール２２Ｃにより構成されている。ボールねじ２２Ａ及びガイドレール２２Ｃは、Ｘ方向に配置されている。ガイドレール２２Ｃは平行に２本配置され、そのうちの１本はボールねじ２２Ａの下側に所定間隔離れて配置されている。分注ヘッド２０は、モータ２２Ｂの回転駆動によってボールねじ２２Ａが回転することにより、ガイドレール２２Ｃに沿ってＸ方向に移動される。このＸ方向移動により、分注ヘッド２０は、保冷部４６、補正用プレート４５、バッファ供給部４４Ｂ（バッファプレート４４Ｐ）、測定部３０（測定チップ５０）、試料セット部４０Ｂ（試料プレート４０Ｐ）、及びピペットチップセット部４２Ｂ（ピペットチップストッカー４２Ｐ）に対向する位置にそれぞれ移動可能とされている。
【００４１】
また、図９に示すように、分注ヘッド２０には、分注ヘッド２０を矢印Ｚ方向に移動させる鉛直駆動機構２４が設けられている。鉛直駆動機構２４は、モータ２４Ａ及びＺ方向に配置された駆動軸２４Ｂを含んで構成され、モータ２４Ａの回転駆動によって駆動軸２４Ｂが回転することにより、分注ヘッド２０をＺ方向に移動させる。このＺ方向移動により、分注ヘッド２０は、ピペットチップセット部４２Ｂにセットされたピペットチップストッカー４２Ｐ、試料セット部４０Ｂにセットされた試料プレート４０Ｐ、バッファ供給部４４Ｂにセットされたバッファプレート４４Ｐ、補正用プレート４５、保冷部４６にセットされたプレート、及び測定部３０にセットされた測定チップ５０などにアクセス可能となっている。
【００４２】
図１０に示されるように、分注ヘッド２０には、吸排駆動部２６が接続されている。吸排駆動部２６は、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８を備えている。第１ポンプ２７及び第２ポンプ２８は、前述の一対の分注管２０Ａに各々対応して設けられている。第１ポンプ２７は、シリンジポンプで構成されており、第１シリンダ２７Ａ、第１ピストン２７Ｂ、及び、第１ピストン２７Ｂを駆動させる第１モータ２７Ｃを備えている。第１シリンダ２７Ａは、配管２７Ｈを介して分注ヘッド２０と接続されている。また、第２ポンプ２８も、シリンジポンプで構成されており、第２シリンダ２８Ａ、第２ピストン２８Ｂ、及び、第２ピストン２８Ｂを駆動させる第２モータ２８Ｃを備えている。第２シリンダ２８Ａは、配管２８Ｈを介して分注ヘッド２０と接続されている。
【００４３】
分注ヘッド２０は、第１モータ２７Ｃ及び第２モータ２８Ｃの回転駆動が各々制御されて第１ピストン２７Ｂ及び第２ピストン２８Ｂの駆動が制御されることにより、吸引、排出する溶液の液量、及び吸引、排出する際の溶液の速度が調整可能とされている。
【００４４】
測定時には、分注管２０Ａにより、測定チップ５０へ試料やバッファー液が供給される。これらの液体の供給は、分注ヘッド２０を、保冷部４６、試料セット部４０Ｂ、バッファ供給部４４Ｂ上へ移動させ、液体供給用の６本の分注管２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰで試料やバッファー液を吸引する。このときの吸引量は、２本分の流路に供給するための量である。そして、試料やバッファー液を吸引した６本の分注管２０Ａ側のピペットチップＣＰを、測定チップ５０の測定流路５５Ａ側の片方の出入口５３（以下「供給口５３Ａ」という）へ挿入すると共に、排出用の列の６本の分注管２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰを他方の出入口５３（以下「排出口５３Ｂ」という）へ挿入する。そして、供給口５３Ａ側の分注管２０Ａから半量の液体を吐出すると共に、排出口５３Ｂ側の分注管２０Ａで液体を吸入することにより行われる。続いて、参照流路５５Ｒ側へも、同様にしてピペットチップＣＰの残り半量の液体が供給される。
【００４５】
一方、図４に示すように、測定部３０は、光学定盤３２、光出射部３４、受光部３６を含んで構成されている。光学定盤３２には、側方向から見て、上部中央の水平平面で構成される上部台３２Ａ、上部台３２Ａから離れる方向に向かって低くなる出射傾斜部３２Ｂ、上部台３２Ａを挟んで出射傾斜部３２Ｂと逆側に配置される受光傾斜部３２Ｃが形成されている。上部台３２Ａには、Ｙ方向沿って測定チップ５０がセットされるものとされている。光学定盤３２の出射傾斜部３２Ｂには、測定チップ５０へ向かって光ビームＬ１、Ｌ２を出射する光出射部３４が設置されている。また、受光傾斜部３２Ｃには、受光部３６が設置されている。光学定盤３２の隣には、光学定盤３２を冷却する水冷ジャケット３２Ｊが設けられている。
