(57)【要約】【課題】  測定領域と参照領域とを個別の流路で送液する際の、測定精度の低下を抑えるとともに、装置の大型化や複雑化をも抑える。【解決手段】  センサユニット１０には、プリズム１４の上面に形成された金属膜２５と、この金属膜２５に液体を接触させながら送液する流路２０とからなるセンサセル１８が複数設けられている。ＳＰＲ測定装置３０は、送液ヘッド３２に設けられた一対のピペット４６ａ、４６ｂで、試料溶液を各センサセル１８の流路２０に注入する。この際、ピペット４６ａ、４６ｂが吸引保持した試料溶液を、各センサセル１８の流路２０に等量ずつ分配して注入する。これにより、送液ヘッド３２の移動時間が短くなり、注入タイミングの時間差に起因する測定精度の低下が抑えられる。また、流路２０毎にピペットを設ける必要がないので、装置の大型化や複雑化も抑えられる。【選択図】        図２
2007071648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する誘電体ブロックの一面に形成された薄膜層と、試料が溶解した試料溶液を前記薄膜層に接触させながら送液する流路とからなるセンサセルが複数設けられたセンサユニットをセットし、
前記試料溶液の吸引と吐出とを行うピペットで前記流路に前記試料溶液を注入して前記薄膜層に前記試料を接触させ、
光源から前記薄膜層に向けて照射された全反射条件を満たす光の反射光を検出器で受光して光電変換することにより、前記薄膜層上での前記試料の反応状況を表す測定信号を取得する全反射減衰を利用した測定方法において、
容器に収容された前記試料溶液を前記ピペットで吸引し、
前記ピペットが吸引保持した前記試料溶液を複数の前記流路に等量ずつ分配して注入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】
前記各センサセルには、前記測定信号を前記検出器で取得するための測定領域を有する測定用センサセルと、前記測定信号のノイズを除去する際に用いられる参照信号を前記検出器で取得するための参照領域を有する参照用センサセルとが、少なくとも１つずつあり、
前記ピペットが吸引保持した前記試料溶液の半分を、前記測定用センサセルと前記参照用センサセルとのいずれか一方に注入した後、
前記ピペットを移動させて、残り半分の前記試料溶液を他方に注入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方法。
【請求項３】
前記測定信号と前記参照信号とは、前記試料溶液の注入前から前記検出器によって同時に取得され、
前記測定信号から前記参照信号を差し引いて、前記測定信号のノイズを除去する際に、前記測定用センサセルと前記参照用センサセルとの間の前記ピペットの移動に起因する前記試料溶液の注入タイミングの時間差を補正することを特徴とする請求項２記載の全反射減衰を利用した測定方法。
【請求項４】
透光性を有する誘電体ブロックの一面に形成された薄膜層と、試料が溶解した試料溶液を前記薄膜層に接触させながら送液する流路とからなるセンサセルが複数設けられたセンサユニットのセットが可能な測定ステージと、
前記試料溶液の吸引と吐出とを行って前記流路に前記試料溶液を注入するピペットと、
前記薄膜層に向けて全反射条件を満たす光を照射する光源と、
前記薄膜層からの反射光を受光して光電変換することにより、前記薄膜層上での前記試料の反応状況を表す測定信号を取得する検出器と、
これらの各部を統括的に制御する制御部とを備えた全反射減衰を利用した測定装置に用いられるプログラムであって、
容器に収容された前記試料溶液を前記ピペットに吸引させるステップと、
前記ピペットが吸引保持した前記試料溶液を複数の前記流路に等量ずつ分配して注入するステップとを前記制御部に実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性を有する誘電体ブロックの一面に形成された薄膜層と、試料が溶解した試料溶液を前記薄膜層に接触させながら送液する流路とからなるセンサセルが複数設けられたセンサユニットに、全反射条件を満たす光を照射して前記薄膜層上での前記試料の反応を測定する全反射減衰を利用した測定方法と、この測定方法を実行させるプログラムとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タンパク質やＤＮＡなどの生化学物質間における相互作用の測定や、薬品のスクリーニングなどを行う際に、全反射減衰を利用して試料の反応を測定する測定装置が知られている。
