(57)【要約】【課題】  測定精度を損なうことなく、スループットを向上する。【解決手段】  全反射減衰を利用する測定方法では、センサ面における試料の反応を、光強度に応じて信号レベルが変化する測定信号を取得することにより測定する。センサ面は、反応測定処理が終了した後、洗浄液が送液されることによって洗浄処理が施されて再生される。この洗浄処理中に、測定信号をモニタして、その測定信号に基づいてセンサ面が初期状態に復帰しているか否かを判定する。測定信号の信号レベルが初期レベルに復帰した場合には、初期状態に復帰したと判定して、洗浄処理を終了する。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面がリガンドを固定したセンサ面となる薄膜と、この薄膜が形成された透明な誘電体とからなるセンサを用い、前記薄膜の裏面と前記誘電体との界面に向けて全反射条件を満たすように光を入射させ、前記界面における反射光の光強度を検出して、その減衰角を表す測定信号を得ることにより、前記センサ面へ送液された溶液中のアナライトと前記リガンドと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、
前記結合反応の測定処理を終了した後、前記センサ面へ洗浄液を送液して前記センサ面の洗浄処理を開始し、この洗浄処理中に前記測定信号を取得して、その測定信号に基づいて前記センサ面の洗浄状態を調べて前記センサ面が前記結合反応前の初期状態に復帰したか否かを判定する洗浄状態判定処理を行い、前記センサ面が前記初期状態に復帰したと判定された場合には前記洗浄処理を終了する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２】
前記洗浄状態判定は、前記洗浄処理開始後所定時間経過した時点における前記測定信号の信号レベルが前記結合反応前の初期の信号レベルである初期レベルに達したか否かに応じて行われ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方法。
【請求項３】
前記センサ面が初期状態に復帰していないと判定された場合には、前記洗浄処理を継続す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方法。
【請求項４】
前記洗浄処理の継続に際して、前記洗浄液を前記センサ面に再送す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方法。
【請求項５】
前記洗浄処理の継続に際して、前記測定信号の信号レベルと前記初期レベルとの差を調べて、その差が所定値以上ある場合には、前記洗浄処理の内容を変更することを特徴とする請求項３又は４記載の全反射減衰を利用した測定方法。
【請求項６】
前記センサ面へ再送する前記洗浄液の種類又は濃度を変更す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方法。
【請求項７】
前記センサ面に送液した洗浄液が前記センサ面上で流動するように前記洗浄液を攪拌することを特徴とする請求項５又は６記載の全反射減衰を利用した測定方法。
【請求項８】
前記センサ面に対向して配置された流路を通じて前記洗浄液を前記センサ面へ送液する際に、前記流路へ前記洗浄液とともにエアーを注入し、前記洗浄液と前記エアーとが交互に前記センサ面上を通過するようにしたことを特徴とする請求項５〜７いずれか記載の全反射減衰を利用した測定方法。
【請求項９】
前記測定信号の変化を表す曲線の傾きを調べ、その傾きが前記初期レベルに向かっている場合には、前記洗浄液を前記センサ面へ再送することなく、前記センサ面の洗浄状態が前記初期状態へ復帰するのを待機して前記洗浄処理を継続す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方法。
【請求項１０】
前記洗浄状態判定処理において前記センサ面が初期状態に復帰していないと判定された場合には、その判定結果を表すエラーフラグを記録するフラグ記録処理を行って、前記洗浄処理を終了す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方法。
【請求項１１】
表面がリガンドを固定したセンサ面となる薄膜と、この薄膜が形成された透明な誘電体とからなるセンサを用い、前記薄膜の裏面と前記誘電体との界面に向けて全反射条件を満たすように光を入射させる光源と、前記界面における反射光の光強度を検出して、その減衰角を表す測定信号を出力する検出器と、前記センサ面と対向して配置された流路を通じて、アナライトを含む溶液を前記センサ面へ送液して前記アナライトを前記リガンドと接触させる送液手段と、前記アナライトと前記リガンドとの結合反応を、前記測定信号に基づいて解析して測定するデータ解析部とを備えた全反射減衰を利用した測定装置において、
