(57)【要約】【課題】適切な検出位置で試料の結合反応を測定する。【解決手段】センサユニット１２のプリズム１４上にはセンサ面となる金属膜１３が形成されており、この金属膜１３上には、流路１６と対向する位置に、リガンドを固定するリンカー膜２３が形成される。プリズム１４と金属膜１３との界面３３に向けて照明部２６から光を入射させ、その反射光の光強度を検出器２７で検出することにより反応測定が行われる。センサユニット１２は、Ｘ−Ｙ方向に移動自在なテーブル３１に装着される。反応測定の前に、テーブル３１を移動させながら、反射光の検出位置を変化させて、予備測定を行う。この予備測定結果に基づいて、最適検出位置を判定し、その最適検出位置で反応測定を行う。【選択図】図３
2007155403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成され、表面がリガンドとアナライトとの結合反応を検知するセンサ面となる薄膜と、前記センサ面上に形成され前記リガンドを固定するリガンド固定膜とを有するセンサユニットを用い、前記薄膜と前記誘電体ブロックとの界面に向けて全反射条件を満足するように光を入射させる光源と、前記界面で反射した反射光を受光してその光強度を検出する光検出部とを有し、前記反射光の光強度に基づいて全反射減衰が生じる共鳴角の変化を調べることにより前記結合反応を測定する全反射減衰を利用した測定装置において、
前記界面のうち前記リガンド固定膜に対応する領域内で、前記反射光の光強度を検出する検出位置を移動させる検出位置移動手段と、
前記リガンド固定膜にリガンドを固定した後、前記結合反応を測定する前に、前記検出位置を移動させながら前記光源と前記光検出部によって予備測定を行い、その結果に基づいて前記結合反応の測定に最適な検出位置を判定する最適検出位置判定手段とを備え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】
前記最適検出位置判定手段は、前記予備測定の結果、リガンド固定前と固定後の共鳴角変化が最大となる位置を最適検出位置と判定す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】
前記検出位置移動手段は、前記測定の際に前記センサユニットが配置される測定ステージ内において、前記センサユニットを前記界面と平行な面内で移動させるセンサユニット移動機構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】
前記センサユニット移動機構は、前記測定ステージ内に配置され、前記センサユニットが装着され、前記界面と平行な面内で移動自在に設けられたテーブルと、このテーブルを駆動する駆動部とからなることを特徴とする請求項３記載の全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項５】
前記検出位置移動手段は、前記光源を含む照明光学系の少なくとも一部を変位させることで、前記界面に入射する入射光の入射位置を変化させる入射位置変更手段であ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６】
前記入射位置変更手段は、前記入射光路内に配置され、姿勢変化により前記入射光の入射位置を変化させる可動ミラーであることを特徴とする請求項５記載の全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項７】
前記光源が発するスポット光を前記界面内の所定領域に入射させる照明部を備えており、前記検出位置移動手段は、前記所定領域で反射する反射光のうち、特定位置で反射した反射光のみを前記光検出部に向けて出力する受光光学系と、この受光光学系を変位させることにより前記特定位置を移動させることにより前記検出位置を変化させる移動機構とからな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８】
前記センサユニットは、前記センサ面へ液体を送液する流路が複数個形成された流路部材を備えていることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項９】