【０００３】
このような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測定装置と称す）がある。なお、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】
例えば、特許文献１などで知られるＫｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ配置を採用したＳＰＲ測定装置では、透明な誘電体（以下、プリズムと称す）上に形成された金属膜の表面をセンサ面として、このセンサ面上で試料を反応させた後、プリズムを介してセンサ面の裏面側から全反射条件を満たすように金属膜を照射し、その反射光を測定している。
【０００５】
全反射条件を満たすように金属膜に照射された光のうち、エバネッセント波と呼ばれるわずかな光は、反射せずに金属膜内を透過してセンサ面側に染み出す。この際、エバネッセント波の振動数と表面プラズモンの振動数とが一致するとＳＰＲが発生し、反射光の強度を大きく減衰させる。また、この減衰が発生する光の入射角度（共鳴角）は、金属膜上の屈折率に応じて変化する。すなわち、ＳＰＲ測定装置は、金属膜からの反射光を捉えて共鳴角を検出することにより、センサ面上の試料の反応状況を測定する。
【０００６】
ところで、タンパク質やＤＮＡなどの生体試料は、乾燥による変性や失活を防ぐため、生理的食塩水や純水、または各種のバッファ液などの溶媒に溶かされた試料溶液として扱われることが多い。特許文献１記載のＳＰＲ測定装置は、こうした生体試料の相互作用などを調べるものであり、センサ面の上には試料溶液を送液するための流路が設けられている。また、センサ面にはリガンドとなる試料を固定させるためのリンカー膜が設けられており、流路にリガンド溶液を注入してリンカー膜にリガンドを固定（固定工程）させた後、アナライト溶液を注入してリガンドとアナライトとを接触（測定工程）させることにより、その相互作用を測定する。
【０００７】
流路とプリズムは、装置本体に設けられた測定ステージに配置されている。前述の測定は、ガラス基板上に金属膜を形成したチップ型のセンサユニットを測定ステージにセットすることで行われる。流路には、配管（ゴムチューブなどを含む）やバルブなどを介してポンプが接続されており、このポンプによって容器に保管された試料溶液を流路内に送り込むようにしているが、この方法では、配管内に付着した試料が後に注入する試料溶液中に混入してしまう、いわゆるコンタミネーションが生じやすいという問題があった。
【０００８】
この問題を解決するため、本出願人は、先端に小孔が形成された略円錐筒状のピペットチップと、このピペットチップを着脱自在に保持するヘッド部とからなるピペットを用いて、容器に保管された試料溶液などの液体を流路に送液するＳＰＲ測定装置を提案している（例えば、特願２００４−２８８５３４号明細書参照）。このＳＰＲ測定装置では、送液する液体毎にピペットチップを交換することで、流路に液体を送り込む際に生じるコンタミネーションを防止することができる。
【０００９】
また、このＳＰＲ測定装置では、流路が形成された流路部材と、上面に金属膜が形成されたプリズムと、流路部材の底面とプリズムの上面とを接合させた状態（流路と金属膜とを対面させた状態）で保持する保持部材とからなるセンサユニットを用いている。このセンサユニットの金属膜上にも、前述と同様のリンカー膜が設けられており、リガンド溶液やアナライト溶液などの試料溶液をピペットで流路内に送り込むことによって測定が行われる。
【００１０】
リンカー膜には、リガンドとの結合基を有する測定領域と、結合基を失活させた参照領域とが形成されている。上述のＳＰＲ測定装置は、光源から測定領域と参照領域とに光を照射し、それぞれの領域からの反射光を検出器で光電変換して測定信号と参照信号とを取得している。こうして得られた２つの信号の差や比を求めて補正を行うと、センサユニットの個体差や液体の温度変化などの外乱に起因するノイズをキャンセルした精度の高い測定結果を得ることができる。