前記結合反応の測定処理を終了した後、前記送液手段によって前記流路を通じて前記センサ面へ洗浄液を送液して前記センサ面の洗浄処理を開始し、この洗浄処理中に取得した前記測定信号に基づいて前記センサ面の洗浄状態が前記結合反応前の初期状態に復帰したか否かを判定する洗浄状態判定手段と、前記センサ面が前記初期状態に復帰したと判定された場合に前記洗浄処理を終了する制御手段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１２】
前記洗浄状態判定手段は、前記洗浄処理開始後所定時間経過した時点における前記測定信号の信号レベルが前記結合反応前の初期の信号レベルである初期レベルに達したか否かに応じて前記洗浄状態を判定することを特徴とする請求項１１記載の全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記センサ面が初期状態に復帰していないと判定された場合には、前記洗浄処理を継続することを特徴とする請求項１１又は１２記載の全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項１４】
前記洗浄処理を継続する際に、前記測定信号の変化を表す曲線の傾きが前記初期レベルに向かっている場合には、前記洗浄液を前記センサ面へ再送することなく、前記センサ面の洗浄状態が前記初期状態へ復帰するのを待機することを特徴とする請求項１３記載の全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項１５】
前記洗浄状態判定処理において前記センサ面が初期状態に復帰していないと判定された場合に、その判定結果を表すエラーフラグを記録するフラグ記録処理手段を設け、このフラグ記録処理を実行後、前記洗浄処理を終了することを特徴とする請求項１３記載の全反射減衰を利用した測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の全反射減衰を利用して試料の反応状況を測定する全反射減衰を利用した測定方法及び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ために、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（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００５】
全反射条件を満足するように（臨界角以上の入射角で）光を前記界面に向けて入射させると、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その反射光が光検出部の受光面に出力される。ＳＰＲが発生する入射角（共鳴角）で入射した光の反射光は、その光強度が減衰して、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、上記暗線の位置の変化を、共鳴角に対応する反射光の減衰角として捉えることにより、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】
こうしたリガンドとアナライトとの反応を測定する測定処理では、まず、アナライトを含むアナライト溶液をリガンドが固定されたセンサ面に送液して、アナライトとリガンドとを接触させることにより両者の結合反応が測定される。この後、バッファ液を前記センサ面に送液して、いったんリガンドに結合したアナライトがリガンドから解離する解離反応が測定される。こうした測定処理では、反応時の測定信号がリアルタイムで検出されて、これが測定データとして記録される。
【０００９】
多種多量の試料の反応を測定する場合には、処理効率（スループット）を向上することが重要な課題となる。試料の反応速度は試料の種類によって異なり、反応速度が速い試料は短時間の測定で、結合の有無などの反応結果を得ることができるが、反応速度が遅い試料は反応結果を得るまでに時間がかかる。そのため、測定開始から終了までの測定時間を一律に決めてしまうと、反応速度が短い試料については、測定時間が無駄に長くなる一方、反応速度が遅い試料については、測定時間が足りず、反応結果を得ることができないという懸念が生じる。
【００１０】
そこで、特許文献１に記載の測定方法では、測定時に検出される測定信号をモニタして、その信号に応じて測定時間を決定するようにしている。こうすれば、試料の反応速度に応じて測定時間を最短にすることができるので、スループットを向上することができる。
【００１１】
測定処理が終了した後、センサ面は、所定時間洗浄処理が施されて再生される。洗浄処理は、センサ面に洗浄液を送液して、前記センサ面に残留したアナライトを払拭することにより行われる。再生されたセンサ面は、再度、反応測定に使用される。
【特許文献１】特開２００２−３１０９０３号公報