透明な誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成され、表面がリガンドとアナライトとの結合反応を検知するセンサ面となる薄膜と、前記センサ面上に形成され前記リガンドを固定するリガンド固定膜とを有するセンサユニットを用い、前記薄膜と誘電体ブロックとの界面に向けて全反射条件を満足するように光を入射させ、前記界面で反射した反射光を受光してその光強度を検出し、その光強度に基づいて全反射減衰が生じる共鳴角の変化を調べることにより前記結合反応を測定する全反射減衰を利用した測定方法において、
前記リガンドを固定した後、前記結合反応の測定をする前に、前記界面のうち前記リガンド固定膜に対応する領域内で前記反射光の光強度を検出する検出位置を移動させながら予備測定を行い、その結果に基づいて前記結合反応の測定に最適な検出位置を判定し、
判定された最適検出位置で前記結合反応の測定を行うことを特徴とする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、試料の反応状況を光の全反射減衰を利用して測定する全反射減衰を利用した測定装置及び方法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、透明な誘電体ブロックの一面に形成された薄膜の表面であるセンサ面上において試料の反応を生じさせ、前記薄膜と誘電体ブロックとの界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、前記界面に向けて光を入射させる光源と、界面で反射した反射光を受光してその光強度を検出する光検出部とからなる測定部を備えており、前記薄膜として金属膜を使用したセンサユニットを用いる。ＳＰＲ測定装置は、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測定部によってＳＰＲを検出することにより測定する。
【０００５】
前記界面に向けて、全反射条件を満足するように（臨界角以上の入射角で）光を入射させると、前記界面で全反射が起こるが、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。界面には、全反射条件を満たす様々な角度の入射光が入射され、それら様々な角度の入射光が界面で反射して光検出部の受光面に出力される。このため、ＳＰＲが発生する入射角（共鳴角）は、受光面上では暗線として捉えられる。
【０００６】
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、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暗線の位置の変化を検出す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、このリガンド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】
センサ面上にはリガンドを固定する固定膜が形成され、この固定膜にリガンドが固定される。この後、アナライトを含むアナライト溶液をセンサ面に送液してリガンドと接触させ、その際の反射光の暗線位置の変化を検出する。
【０００９】
しかし、試料となるリガンドは高価であるので、固定膜の全面に十分な固定量を確保する程度に試料を用意することはコスト的に難しく、そのため、固定膜の面内で固定量が不均一になりがちである。固定量が少ない領域では、暗線位置の変化量が小さすぎて満足な測定信号が得られず結合反応を測定できないことが多い。また、固定膜に傷がある場合には、その部分の測定信号はエラーとなる。このように、固定膜上に傷があったり、リガンドの固定量が固定膜の膜面内で均一でない場合には、反射光の検出位置に応じて測定精度にバラツキが生じる。そこで、下記特許文献１のＳＰＲ測定装置では、前記界面のうち、前記固定膜に対応する領域内の予め定められた複数箇所で反射光の検出を行い、それら検出した複数の測定データを統計的に処理することで、前記測定精度のバラツキを解消するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２７０１３０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、上記従来の方法では、検出位置は予め定められているため、必ずしも検出位置が、固定量の多い領域に設定されるとは限らない。暗線位置の変化量が大きい方が測定精度は上がるので、固定量の多い領域で確実に検出したいという要望がある。
【００１１】
また、例えば、リガンドの固定量を同じにして、異なる種類のアナライトとの反応を調べるなど、所望の固定量における複数種類の試料の結合反応を測定したいという要望もあり、上記方法では、こうした測定が不可能であった。