【特許文献１】特許第３２９４６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、タンパク質やＤＮＡなどの生体試料を扱う測定では、目的としない物質がリンカー膜上に結合してしまう、いわゆる非特異吸着が問題になる。測定領域と参照領域とに生じる非特異吸着量が均等であれば、前述の補正を行うことで非特異吸着の影響も抑えることができるが、結合基を有する測定領域と、結合基を失活させた参照領域とでは、表面の性質が異なるため、送液する試料の種類によっては、各領域での非特異吸着の量に差が生じてしまうことがあった。こうした差は、補正を行っても除去されず、測定誤差の要因となってしまう。
【００１２】
また、測定領域と参照領域とを別々に形成し、それぞれ個別の流路で送液するようにすると、測定領域にのみリガンド溶液を送液できるようになる。これにより、参照領域の結合基を失活させることなく、各領域の表面の性質を合わせて非特異吸着量に差が生じることを防止することができるが、各領域の流路にピペットで順番に試料溶液を注入していくと、測定信号と参照信号との間に大きな時間差が生まれてしまうため、精度の高い測定を行うことができない。一方で、各領域の流路毎にピペットを設けて、各領域に同時に送液することも考えられるが、装置の大型化や複雑化、及びこれらにともなうコストアップなどが懸念される。
【００１３】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、測定領域と参照領域とを個別の流路に分けて各領域での非特異吸着量の差を防止する際に、各信号の時間差による測定精度の低下を抑えるとともに、装置の大型化や複雑化をも抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を達成するため、本発明の全反射減衰を利用した測定方法は、透光性を有する誘電体ブロックの一面に形成された薄膜層と、試料が溶解した試料溶液を前記薄膜層に接触させながら送液する流路とからなるセンサセルが複数設けられたセンサユニットをセットし、前記試料溶液の吸引と吐出とを行うピペットで前記流路に前記試料溶液を注入して前記薄膜層に前記試料を接触させ、光源から前記薄膜層に向けて照射された全反射条件を満たす光の反射光を検出器で受光して光電変換することにより、前記薄膜層上での前記試料の反応状況を表す測定信号を取得する際に、容器に収容された前記試料溶液を前記ピペットで吸引し、前記ピペットが吸引保持した前記試料溶液を複数の前記流路に等量ずつ分配して注入することを特徴とする。
【００１５】
なお、前記各センサセルには、前記測定信号を前記検出器で取得するための測定領域を有する測定用センサセルと、前記測定信号のノイズを除去する際に用いられる参照信号を前記検出器で取得するための参照領域を有する参照用センサセルとが、少なくとも１つずつあり、前記ピペットが吸引保持した前記試料溶液の半分を、前記測定用センサセルと前記参照用センサセルとのいずれか一方に注入した後、前記ピペットを移動させて、残り半分の前記試料溶液を他方に注入することが好ましい。
【００１６】
また、前記測定信号と前記参照信号とを、前記試料溶液の注入前から前記検出器によって同時に取得し、前記測定信号から前記参照信号を差し引いて、前記測定信号のノイズを除去する際に、前記測定用センサセルと前記参照用センサセルとの間の前記ピペットの移動に起因する前記試料溶液の注入タイミングの時間差を補正することが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明のプログラムは、透光性を有する誘電体ブロックの一面に形成された薄膜層と、試料が溶解した試料溶液を前記薄膜層に接触させながら送液する流路とからなるセンサセルが複数設けられたセンサユニットのセットが可能な測定ステージと、前記試料溶液の吸引と吐出とを行って前記流路に前記試料溶液を注入するピペットと、前記薄膜層に向けて全反射条件を満たす光を照射する光源と、前記薄膜層からの反射光を受光して光電変換することにより