【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、従来の方法では、センサ面の洗浄時間を一定にしていたため、次のような不都合があった。すなわち、洗浄時間が短いと、十分な洗浄が行われずセンサ面に残留したアナライトが次回の測定結果に影響して、測定結果の精度が低下するとともに、その反対に洗浄時間が無駄に長いと、スループットの低下を招く。
【００１３】
本発明の目的は、測定精度を損なうことなく、スループットを向上することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の全反射減衰を利用した測定方法は、表面がリガンドを固定したセンサ面となる薄膜と、この薄膜が形成された透明な誘電体とからなるセンサを用い、前記薄膜の裏面と前記誘電体との界面に向けて全反射条件を満たすように光を入射させ、前記界面における反射光の光強度を検出して、その減衰角を表す測定信号を得ることにより、前記センサ面へ送液された溶液中のアナライトと前記リガンドと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、前記結合反応の測定処理を終了した後、前記センサ面へ洗浄液を送液して前記センサ面の洗浄処理を開始し、この洗浄処理中に前記測定信号を取得して、その測定信号に基づいて前記センサ面の洗浄状態を調べて前記センサ面が前記結合反応前の初期状態に復帰したか否かを判定する洗浄状態判定処理を行い、前記センサ面が前記初期状態に復帰したと判定された場合には前記洗浄処理を終了することを特徴とする。
【００１５】
前記洗浄状態判定は、前記洗浄処理開始後所定時間経過した時点における前記測定信号の信号レベルが前記結合反応前の初期の信号レベルである初期レベルに達したか否かに応じて行われることが好ましい。
【００１６】
前記センサ面が初期状態に復帰していないと判定された場合には、例えば、前記洗浄処理を継続される。
【００１７】
前記洗浄処理の継続に際して、前記測定信号の信号レベルと前記初期レベルとの差を調べて、その差が所定値以上ある場合には、前記洗浄処理の内容を変更してもよい。
【００１８】
前記洗浄処理の継続に際しては、例えば、前記洗浄液が前記センサ面に再送される。この際に、洗浄液の種類や濃度を変更してもよい。また、洗浄液がセンサ面上で流動するように攪拌したり、流路へ前記洗浄液とともにエアーを注入し、前記洗浄液と前記エアーとが交互に前記センサ面上を通過するようにしてもよい。
【００１９】
また、前記測定信号の変化を表す曲線の傾きを調べ、その傾きが前記初期レベルに向かっている場合には、前記洗浄液を前記センサ面へ再送することなく、前記センサ面の洗浄状態が前記初期状態へ復帰するのを待機して前記洗浄処理を継続してもよい。
【００２０】
前記洗浄状態判定処理において前記センサ面が初期状態に復帰していないと判定された場合には、その判定結果を表すエラーフラグを記録するフラグ記録処理を行って、前記洗浄処理を終了してもよい。
【００２１】
本発明の全反射減衰を利用した測定装置は、表面がリガンドを固定したセンサ面となる薄膜と、この薄膜が形成された透明な誘電体とからなるセンサを用い、前記薄膜の裏面と前記誘電体との界面に向けて全反射条件を満たすように光を入射させる光源と、前記界面における反射光の光強度を検出して、その減衰角を表す測定信号を出力する検出器と、前記センサ面と対向して配置された流路を通じて、アナライトを含む溶液を前記センサ面へ送液して前記アナライトを前記リガンドと接触させる送液手段と、前記アナライトと前記リガンドとの結合反応を、前記測定信号に基づいて解析して測定するデータ解析部とを備えた全反射減衰を利用した測定装置において、前記結合反応の測定処理を終了した後、前記送液手段によって前記流路を通じて前記センサ面へ洗浄液を送液して前記センサ面の洗浄処理を開始し、この洗浄処理中に取得した前記測定信号に基づいて前記センサ面の洗浄状態が前記結合反応前の初期状態に復帰したか否かを判定する洗浄状態判定手段と、前記センサ面が前記初期状態に復帰したと判定された場合に前記洗浄処理を終了する制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００２２】
前記洗浄状態判定手段は、前記洗浄処理開始後所定時間経過した時点における前記測定信号の信号レベルが前記結合反応前の初期の信号レベルである初期レベルに達したか否かに応じて前記洗浄状態を判定することが好ましい。
【００２３】
前記制御手段は、前記センサ面が初期状態に復帰していないと判定された場合には、前記洗浄処理を継続することが好ましい。
【００２４】
前記洗浄処理を継続する際に、前記測定信号の変化を表す曲線の傾きが前記初期レベルに向かっている場合には、前記洗浄液を前記センサ面へ再送することなく、前記センサ面の洗浄状態が前記初期状態へ復帰するのを待機してもよい。
【００２５】