【００１２】
本発明の目的は、適切な検出位置で試料の結合反応を測定することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の全反射減衰を利用した測定装置は、透明な誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成され、表面がリガンドとアナライトとの結合反応を検知するセンサ面となる薄膜と、前記センサ面上に形成され前記リガンドを固定するリガンド固定膜とを有するセンサユニットを用い、前記薄膜と前記誘電体ブロックとの界面に向けて全反射条件を満足するように光を入射させる光源と、前記界面で反射した反射光を受光してその光強度を検出する光検出部とを有し、前記反射光の光強度に基づいて全反射減衰が生じる共鳴角の変化を調べることにより前記結合反応を測定する全反射減衰を利用した測定装置において、前記界面のうち前記リガンド固定膜に対応する領域内で、前記反射光の光強度を検出する検出位置を移動させる検出位置移動手段と、前記リガンド固定膜にリガンドを固定した後、前記結合反応を測定する前に、前記検出位置を移動させながら前記光源と前記光検出部によって予備測定を行い、その結果に基づいて前記結合反応の測定に最適な検出位置を判定する最適検出位置判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記検出位置移動手段は、光源及び光検出部と、前記センサユニットとの相対的な移動により、検出位置を移動させる。相対的な移動には、光源及び光検出部と、前記センサユニットのいずれか一方を移動させる場合と、両方を移動させる場合とが含まれる。
【００１５】
前記最適検出位置判定手段は、例えば、前記予備測定の結果、リガンド固定前と固定後の共鳴角変化が最大となる位置を最適検出位置と判定する。
【００１６】
前記検出位置移動手段は、例えば、前記測定の際に前記センサユニットが配置される測定ステージ内において、前記センサユニットを前記界面と平行な面内で移動させるセンサユニット移動機構である。
【００１７】
前記センサユニット移動機構は、前記測定ステージ内に配置され、前記センサユニットが装着され、前記界面と平行な面内で移動自在に設けられたテーブルと、このテーブルを駆動する駆動部とからなることが好ましい。
【００１８】
前記検出位置移動手段は、前記光源を含む照明光学系の少なくとも一部を変位させることで、前記界面に入射する入射光の入射位置を変化させる入射位置変更手段であることが好ましい。
【００１９】
前記入射位置変更手段は、例えば、前記入射光路内に配置され、姿勢変化により前記入射光の入射位置を変化させる可動ミラーである。
【００２０】
前記光源が発するスポット光を前記界面内の所定領域に入射させる照明部を備え、前記検出位置移動手段を、前記所定領域で反射する反射光のうち、特定位置で反射した反射光のみを前記光検出部に向けて出力する受光光学系と、この受光光学系を変位させることにより前記特定位置を移動させることにより前記検出位置を変化させる移動機構とから構成してもよい。
【００２１】
前記センサユニットは、前記センサ面へ液体を送液する流路が複数個形成された流路部材を備えていることが好ましい。
【００２２】
本発明の全反射減衰を利用した測定方法は、透明な誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成され、表面がリガンドとアナライトとの結合反応を検知するセンサ面となる薄膜と、前記センサ面上に形成され前記リガンドを固定するリガンド固定膜とを有するセンサユニットを用い、前記薄膜と誘電体ブロックとの界面に向けて全反射条件を満足するように光を入射させ、前記界面で反射した反射光を受光してその光強度を検出し、その光強度に基づいて全反射減衰が生じる共鳴角の変化を調べることにより前記結合反応を測定する全反射減衰を利用した測定方法において、前記リガンドを固定した後、前記結合反応の測定をする前に、前記界面のうち前記リガンド固定膜に対応する領域内で前記反射光の光強度を検出する検出位置を移動させながら予備測定を行い、その結果に基づいて前記結合反応の測定に最適な検出位置を判定し、判定された最適検出位置で前記結合反応の測定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、試料の反応を検出するセンサ面となる薄膜上にリガンド固定膜を形成し、前記薄膜と誘電体ブロックとの界面に光を入射させ、