【００４６】
図１１に示すように、光出射部３４には、光源３４Ａ、レンズユニット３４Ｂが備えられている。また、受光部３６には、レンズユニット３６Ａ、ＣＣＤ３６Ｂが備えられている。
【００４７】
光源３４Ａからは、発散状態の光ビームＬが出射される。レンズユニット３４Ｂは、偏光ビームスプリッタを内蔵しており、光源３４Ａから入射する光ビームＬのＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離し、光ビームＬのＰ偏光成分をＺ方向に対して一定の幅を持った比較的太い２本の平行な光ビームＬ１、Ｌ２に分ける。そして、レンズユニット３４Ｂは、この２本の平行な光ビームＬ１、Ｌ２を薄膜５７と誘電体ブロック５２との界面の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２に対して全反射角以上の種々の入射角で測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２において収束光状態となるように入射させる。よって、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に入射する光ビームＬ１、Ｌ２は、誘電体ブロック５２と薄膜５７との界面において種々の反射角で全反射される。この全反射された光ビームＬ１、Ｌ２は、レンズユニット３６Ａを経てＣＣＤ３６Ｂに結像される。ＣＣＤ３６Ｂは、全反射された２本の光ビームＬ１、Ｌ２を共に受光可能な面積の受光面を有するエリアセンサとされており、受光面に結像した像を示す画像情報を生成して出力する。
【００４８】
図１２には、本実施の形態に係るバイオセンサー１０の電気系の構成が示されている。
【００４９】
同図に示すように、バイオセンサー１０は、ＣＰＵ７０Ａ、ＲＯＭ７０Ｂ、ＲＡＭ７０Ｃ、ＨＤＤ７０Ｄ等を含んで構成され、装置全体の動作を司る制御部７０と、上記モータ２２Ｂとモータ２４Ａの回転駆動、及び上記第１モータ２７Ｃと第２モータ２８Ｃの回転駆動を制御することにより、分注ヘッド２０のＸ方向及びＺ方向への移動及び分注ヘッド２０の各分注管２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰへの試料やバッファ液の吸引や排出を制御する分注ヘッド駆動制御部７２と、保持アーム４９Ａを動作及びボールねじ４９Ｂを回転させるさせる不図示のモータの回転駆動を制御することにより、測定チップ搬送機構４９の動作を制御する測定チップ搬送制御部７４と、ＣＣＤ３６Ｂの撮像動作の制御するＣＣＤ制御部７６と、光源３４Ａへの電力供給を制御することにより、光源３４Ａの点灯を制御する点灯制御部７８と、を備えている。
【００５０】
制御部７０には、分注ヘッド駆動制御部７２、測定チップ搬送制御部７４、ＣＣＤ制御部７６、点灯制御部７８、ディスプレイ１４、及び入力部１６が接続されている。
【００５１】
従って、制御部７０は、分注ヘッド駆動制御部７２を介した分注ヘッド２０の移動及びピペットチップＣＰへの試料やバッファ液の吸引や排出の制御と、測定チップ搬送制御部７４を介した測定チップ５０の搬送の制御と、ＣＣＤ制御部７６を介したＣＣＤ３６Ｂの撮像動作の制御と、点灯制御部７８を介して光源３４Ａの点灯を制御と、ディスプレイ１４への操作画面、各種メッセージ等の各種情報の表示の制御と、を各々行うことができる。また、制御部７０は、入力部１６に対する操作内容を把握することができる。
【００５２】
制御部７０では、ＣＣＤ制御部７６を介して入力された画像情報に基づいて所定の処理を行なって、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２での屈折率変化データを導出する。
【００５３】
この屈折率変化データは、測定チップ５０に試料及びバッファー液を個別に供給して光出射部３４から光ビームＬを出射させて測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に光ビームＬ１、Ｌ２を照射し、測定領域Ｅ１において全反射された光ビームＬ１の暗線が発生した反射角度と参照領域Ｅ２において全反射された光ビームＬ２の暗線が発生した反射角度との角度差に基づいて求められるものである。薄膜５７と誘電体ブロック５２との界面に特定の入射角で入射した光ビームＬ１、Ｌ２は、界面に表面プラズモンを励起させ、これにより、特定の入射角で入射した光ビームＬ１、Ｌ２の反射光の強度が鋭く低下して暗線として観察される。この暗線となる光ビームＬ１、Ｌ２の入射角が全反射減衰角θＳＰであり、バッファー液を測定チップ５０に供給した場合の測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において検出される全反射減衰角θＳＰの角度差と、試料を測定チップ５０に供給した場合の測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において検出される全反射減衰角θＳＰの角度差との差が屈折率変化データとなる。