前記洗浄状態判定処理において前記センサ面が初期状態に復帰していないと判定された場合に、その判定結果を表すエラーフラグを記録するフラグ記録処理手段を設け、このフラグ記録処理を実行後、前記洗浄処理を終了してもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、センサ面におけるリガンドとアナライトとの結合反応を測定する測定処理を終了した後、前記センサ面へ洗浄液を送液して前記センサ面の洗浄処理を開始し、この洗浄処理中に測定信号を取得して、その測定信号に基づいて前記センサ面の洗浄状態を調べて前記センサ面が前記結合反応前の初期状態に復帰したか否かを判定する洗浄状態判定処理を行い、前記センサ面が前記初期状態に復帰したと判定された場合には前記洗浄処理を終了するようにしたから、測定精度を損なうことなく、スループットを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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や解離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、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、全反射条件を満たす様々な入射角を持つ光ビームを照射する照明部２６と、センサユニット１２で反射した反射光を受光して、その光強度を検出する検出器２７とからなる。検出器２７は、受光面における反射光の光強度分布を測定信号として出力する。この測定信号を解析することにより、共鳴角の変化を捉えて試料の反応が測定される。
【００２８】
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。
【００２９】
流路部材１８は、断面が四角形の長尺の角柱状をしており、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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１つのセンサ面１３ａと、１つの流路１６とによって１個のセンサセル１７が構成される。
【００３２】
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。
【００３３】
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。リガンドを固定した後、流路１６には、アナライトを含むアナライト溶液が注入され、これがリンカー膜２３に送液されてリガンドと接触する。この際に検出される測定信号を解析することにより、リガンドとアナライトの結合反応が測定される。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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が出射する発散光は、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、各領域への光ビームは、例えば、１つの光源からの光を分光して生成される。
【００４２】
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光強度信号を出力する。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。それらに対応する様々な反射角の反射光は検出器２７に入射する。検出器２７は、各反射角を持つ反射光に対応する光強度信号をそれぞれ出力する。これにより、反射光の光強度分布が得られる。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
コントローラ３９は、分注ヘッド２８，照明部２６，検出器２７など、ＳＰＲ測定装置の各部を統括的に制御する。ヘッド駆動機構４１は、分注ヘッド２８を駆動する。コントローラ３９は、ヘッド駆動機構４１を通じて、分注ヘッド２８の移動や、吸引及び吐出動作を制御する。
【００４６】
データ解析部４２は、測定データを解析して、共鳴角に対応する反射光の減衰角を表すレゾナンスシグナル（ＳＰＲ信号）の経時変化を求める。測定処理は、アナライトとリガンドの相互作用を測定する反応測定処理と、センサ面１３ａを次回の測定のために再生する洗浄処理とからなる。ＳＰＲ信号は、この測定処理の全期間を通じて取得される。
【００４７】
図５に示すグラフは、１回の測定処理の全期間におけるＳＰＲ信号の経時変化を示す。測定処理は、アナライトとリガンドの相互作用を測定する反応測定処理と、センサ面１３ａを次回の測定のために再生する洗浄処理とからなる。反応測定処理では、まず、バッファ液（緩衝液）がセンサ面１３ａに送液され、そのときのセンサ面１３ａの屈折率に応じた共鳴角に対応するＳＰＲ信号が検出される。バッファ液を送液した際のＳＰＲ信号の信号レベルは、結合反応測定処理前の初期の信号レベルであり、この初期レベル（ベースライン）Ｉは、結合反応を評価する際の基準となる。