その反射光の光強度に基づいて全反射減衰が生じる共鳴角の変化を調べることにより試料の結合反応を測定する全反射減衰を利用した測定方法において、リガンドを固定した後、前記結合反応の測定をする前に、前記界面のうち前記リガンド固定膜に対応する領域内で前記反射光の光強度を検出する検出位置を移動させながら予備測定を行い、その結果に基づいて前記結合反応の測定に最適な検出位置を判定し、判定された最適検出位置で前記結合反応の測定を行うようにしたから、適切な検出位置で試料の結合反応を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１に示すように、ＳＰＲ測定装置には、リガンドとアナライトとの結合反応を検知するためのセンサユニット１２が着脱自在にセットされる。ＳＰＲ測定装置には、結合反応を測定する測定部と、前記流路１６への前記試料溶液の注入と排出とを行う一対のピペット２８ａ，２８ｂを備えた分注ヘッド２８とが設けられている。測定部は、センサユニット１２に対して光を照射する照明部２６と、センサユニット１２で反射した反射光を受光して測定信号を出力する検出器２７とからなる。
【００２５】
図２に示すように、センサユニット１２は、透明な誘電体であるプリズム１４と、液体を送液する流路１６が形成された流路部材１８と、この流路部材１８を、プリズム１４の上面に圧接させ、流路部材１８とプリズム１４とを一体的に保持する保持部材１９と、この保持部材１９の上面に、両面テープ２１によって取り付けられる蓋部材２２とからなる。
【００２６】
流路部材１８は、断面が四角形の長尺の各柱状をしており、弾性部材で形成されている。流路部材１８の下面は、プリズム１４の上面と対面して圧接される。流路１６は、略Ｕ字形をした送液管であり、プリズム１４の上面と対向して注入された液体をプリズム１４の上面に沿って流す対向部分１６ｃと、この対向部分１６ｃの両端から流路部材１８の上面１８ａに向けて流路部材１８を縦方向に貫通する貫通部分１６ｄとからなる。各貫通部分１６ｄの上端には、それぞれ、ピペット２８ａ，２８ｂの先端が挿入され試料溶液の注入口及び排出口となる出入口１６ａ，１６ｂが形成される。
【００２７】
流路１６の管径は、例えば、約１ｍｍ程度であり、各出入口１６ａ，１６ｂの間隔は、例えば、約１０ｍｍ程度である。対向部分１６ｃは、流路部材１８の底面に形成された溝であり、その底面に圧接されるプリズム１４の上面によってその開放部位が覆われて封止される。流路部材１８には、こうした流路１６が、例えば、３つ設けられており、各流路１６は、流路部材１８の長手方向に沿って並べて配列されている。
【００２８】
プリズム１４には、その上面に、表面がセンサ面１３ａとなる金属膜１３が蒸着によって形成される。この金属膜１３は、流路部材１８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の上面には、各流路１６に対応する部位に、リガンドを固定するリガンド固定膜となる複数のリンカー膜２３が形成される。リンカー膜２３は、センサユニット１２の製造時に製膜される。このリンカー膜２３を含むセンサ面１３ａと、各流路１６とによってセンサセル１７が構成される。
【００２９】
図１に示すように、リンカー膜２３上には、リガンドが固定されアナライトとリガンドとの結合反応が生じる測定領域（ａｃｔ領域）２３ａ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）２３ｂとが形成される。ｒｅｆ領域２３ｂは、リンカー膜２３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２３に対して表面処理を施して、リンカー膜２３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２３の半分がａｃｔ領域２３ａとなり、残りの半分がｒｅｆ領域２３ｂとなる。
【００３０】
このリンカー膜２３には、流路１６を通じて、まず、リガンドを含むリガンド溶液が送液されて、ａｃｔ領域２３ａにリガンドが固定される。アナライトとリガンドの結合反応は、リガンドを固定した後、流路１６を通じて、アナライトを含むアナライト溶液がリンカー膜２３に送液されて、アナライトが固定済みのリガンドと接触する。その際のＳＰＲ信号を検出することによりリガンドとアナライトの結合反応が測定される。
【００３１】