【００５４】
次に、本実施の形態に係るバイオセンサー１０の作用について説明する。
【００５５】
タンパクＴａの特性の測定を行う場合、制御部７０は、分注ヘッド駆動制御部７２を介して分注ヘッド２０を制御して、測定対象とする測定チップ５０に分注ヘッド２０から所定の濃度のバッファー液と様々な種類のアナライト溶液を交互に個別に供給させる。
【００５６】
また、制御部７０は、測定チップ搬送制御部７４を介して測定チップ搬送機構４９を制御して、所定の測定周期毎に、バッファー液やアナライト溶液が供給された測定チップ５０を上部台３２Ａに搬送して測定対象とする測定流路５５Ａの測定領域Ｅ１及び参照流路５５Ｒの参照領域Ｅ２を各々光ビームＬ１、Ｌ２が入射する位置に配置する。そして、制御部７０は、点灯制御部７８を制御して光源３４Ａの点灯させ、光出射部３４から光ビームを出射させて測定領域Ｅ１、参照領域Ｅ２の各々に、光ビームＬ１、Ｌ２を各々照射させる。これらの光ビームＬ１、Ｌ２は、測定領域Ｅ１、参照領域Ｅ２で全反射され、発散しながら誘電体ブロック５２のプリズム面を通って外部に出射される。外部に出射された光ビームＬ１、Ｌ２は、レンズユニット３６Ａを経てＣＣＤ３６Ｂの受光面に結像される。
【００５７】
制御部７０は、ＣＣＤ制御部７６を介してＣＣＤ３６Ｂの撮像動作の制御して、ＣＣＤ３６Ｂの受光面に結像した像の撮像を行わせ、当該像を示す画像情報をＣＣＤ３６Ｂから出力させる。出力された画像情報はＣＣＤ制御部７６を介して制御部７０に入力する。
【００５８】
図１３（Ａ）には、画像情報により示される画像の一例が示されている。
【００５９】
同図に示されるように、画像情報により示される画像には、測定領域Ｅ１、参照領域Ｅ２で全反射された２本の光ビームＬ１、Ｌ２の像が含まれている。
【００６０】
制御部７０は、画像情報が入力されると、以下の暗線位置導出処理を行う。
【００６１】
図１４には、制御部７０により実行される暗線位置導出処理の流れを示すフローチャートが示されている。以下、同図を参照して、当該暗線位置導出処理について説明する。
【００６２】
同図のステップ１００では、画像情報により示される画像の光ビームＬ１の像が含まれる領域Ａの画像及び光ビームＬ２の像が含まれる領域Ｂ（図１３（Ａ）も参照。）の画像に対してそれぞれ畳み込み演算を行なって光ビームＬ１、Ｌ２の１次元の光強度分布を示す分布情報をそれぞれ導出する。図１３（Ｂ）には、領域Ｂの画像に対して畳み込み演算を行なって導出された分布情報により示される光ビームＬ２の１次元の光強度分布が示されている。なお、図１３（Ｂ）では、横軸が反射角度方向を示しており、横軸の各位置が反射角度に対応している。
【００６３】
次のステップ１０２では、導出された各分布情報読により示される光強度分布からそれぞれ暗線位置の検出を行なうことにより、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２で全反射された光ビームの光強度分布から暗線が発生した反射角度を各々検出する。
【００６４】
なお、本ステップ１０２では、各分布情報読に対して図１５（Ａ）〜（Ｅ）に示される処理を行なうことにより暗線が発生した反射角度の検出を行なう。
【００６５】
すなわち、まず、分布情報により示される光強度分布（図１５（Ａ））に対して平滑化処理を行なって平滑化した光強度分布を求める（図１５（Ｂ））。次に、分布情報により示される光強度分布から平滑化した光強度分布を減算して差分強度分布を導出する（図１５（Ｃ））。そして、導出した差分強度分布により示される各強度に所定の閾値を加算する（図１５（Ｄ））。最後に、閾値を加算した差分強度分布において強度がゼロ以下となる領域を特定し（図１５（Ｆ））、強度がゼロ以下となる領域の面積の重心位置を求めることにより、暗線が発生した反射角度を検出する。
【００６６】