【００４８】
この後、アナライトを溶媒に溶かしたアナライト溶液をセンサ面１３ａに送液して結合反応が測定される。センサ面１３ａ上でリガンドとアナライトとの結合反応が生じると、屈折率変化が生じて減衰角が変化する。これにより、ＳＰＲ信号の信号レベルが上昇する。この結合反応を測定後、再びバッファ液をセンサ面１３ａに送液して、結合したリガンドとアナライトとの解離反応が測定される。リガンドからアナライトが解離すると、センサ面１３ａが、リガンドへアナライト結合する前の初期状態に近づくのでＳＰＲ信号の信号レベルが下降して、初期レベルＩに近づく。
【００４９】
ここで、バッファ液や、アナライト溶液の溶媒（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、試料の種類に応じて適宜決められる。
【００５０】
反応測定処理が終了すると、センサ面１３ａの洗浄処理が実行される。洗浄処理では、洗浄液をセンサ面１３ａに送液して残留したアナライトを除去することにより、センサ面１３ａを次回の測定に使用することができるように、結合反応前の初期状態に復帰（再生）させる。洗浄液としては、再生液と、バッファ液とが使用される。再生液は、残留したアナライトをセンサ面１３ａから払拭する作用を持つことが要求されるが、同時にリガンドの活性を保持するものでなければならない。再生液の具体例としては、例えば、生理的食塩水、塩酸溶液、蟻酸（Formic Acid）、界面活性剤などが使用される。
【００５１】
再生液を流路１６へ注入してセンサ面１３ａに送液すると、再生液自体の影響によって屈折率が急激に変化してＳＰＲ信号の信号レベルが急激に立ち上がる。流路１６内で所定時間再生液を滞留させた後、バッファ液を流路１６へ注入する。バッファ液の注入により再生液が流路１６から排出されると、ＳＰＲ信号が下降する。センサ面１３ａに残留したアナライトの多くは、再生液とともに流路１６から排出されるが、一部はセンサ面１３ａに残留する。バッファ液は、こうした残留アナライトとともに、残留した再生液をセンサ面１３ａから除去する。バッファ液は、所定時間、流路１６内に滞留されるが、その間、洗浄が進むにつれてＳＰＲ信号が下降する。この洗浄処理において、バッファ液の注入は、例えば、３回行われる。もちろん、この注入回数は、１〜２回でもよいし、３回以上でもよく、試料の量、種類等に応じて適宜決定される。
【００５２】
データストレージ４３は、こうして得たＳＰＲ信号の経時変化を測定結果として記憶する。タイマ４４は、測定時間等を計測する。洗浄状態判定部４６は、洗浄処理中における
ＳＰＲ信号に基づいてセンサ面１３ａの洗浄状態を判定する。コントローラ３９は、洗浄状態判定部４６の判定結果に基づいて、洗浄処理を終了するか、継続するか否かを決定する。
【００５３】
図６に示すフローチャートは、洗浄処理手順を示すフローチャートである。洗浄処理が開始されると、再生液、バッファ液の順に洗浄液が流路１６へ注入される。洗浄液が注入されて所定時間が経過した時点で洗浄状態判定処理が行われる。洗浄状態判定部４６は、洗浄状態判定部４６は、ＳＰＲ信号の信号レベルが初期レベルＩに達しているかを調べ、信号レベルが初期レベルＩに達している場合には、センサ面１３ａが初期状態に復帰したと判定する。
【００５４】
コントローラ３９は、初期状態に復帰したという判定結果を受けると、洗浄処理の終了を決定する。洗浄処理の終了が決定されると、分注ヘッド２８によって流路１６に滞留したバッファ液を排出して洗浄処理を終了する。
【００５５】
他方、洗浄状態判定部４６は、信号レベルが初期レベルＩに達していない場合には、洗浄状態が初期状態に復帰していないと判定する。コントローラ３９は、この判定結果を受けると、洗浄処理の継続を決定する。洗浄処理の継続が決定されると、分注ヘッド２８によりバッファ液を流路１６へ再注入してセンサ面１３ａへ送液する。この後、再びセンサ面１３ａの洗浄状態が判定され、その判定結果に基づいて洗浄処理の終了又は継続が決定される。こうした手順を洗浄状態が初期状態に復帰するまで継続する。
【００５６】
このように、洗浄処理中にＳＰＲ信号をモニタしてセンサ面１３ａの洗浄状態を調べ、洗浄状態が初期状態に復帰した場合には、洗浄処理が終了される。そのため、洗浄状態が初期状態に復帰したにも関わらず洗浄処理が継続されるというように無駄な洗浄処理時間が省かれるので、測定処理のスループットの低下が防止される。また、洗浄状態判定の結果、センサ面１３ａが初期状態に復帰していない場合には、洗浄処理が継続されるので、測定済みの試料がセンサ面１３ａに残留するなど洗浄が不完全な状態で次回の測定処理が行われることがなくなる。これにより、試料の反応を正確に測定することができる。