プリズム１４は、例えば、断面が台形の棒状をしている。プリズム１４の素材としては、例えば、ホウケイクラウン（ＢＫ７）やバリウムクラウン（Ｂａｋ４）などに代表される光学ガラスや、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、非晶性ポリオレフィン（ＡＰＯ）などに代表される光学プラスチックなどが用いられる。
【００３２】
プリズム１４と流路部材１８とは、保持部材１９によって一体的に保持される。プリズム１４の長手方向の両側面には、保持部材１９の係合部１９ａ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１８が、保持部材１９とプリズム１４とによって挟み込まれる。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。この突部１４ｂは、センサユニット１２をホルダ（図示せず）に収納する際に、その内壁と係合してその収納位置を位置決めする位置決め部材である。
【００３３】
保持部材１９の上部には、各流路１６の出入口１６ａ，１６ｂに対応する位置に、ピペット２８ａ，２８ｂの先端を誘い込む受け入れ口１９ｂが形成されている。保持部材１９が流路部材１８を挟み込んでプリズム１４と係合すると、各受け入れ口１９ｂと、各出入口１６ａ，１６ｂとが連結される。また、これら各受け入れ口１９ｂの両脇には、円筒形のボス１９ｃが設けられている。これらのボス１９ｃは、蓋部材２２に形成された穴２２ａと嵌合して、蓋部材２２を位置決めするためのものである。
【００３４】
蓋部材２２は、流路１６に通じる受け入れ口１９ｂを覆うことで、流路１６内の液体の蒸発を防止する。蓋部材２２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１９ｂに対応する位置に、十字形のスリット２２ｂが形成されている。ピペット２８ａ，２８ｂは、スリット２２ｂを押し広げながら挿入される。スリット２２ｂは、ピペット２８ａ，２８ｂが引き抜かれると、弾性力によって初期状態に復帰して、受け入れ口１９ｂを塞ぐ。
【００３５】
また、図示しないが、このセンサユニット１２には、個々のユニットを識別できるように各ユニット毎の識別ＩＤなどの情報を含むバーコードが記録されている。各センサユニット１２に識別ＩＤを記録しておけば、例えば、各センサユニット１２毎の測定結果と、注入した試料溶液の種類などを対応付けてデータを管理することが可能になる。なお、バーコードを設ける代わりに、例えば、ＲＦＩＤタグなどのＩＣタグを設けてもよい。
【００３６】
センサユニット１２がセットされる測定ステージには、センサユニット１２を着脱自在に保持する装着部となるテーブル３１が設けられている。センサユニット１２は、図示しないハンドリング機構によって待機位置から測定ステージへ運ばれ、テーブル３１にセットされる。テーブル３１には、センサユニット１２の底部と嵌合するガイドレール３１ａが設けられている。センサユニット１２は、ガイドレール３１ａに沿ってスライド自在に設けられており、そのスライドによって、各センサセル１７が選択的に測定位置に挿入される。センサユニット１２のスライドは、前記ハンドリング機構によって行われる。
【００３７】
また、テーブル３１は、後述するように、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能になっており、この移動によって、光ビームの界面３３への入射位置を変化させて、測定信号の検出位置が調整される。照明部２６と検出器２７は、このテーブル３１を挟んで対向して配置される。
【００３８】
図３に示すように、照明部２６は、プリズム１４と金属膜１３との界面３３に向けて光を照射する。上述したとおり、リガンドとアナライトの反応状況は、共鳴角の変化として顕れるため、照明部２６は、全反射条件を満足する様々な入射角の光ビームを前記界面３３に入射させる。照明部２６は、光源と、光学系からなり、光源としては、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。
【００３９】
光学系は、コリメータレンズ，光ファイバー３６，集光レンズ３７などからなる。光ファイバー３６から出射する発散光は、集光レンズ３７によって界面３３の特定の入射位置に収束する。これにより、様々な入射角の光ビームが界面３３に照射される。この光ビームの入射位置は、反射光の光強度を検出して測定信号を得る検出位置Ｐとなる。また、ａｃｔ領域２３ａとｒｅｆ領域２３ｂには、それぞれの領域に光ビームが照射されるが、それぞれの光ビームは、例えば、１つの光源からの光を分光して生成される。