次のステップ１０４では、測定領域Ｅ１において暗線が発生した反射角度から参照領域Ｅ２において暗線が発生した反射角度を減算し、減算後の反射角度の角度差を示す角度差情報をＨＤＤ７０Ｄに記憶させて、本暗線位置導出処理を終了する。このように、測定領域Ｅ１において暗線が発生した反射角度から参照領域Ｅ２において暗線が発生した反射角度を減算することにより、供給した溶液の影響による暗線が発生した反射角度の変化を校正することができる。
【００６７】
これにより、ＨＤＤ７０Ｄには、測定対象とする測定チップ５０に分注ヘッド２０から所定の濃度のバッファー液と様々な種類のアナライト溶液を交互に個別に供給されて所定の測定周期毎に求められた角度差情報が記憶される。
【００６８】
制御部７０は、ユーザによって入力部１６に対して屈折率変化データの導出を指示する所定の操作が行われると、以下の屈折率変化データ導出処理を行なって屈折率変化データを導出する。
【００６９】
図１６には、制御部７０により実行される屈折率変化データ導出処理の流れを示すフローチャートが示されている。以下、同図を参照して、当該屈折率変化データ導出処理について説明する。
【００７０】
同図のステップ１５０では、ＨＤＤ７０Ｄから測定対象とする測定チップ５０の各角度差情報をそれぞれ読み出し、各角度差情報が求められた時間順に各角度差情報により示される反射角度の角度差を並べる。
【００７１】
図１７には、測定対象とする測定チップ５０に分注ヘッド２０から所定の濃度のバッファー液と様々な種類のアナライト溶液を交互に個別に供給して求められた反射角度の角度差の経時的な変化の一例が示されている。なお、図１７では、バッファー液とアナライト溶液の供給が切り替わるタイミングで液体流路５５内の溶液が不安定となるため、ノイズが発生している。
【００７２】
次のステップ１５２では、上記図１７のバッファー液が供給された各期間毎、及び各アナライト溶液が供給された各期間毎に、反射角度の角度差を平均化した平均角度差を求める。
【００７３】
図１８には、上記図１７のバッファー液及びアナライト溶液が供給された各期間を液体流路５５への１回の送液として、測定開始時から順に測定チップ５０の液体流路５５にバッファー液やアナライト溶液が送液された送液回数毎に平均角度差をプロットしたグラフが示されている。
【００７４】
ここで、図１８に示されるように、平均角度差のグラフには、タンパクＴａの付着状態が変化して膜厚が減少することによってタンパクＴａの屈折率が経時的に変化して平均角度差が経時的に減少するドリフト現象が発生している。また、特定のアナライト溶液（図１８の矢印ｔ参照）を供給した際に、当該アナライト溶液に含まれるアナライトがタンパクＴａに付着して屈折率が増加することにより平均角度差が増加しており、タンパクＴａに付着したアナライトがその後のバッファー液やアナライト溶液の供給によって少しずつ剥がれるため、バッファー液を供給した際のドリフト成分に影響が残ってしまう。
【００７５】
そこで、次のステップ１５４では、各平均角度差を、時間順に比較し、平均角度差が１回前に測定された平均角度差よりも所定値ΔＳ以上増加している場合に当該所定値ΔＳ以上増加した平均角度差が測定された回以降の所定回数分（本実施の形態では、６回分）の屈折率の測定結果を除外する（図１９参照）。なお、この上記所定値ΔＳには、装置の製造上の誤差や測定条件の変化に起因する誤差等の各種誤差を考慮した上でタンパクＴａにアナライトが付着して屈折率が増加したと判別することができる値を設定するとよい。また、上記所定回数分は、タンパクＴａに付着したアナライトが要求される測定精度を満たす程度に剥がれる送液回数を設定するとよい。
【００７６】
そして、次のステップ１５６では、図２０に示されるように、除外されずに残った各平均角度差のうちバッファー液が供給された期間に求められた平均角度差を特定し、バッファー液が供給された期間の平均角度差に基づいて屈折率の経時的な変化を示す変化情報を導出する。
【００７７】
なお、本ステップ１５６では、変化情報として、図２１に示されるように、例えば、最小二乗法により各反射角度を結ぶ近似直線を導出する。
【００７８】
次のステップ１５８では、導出した近似直線に基づいて、図２２に示されるように、測定結果を補正し、次のステップ１６０では、補正後の測定結果においてバッファ液と当該バッファ液後にアナライト溶液を供給した際の平均角度差の変化（差）を測定し、当該差を屈折率変化データとしてＨＤＤ７０Ｄに記憶させて、本屈折率変化データ導出処理を終了する。
【００７９】