【００５７】
上記実施形態では、洗浄処理を継続する際に、センサ面にバッファ液のみを再送する例で説明しているが、バッファ液だけでなく再生液も再送するようにしてもよい。送液順序としては、図６の洗浄処理の手順に従って、再生液を送液した後、バッファ液が送液される。
【００５８】
また、上記実施形態では、洗浄処理を継続する際に、洗浄内容が一律に決められる例で説明しているが、洗浄処理開始後所定時間経過した時点におけるセンサ面の洗浄処理の進捗度は、試料の種類や量によって様々である。センサ面が初期状態に復帰しているか否かだけでなく、こうした洗浄処理の進捗度を含む洗浄状態は、例えば、図７に示すように、洗浄処理開始後、所定時間経過するまでのＳＰＲ信号の経時変化を表す曲線Ｃ１〜Ｃ４に基づいて調べることができる。
【００５９】
曲線Ｃ１は、バッファ液の送液開始時刻Ｔ１から信号レベルが初期レベルに向かって下降して、時刻Ｔ２で初期レベルＩに達している。曲線Ｃ２〜Ｃ４は、時刻Ｔ２において、信号レベルが初期レベルＩに達しておらず、洗浄状態が初期状態に復帰していない。これら曲線Ｃ２〜Ｃ４のうち、曲線Ｃ２，Ｃ３は、初期レベルＩよりも信号レベルが高いが、所定値Ｓよりは低い。曲線Ｃ４は、所定値Ｓを上回っている。洗浄状態判定部４６によってこうした曲線を解析して洗浄状態を調べ、その結果に応じてコントローラ３９が洗浄内容を変更するようにしてもよい。
【００６０】
例えば、図８に示すフローチャートのように、洗浄状態判定処理において、まず、信号レベルが初期レベルＩに達しているかを調べ、曲線Ｃ１のように、初期レベルＩに達している場合には、センサ面が初期状態に復帰したと判定して、洗浄処理を終了する。曲線Ｃ２〜Ｃ４のように、信号レベルが初期レベルＩに達していない場合には、洗浄処理を継続するが、その洗浄内容を、信号レベルと初期レベルとの差が所定量以上あるか否かに応じて変更する。例えば、初期レベルよりも高い所定値Ｓを設定し、この所定値Ｓを上回っている曲線Ｃ４のような場合には、洗浄処理の進捗度がかなり遅れていると考えられるので、洗浄処理を再生液の送液から再度実行して、再生液とバッファ液の送液を行う。所定値Ｓ以下の曲線Ｃ２，Ｃ３のような場合には、曲線Ｃ４と比較して洗浄処理の進捗度は進行していると考えられるので、再生液を送液せずに、バッファ液のみ再送する。
【００６１】
また、曲線Ｃ２と曲線Ｃ３は、時刻Ｔ２における信号レベルは同じだが、傾き（変化率）が異なる。すなわち、曲線Ｃ２の傾きはほぼ水平で信号レベルの変化は見られないのに対して、曲線Ｃ３は、初期レベルＩに向かって傾いており、まだ信号レベルが下降する可能性が認められる。そこで、図９に示すフローチャートのように、曲線の傾きを調べて、それが曲線Ｃ３のように初期レベルＩに向かっているような場合には、洗浄液（再生液やバッファ液）を再送することなく、流路１６にバッファ液を滞留させたまま所定時間放置して、洗浄処理が進行（信号レベルが下降）するのを待機してもよい。
【００６２】
また、図１０に示すように、洗浄液（ハッチングで示す）を流路１６に再注入したときに、センサ面に送液した洗浄液がセンサ面上で流動するように、分注ヘッド２８によって洗浄液を攪拌するようにしてもよい。分注ヘッド２８は、各ピペット２８ａ，２８ｂの一方から洗浄液を吐出し、他方から洗浄液を吸引する。こうした吐出動作と吸引動作とを交互に切り替えることにより、流路１６内で洗浄液が流動して攪拌される。こうすることで、単に流路１６へ洗浄液を注入する場合と比べて、センサ面１３ａの洗浄力を高めることができる。洗浄力を高めることは、洗浄処理時間の短縮化にも寄与する。こうした方法は、例えば、曲線Ｃ４のように、センサ面１３ａの洗浄処理の進捗度がかなり遅れている場合に特に有効である。
【００６３】
また、洗浄力を高める方法としては、図１１に示すように、センサ面１３ａに洗浄液を送液する際に、洗浄液とともにエアー５１を流路１６に注入して、洗浄液とエアー５１とが交互にセンサ面１３ａ上を通過するようにしてもよい。この場合には、図１１（Ａ）に示すように、まず、ピペット２８ａで洗浄液とエアー５１とを交互に吸引する。そして、図１１（Ｂ）に示すように、ピペット２８ａから洗浄液とエアー５１とを流路１６へ注入する。これにより、流路１６に注入された洗浄液とエアー５１とが交互にセンサ面１３ａを通過する。なお、こうして流路１６に注入した洗浄液とエアー５１とを、図１０に示す手順で攪拌してもよい。こうすれば、より高い洗浄力が得られる。
【００６４】