【００４０】
検出器２７は、例えば、ＣＣＤエリアセンサやフォトダイオードアレイからなり、界面３３上の検出位置Ｐで反射した反射光を受光してその反射光の光強度に応じたレベルの電気信号を測定信号として出力する。検出位置Ｐでは、様々な入射角で入射した光ビームが反射するので、検出器３３は、これらの様々な反射角の光ビームを受光する。
【００４１】
ＳＰＲが発生する共鳴角は、金属膜１３表面の媒質の屈折率に応じて決まる。図４のグラフに示すように、様々な入射角θで入射した光ビームのうち、共鳴角θｓｐで入射した反射光Ｒｓｐ（図３上ハッチングで示す）の光強度は、大きく減衰するので、検出器２７の受光面２７ａ上では、反射光Ｒｓｐの受光位置（以下、暗線位置という）Ｄが暗線として検出される。図４のグラフに示すように、リガンドとアナライトとの反応が生じて、屈折率が変化すると、共鳴角θｓｐが変化（θｓｐ０→θｓｐ１）し、受光面２７ａ内で暗線位置Ｄが移動する。測定信号に基づいて、この暗線位置Ｄの変化を捉えることにより、リガンドとアナライトの結合反応が測定される。
【００４２】
検出器２７は、ａｃｔ領域２３ａに対応する測定信号をａｃｔ信号として出力し、ｒｅｆ領域２３ｂに対応する測定信号をｒｅｆ信号として出力する。信号処理部３８は、ａｃｔ信号とｒｅｆ信号の差や比に基づいて、測定データを生成する。ａｃｔ信号とｒｅｆ信号とに基づいて測定データを生成することで、センサユニットや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できるので、精度の高い測定が可能になる。
【００４３】
コントローラ３９は、分注ヘッド２８，照明部２６，検出器２７，テーブル３１など、ＳＰＲ測定装置の各部を統括的に制御する。テーブル駆動部４４は、モータやテーブル移動機構からなり、テーブル３１をＸ−Ｙ方向に移動させる。ＳＰＲ測定装置は、アナライトとリガンドとの反応を測定する本測定と、この本測定を実行する検出位置を決定するための予備測定とを行う。本測定の際に、検出器２７が出力する本測定データは、コントローラ３９を通じて、データ解析部４１に入力される。データ解析部４１は、この測定データに基づいて、データ解析を行い、アナライトとリガンドの結合反応を解析する。予備測定の際に検出器２７が出力する予備測定データは、コントローラ３９を通じて、最適検出位置判定部４２に出力される。最適検出位置判定部４２は、この予備測定データに基づいて、本測定信号の検出位置Ｐの最適位置を判定する。
【００４４】
図５に示すように、リンカー膜２３へのリガンド４６の固定量を膜面内で均一にすることは難しいため、リンカー膜２３内において、リガンド４６の固定量が多い（密度が高い）部分と、リガンド４６の固定量が少ない（密度が低い）部分とが生じる。固定量の多寡は、アナライトとリガンドとの結合量に影響するため、リンカー膜２３に対応する界面３３内の検出位置Ｐに応じて、共鳴角の変化量を表すレゾナンスシグナル（ＲＵ）が異なる。すなわち、固定量の少ない検出位置Ｐ１に比べて、固定量の多い検出位置Ｐ２の方が、レゾナンスシグナルが大きい。測定精度を向上させるためには、できるだけ固定量の多い部分で検出することが好ましい。最適検出位置判定部４２は、リンカー膜２３へリガンドを固定した後、予備測定によって得られる予備測定データに基づいて、最適検出位置を判定する。
【００４５】
図６に示すように、予備測定では、テーブル３１をＸ−Ｙ方向に移動させながら、界面３３のうち、リンカー膜２３に対応する領域内を走査して、その走査結果に基づいて最適な検出位置Ｐを探査する。テーブル３１を移動させるとそれに応じてセンサユニット１２が移動するので、照明部２６の光ビームの入射位置、すなわち、界面３３における検出位置Ｐが移動する。これに伴って、検出器２７によって各々の検出位置Ｐにおける予備測定信号が取得され、その予備測定データが、最適検出位置判定部４２に順次入力される。最適検出位置判定部４２は、予備測定データに基づいて、リガンド固定前と固定後の共鳴角θｓｐの変化が最大となる検出位置を調べて、その位置を最適検出位置と判定する。
【００４６】