制御部７０は、ＨＤＤ７０Ｄに記憶した屈折率変化データに基づいて、タンパクＴａと試料Ａとの反応状態を測定し、測定結果をディスプレイ１４に表示させる。
【００８０】
以上のように本実施の形態によれば、薄膜５７上のタンパクＴａの付着領域に、タンパクＴａの特性の測定に用いる複数種類のアナライト溶液と測定の基準となる所定濃度のバッファ液を交互に供給させて、薄膜５７上に付着したタンパクＴａの屈折率を複数回測定しており、バッファ液が供給された状態で測定された各屈折率に基づき、屈折率が１回前に測定された屈折率よりも所定値ΔＳ以上増加している場合に当該所定値ΔＳ以上増加した屈折率が測定された回以降の所定回数分の屈折率の測定結果を除外して、屈折率の経時的な変化を示す変化情報を導出し、導出した変化情報に基づいて測定結果を補正しているので、屈折率が経時的に変化するドリフト現象を精度良く補正することができる。
【００８１】
また、本実施の形態によれば、薄膜５７上のタンパクＴａの付着領域に、アナライト溶液とバッファ液を交互に供給しているので、タンパクＴａとアナライトが反応した場合であっても次に供給されるバッファ液で洗い流されるため、各アナライト溶液を供給した際の反応状態を精度良く検出することができる。
【００８２】
なお、本実施の形態では、薄膜５７上のタンパクＴａの付着領域に、アナライト溶液とバッファ液を交互に供給する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、アナライト溶液を所定回（例えば、３回）供給する度にバッファ溶液を供給するものとしてもよい。
【００８３】
また、本実施の形態では、変化情報として近似直線を導出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特定の関数を用いて近似してもよい。
【００８４】
また、本実施の形態では、ＣＣＤ３６Ｂにより生成された画像情報により示される２次元の画像に対して畳み込み演算を行うことにより１次元の光強度分布を示す分布情報を取得する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、比較的細い光ビームを入射角を変化させて界面に入射させ、入射した光ビームの入射角の変化に従って、反射角が変化する光ビームを、反射角の変化に同期して移動する小さな光検出器によって検出して光ビームの光強度分布を示す分布情報を取得するものとしてもよい。
【００８５】
また、本実施の形態では、分布情報により示される光強度分布から平滑化した光強度分布を減算して暗線位置を検出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、全反射減衰が発生していない状態の光ビームの光強度分布を示す基準データを予め暗線位置検出部８４に記憶させておき、暗線位置検出部８４が、分布情報により示される光強度分布と記憶した基準データにより示される光強度分布との差分や除算を求めることにより、差分強度分布を導出するものとしてもよい。
【００８６】
また、本実施の形態では、分布情報により示される光強度分布から平滑化した光強度分布を減算して暗線位置を検出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、光強度分布において暗線が発生する範囲が特定できる場合、分布情報により示される光強度分布の強度が閾値以下でかつ暗線が発生する範囲内の領域の面積から暗線位置を検出するものとしもよい。
【００８７】
さらに、本実施の形態の全反射減衰を利用する他の測定装置としては、漏洩モード検出器をあげることができる。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、表面プラズモン共鳴角と同様に、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を測定することができる。
【００８８】
その他、本実施の形態で説明した測定装置の構成（図１〜図１２参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００８９】
また、本実施の形態で説明した暗線位置導出処理（図１４参照。）と屈折率変化データ導出処理（図１６参照）の処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】実施の形態に係るバイオセンサー全体の斜視図である。
【図２】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の斜視図である。