また、洗浄力を高めるために、洗浄液の種類又は濃度を変更して、この変更後の洗浄液を再送するようにしてもよい。もちろん、洗浄液の種類又は濃度の変更と、上記攪拌やエラー混入とを組み合わせてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、いずれも、洗浄状態判定処理において、信号レベルが初期レベルＩに達していない場合には、洗浄処理を継続する例で説明したが、図１２のフローチャートに示すように、信号レベルが初期レベルＩに達していない場合に、洗浄処理が不完全であるという判定結果を表すエラーフラグを記録するエラーフラグ記録処理を行って、洗浄処理を継続することなく、洗浄処理を終了してもよい。エラーフラグは、例えば、当該センサ面を特定するためのＩＤ情報と関連付けて、コントローラ３９によってデータストレージ４３に記録される。ＩＤ情報は、例えば、センサユニットＩＤとこのセンサユニット内のどのセンサセルかを特定するためのチャンネルＩＤとからなる。こうしたエラーフラグを記録しておけば、このエラーフラグに基づいて、洗浄処理が不完全なセンサ面を識別することができるので、そのセンサ面が次回の測定に使用されることを避けたり、仮にそのセンサ面で測定を行った場合でも、その測定結果を排除することができる。
【００６６】
このように、洗浄状態が不完全な場合に、エラーフラグを記録して洗浄処理を終了させることは、複数のチャンネル（センサセル）を持つセンサユニットを用いる場合には、特に有効である。例えば、各チャンネルを使用する測定処理を並行して行うような場合には、洗浄処理に時間のかかるチャンネルが１つでもあると、他のチャンネルはそのチャンネルの洗浄処理が終了するまでの間待機しなければならず、次回の測定処理に進むことができず、スループットが低下してしまうことになる。そのため、１つのチャンネルの洗浄処理が不完全な場合でも、そのチャンネルに対してエラーフラグを記録して次回の測定処理に進めれば、他のチャンネルの待機時間をなくすことができるのでスループットが低下することがない。
【００６７】
これまで、センサ面の洗浄状態が初期レベルに復帰していない場合の処理として、大きくわけて、洗浄処理を継続するか、又は、エラーフラグを記録して洗浄処理を終了するかという２通りのパターンを説明したが、例えば、信号レベルが所定値よりも上回っている場合には、フラグ記録処理を行い、所定値以下の場合には、洗浄状態を継続するというようにこれらを組み合わせてもよい。
【００６８】
また、洗浄処理を継続する場合でも、大きくわけて、洗浄液を再送する処理、所定時間待機する処理の２通りのパターンがあり、さらに、洗浄液を再送する処理でも、攪拌や洗浄液の濃度変更などいくつかのパターンがある。上記実施形態では、こうしたパターンの組み合わせの例をいくつか説明したが、上述した以外の組み合わせとして、例えば、曲線Ｃ４の場合にはエラーフラグを記録して、曲線Ｃ３の場合には所定時間待機して、曲線Ｃ２の場合には洗浄液を再送するというように、各種の組み合わせが考えられる。本発明には、こうした種々のパターンの組み合わせももちろん含まれる。
【００６９】
上記実施形態では、３つのセンサセルを持つマルチチャンネルタイプの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。
【００７０】
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。
【００７１】
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】
【００７２】
【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】測定処理のＳＰＲ信号の経時変化を示すグラフである。
【図６】洗浄処理手順を示すフローチャートである。
【図７】洗浄処理中のＳＰＲ信号の変化を示すグラフである。
【図８】信号レベルが所定値に達しているか否かに応じて処理を変更する洗浄処理手順を示すフローチャートである。
【図９】ＳＰＲ信号の曲線の傾きに応じて処理を変更する洗浄処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】洗浄液の攪拌方法の説明図である。
【図１１】洗浄液及びエアーの注入方法の説明図である。
【図１２】洗浄状態が不完全な場合には、エラーフラグ記録を行う洗浄処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７３】
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
２３  リンカー膜
２６  照明部
２７  検出器
２８  分注ヘッド
３９  コントローラ
４２  データ解析部
４３  データストレージ
４６  洗浄状態判定部
【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】
2007064943.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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