以下、上記構成による作用について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。センサユニット１２の１つのセンサセル１７を測定位置にセットした後、本測定を行う前に予備測定が行われる。予備測定では、まず、リガンドを固定する前に、検出器２７によって測定信号を検出して、リガンド固定前の共鳴角θｓｐが測定される。この後、分注ヘッド２８によってリガンド溶液を流路１６へ注入して、リンカー膜２３へリガンドを送液してリガンドを固定する。リガンドを固定した後、テーブル３１を移動させながら、界面３３のうち、リンカー膜２３に対応する領域内で検出位置Ｐを変化させ、各々の検出位置Ｐの予備測定データを取得する。最適検出位置判定部４２は、これら各検出位置Ｐの予備測定データに基づいて、リガンド固定前の共鳴角θｓｐを基準として、リガンド固定後の共鳴角変化が最大となる最適検出位置を判定する。
【００４７】
本測定は、検出位置Ｐを最適検出位置に設定して行われる。本測定では、分注ヘッド２８によって流路１６へアナライト溶液が注入されて測定信号が取得される。検出位置Ｐが最適検出位置に設定されているので、精度の高い本測定データが得られる。こうして、１つのセンサセル１７の本測定が終了した後、次のセンサセル１７を測定位置に挿入して、上述した手順で予備測定及び本測定を行う。１つのセンサユニット１２内のすべてのセンサセル１７の測定が終了した後、次のセンサユニット１２が測定ステージへセットされて測定が行われる。
【００４８】
上記実施形態では、予備測定に際して、センサユニットを移動させることにより、検出位置を変化させるようにしているが、図８に示すように、照明部２６を、界面３３と平行な面内で平行移動させて検出位置Ｐを変化させてもよい。
【００４９】
ただし、この場合には、照明部２６を移動させると、照明部２６と検出器２７との相対位置が変化するため、検出位置Ｐ１と検出位置Ｐ２との間で共鳴角θｓｐの変化が無くても、暗線位置Ｄが受光面２７ａ上で移動（Ｄ１→Ｄ２）してしまう。そのため、受光面２７ａにおける見かけ上の暗線位置Ｄの移動量だけでは、共鳴角θｓｐの変化に基づく暗線位置Ｄの移動量を特定することができない。そのため、図９のグラフに示すように、照明部２６の移動量と、それに応じた受光面２７ａ上の反射光の受光位置の移動量との対応関係を示すテーブルデータを予め記憶したメモリを設けておく必要がある。最適検出位置判定部４２は、検出器２７によって取得される予備測定データを上記テーブルデータに基づいて補正することにより、共鳴角θｓｐの変化に基づく暗線位置Ｄの移動量を算出して、共鳴角θｓｐの変化量を特定する。
【００５０】
また、上記実施形態では、１つのセンサユニット１２内の複数のセンサセル１７を１チャンネルずつ順番に測定する例で説明したが、例えば、図１０に示すように、１つのセンサユニット１２内の複数のセンサセル１７に対する測定処理を同時に行う、いわゆるマルチチャンネル測定を行ってもよい。このようなマルチチャンネル測定を行う場合には、１つの光源からの光ビームを、各チャンネルの数に応じて分光してもよいし、チャンネルの数に応じた数の複数の光源を用いてもよい。
【００５１】
また、図１０に示す例では、光源から界面３３へ至る光ビームの入射光路上に、光源とともに照明光学系を構成する反射ミラー板５１が配置されており、この反射ミラー板５１によって、検出位置Ｐを変化させる。反射ミラー板５１は、各センサセル１７へ向かう各光ビームを反射する長尺の反射面５１ａを備えている。反射ミラー板５１には、各リンカー膜２３のａｃｔ領域２３ｂに向かう光ビームの入射光路上に、それぞれ可動ミラーユニット５２が配されている。
【００５２】
図１１に示すように、可動ミラーユニット５２には、反射面５３ａを持ち、Ｘ軸及びＹ軸周りに回転自在なミラー部５３を備えている。このミラー部５３の姿勢変化により、光ビームＢの向きを変化させて、界面３３における入射位置を変化させる。各可動ミラーユニット５２は、それぞれミラー駆動部５４によって駆動され、各チャンネル毎に独立に制御される。これにより、各チャンネル毎に、最適検出位置が設定される。
【００５３】
このように、可動ミラーユニット５２によって光ビームの向きを変化させる場合も、照明部を平行移動させる場合と同様に、ミラー部５３と検出器２７との相対位置が変化するので、共鳴角θｓｐの変化がなくても、ミラー部５３の姿勢変化によって受光面２７ａの暗線位置Ｄが変化してしまう。このため、ミラー部５３の姿勢変化量と、それに応じた受光面２７ａ上の反射光の受光位置の移動量との対応関係に基づいて、検出器２７によって検出される暗線位置Ｄの変化量を補正して、共鳴角θｓｐの変化量を特定する必要がある。
【００５４】