【図３】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の上面図である。
【図４】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の側面図である。
【図５】実施の形態に係る測定チップの斜視図である。
【図６】実施の形態に係る測定チップの分解斜視図である。
【図７】実施の形態に係る測定チップの測定領域及び参照領域へ光ビームが入射している状態を示す図である。
【図８】実施の形態に係る測定チップの流路部材を下側からみた図である。
【図９】実施の形態に係るバイオセンサーの分注ヘッドの鉛直駆動機構を示す斜視図である。
【図１０】実施形態に係るバイオセンサーの液体吸排部の概略構成図である。
【図１１】実施の形態に係るバイオセンサーの光学測定部付近の概略図である。
【図１２】実施の形態に係るバイオセンサーの電気系の構成を示すブロック図である。
【図１３】（Ａ）は画像情報により示される２本の光ビームの像を含んだ画像の一例を示す図であり、（Ｂ）は光ビームの光強度分布の一例を示すグラフである。
【図１４】実施の形態に係る暗線位置導出処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】（Ａ）〜（Ｅ）は暗線を検出する際の流れを示す図である。
【図１６】実施の形態に係る屈折率データ導出処理の流れを示すフローチャートである。
【図１７】バッファー液と様々な種類のアナライト溶液を交互に個別に供給して求められた反射角度の角度差の経時的な変化の一例を示すグラフである。
【図１８】バッファー液及びアナライト溶液が供給された各期間毎に平均角度差をプロットしたグラフである。
【図１９】図１８から除外の平均角度差を除外した結果の一例を示すグラフである。
【図２０】図１９に示す各平均角度差のうちバッファー液が供給された期間に求められた平均角度差を示すグラフである。
【図２１】各反射角度を結ぶ近似式の導出結果を示すグラフである。
【図２２】図１８に示す各平均角度差を補正した結果を示すグラフである。
【図２３】従来の検体物質の屈折率が経時的に減少するドリフト現象が発生した状態の一例を示すグラフである。
【図２４】従来の検体物質の屈折率の変化を測定した場合の測定結果と推定される測定結果一例を示す図である。
【図２５】従来のドリフト現象を補正した状態の一例を示すグラフである。
【図２６】従来のドリフト現象を補正して検体物質の屈折率を測定した測定結果の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９１】
１０  バイオセンサー（測定装置）
２０  分注ヘッド（供給手段）
５２  誘電体ブロック（光透過性部材）
７０  制御部（測定手段、導出手段、補正手段）
【図１】
2008241475.tif 000003
【図２】
2008241475.tif 000004
【図３】
2008241475.tif 000005
【図４】
2008241475.tif 000006
【図５】
2008241475.tif 000007
【図６】
2008241475.tif 000008
【図７】
2008241475.tif 000009
【図８】
2008241475.tif 000010
【図９】
2008241475.tif 000011
【図１０】
2008241475.tif 000012
【図１１】
2008241475.tif 000013
【図１２】
2008241475.tif 000014
【図１４】
2008241475.tif 000015
【図１５】
2008241475.tif 000016
【図１６】
2008241475.tif 000017
【図１７】
2008241475.tif 000018
【図１８】
2008241475.tif 000019
【図１９】
2008241475.tif 000020
【図２０】
2008241475.tif 000021
【図２１】
2008241475.tif 000022
【図１３】
2008241475.tif 000023
【図２２】
2008241475.tif 000024
【図２３】
2008241475.tif 000025
【図２４】
2008241475.tif 000026
【図２５】
2008241475.tif 000027
【図２６】
2008241475.tif 000028