また、図１３に示すＳＰＲ測定装置のように、受光光学系６１を移動させることにより、検出位置Ｐを変化させてもよい。図１３（Ａ）は、界面３３から受光光学系６１へ至る光路を側面から見た側面図であり、図１３（Ｂ）は、前記光路を上面から見た上面図である。この場合の照明部６２には、ａｃｔ領域２３ａに対応する界面３３内の特定点に光を入射させる光ビームではなく、図１３（Ｂ）に示すように、所定の面積を持つ領域Ａに光を照射するスポット光を発する光源が用いられる。こうしたスポット光を発する光源としては、例えば、ＬＥＤなどが好ましい。領域Ａは、ａｃｔ領域２３ａの全域の大半をカバーする面積に設定される。
【００５５】
受光光学系６１は、領域Ａで反射する反射光のうち、ある点で反射した反射光を受光する。受光光学系６１を移動させると、反射光の反射位置、すなわち検出位置Ｐが変化する。こうして、領域Ａ内を走査することにより、最適な検出位置を特定する。
【００５６】
受光光学系６１は、コリメータレンズ６２，集光レンズ６３，ピンホール６４が形成された絞り板６６，検出器２７からなる。領域Ａで反射した反射光は、コリメータレンズ６２によって平行光化された後、集光レンズ６３によってピンホール６４に向けて集光される。領域Ａ内の一点と、ピンホール６４とは、ともに共焦点になるように、すなわち、コリメータレンズ６２及び集光レンズ６３からなる対物レンズに対して光学的に共益の位置関係になるように配置される。
【００５７】
こうすると、一方の共焦点となる領域Ａの一点から出た反射光が、他方の共焦点となるピンホール６４に向けて集光されるので、このピンホール６４を通過した反射光を、検出器２７の受光面２７ａで受光することにより、領域Ａ内の一点からの反射光が検出される。こうした受光光学系６１を、Ｄ１方向及びＤ２方向に変位させることで、領域Ａ内で検出位置Ｐを変化させることができる。受光光学系６１は、変位機構６７によって移動される。この変位機構６７は、コントローラによって制御される。
【００５８】
上記実施形態では、最適検出位置判定において、リンカー膜のうち、リガンド固定量が最も多い位置を最適検出位置と判定する例で説明しているが、最適検出位置は、固定量が多い位置でなくてもよい。例えば、特定のリガンド固定量における複数種類のアナライトの反応を調べたいという場合には、特定の固定量の位置を最適検出位置としてもよい。
【００５９】
上記実施形態では、３つのセンサセルを１列に並べたセンサユニットを使用した例で説明しているが、１ユニットに含まれるセンサセルの数は３つに限らず、１つでもよいし、３つ以上設けてもよい。
【００６０】
また、センサユニットとして、金属膜、流路、プリズムを一体化した例で説明したが、これらのうち、プリズムや流路部材をセンサユニットの構成要素から除いて、装置側に設けてもよい。
【００６１】
また、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、本発明は、ＳＰＲセンサに限らず、他の全反射減衰を利用した測定にも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、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】
【００６２】
【図１】ＳＰＲ測定方法の概略説明図である。
【図２】センサユニットの構成図である。
【図３】ＳＰＲ測定装置の概略図である。
【図４】反射光強度と共鳴角変化を説明するグラフである。
【図５】リガンドの固定量とレゾナンスシグナルの関係を示す説明図である。
【図６】検出位置の走査方法の説明図である。
【図７】測定手順を示すフローチャートである。
【図８】照明部の移動と反射光の受光位置の移動の関係を示す説明図である。
【図９】図８の関係を示すグラフである。
【図１０】マルチチャンネル測定を行う場合の説明図である。
【図１１】可動ミラーユニットの説明図である。
【図１２】受光光学系を移動させて検出位置を変化させる場合の説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１２  センサユニット
１３  金属膜
１３ａ  センサ面  
１４  プリズム
１６  流路
１７  センサセル
１８  流路部材
２３  リンカー膜
２３ａ  ａｃｔ領域
２３ｂ  ｒｅｆ領域
２６  照明部
２７  検出器
２７ａ  受光面
３１  テーブル
【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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【図１２】
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