、前記薄膜層上での前記試料の反応状況を表す測定信号を取得する検出器と、これらの各部を統括的に制御する制御部とを備えた全反射減衰を利用した測定装置に用いられ、容器に収容された前記試料溶液を前記ピペットに吸引させるステップと、前記ピペットが吸引保持した前記試料溶液を複数の前記流路に等量ずつ分配して注入するステップとを前記制御部に実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ピペットが吸引保持した試料溶液を複数の流路に等量ずつ分配して注入するようにしたので、逐一容器まで戻って試料溶液を吸引することなく連続して複数の流路に試料溶液を注入することができる。これにより、測定領域と参照領域とを個別の流路に分けて各領域での非特異吸着量の差を防止する際にも、各信号の時間差による測定精度の低下を抑えることができる。また、流路毎にピペットを設ける必要がないので、装置が大型になったり、複雑になったりすることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、ＳＰＲを利用した測定に用いられるセンサユニット１０の分解斜視図である。センサユニット１０は、流路２０が形成された流路部材１２と、ＳＰＲを発生させるための金属膜（薄膜層）２５が上面に形成されたプリズム（誘電体ブロック）１４と、流路部材１２の底面とプリズム１４の上面とを接合させた状態で保持する保持部材１６とからなる。
【００２０】
金属膜２５の表面には、リガンドとなる試料を固定させるための結合基を有するリンカー膜２６が、長尺状のプリズム１４と金属膜２５との長手方向に沿って所定の間隔を隔てて複数（本例では６つ）設けられている。固定されたリガンドとアナライトとの反応を測定する領域となる各リンカー膜２６は、センサユニット１０の製造段階において予め形成されるものであり、例えば、カルボキシメチルデキストランなどが用いられる。なお、各リンカー膜２６の材料は、固定するリガンドの種類などに応じて適宜選択される。
【００２１】
流路部材１２は、これらのリンカー膜２６毎に用意され、各流路２０と各リンカー膜２６とが対面するように金属膜２５上に並べて配置される。なお、本例では、１つの流路２０が形成された流路部材１２を６つ用いるようにしているが、６つの流路２０が並べて形成された長尺状の流路部材を用いるようにしてもよい。また、本例では、６つのリンカー膜２６を製膜するようにしているが、これに限らず、例えば、金属膜２５の全面に１つのリンカー膜を製膜するようにしてもよい。
【００２２】
流路部材１２は、略直方体状に成形されており、その長手方向に沿って流路２０が設けられている。流路２０は、流路部材１２の上面に２つの出入口２０ａ、２０ｂを有しており、流路部材１２の底面に形成された直線状の溝部２０ｃと、この溝部２０ｃの一端から流路部材１２の上面に貫通して出入口２０ａを形成する送排液管２０ｄと、溝部２０ｃの他端から流路部材１２の上面に貫通して出入口２０ｂを形成する送排液管２０ｅとによって、略コの字型に成形されている。なお、各流路２０の管径は、例えば、１ｍｍ程度であり、各出入口２０ａ、２０ｂの間隔は、例えば、１０ｍｍ程度である。
【００２３】
各流路２０の溝部２０ｃは、流路部材１２がプリズム１４に当接した際に、金属膜２５によって覆われて密閉されるとともに、その中央付近でリンカー膜２６と対面する。これにより、各流路２０は、一方の出入口から注入された液体を、各溝部２０ｃで金属膜２５、及びリンカー膜２６に接触させながら流し、他方の出入口から排出させる。以降、これら流路２０、金属膜２５、リンカー膜２６によって構成される部分を、センサセル１８（図２参照）と称す。つまり、本例のセンサユニット１０では、各流路部材１２とプリズム１４とによって、６つのセンサセル１８が構成される。
【００２４】
また、流路部材１２には、例えば、ゴムやＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）などといった弾性材料が用いられている。これにより、流路部材１２の底面をプリズム１４の上面に圧接させた際に、流路部材１２が弾性変形して金属膜２５との接合面の隙間を埋め、金属膜２５との密着性を高める。
【００２５】
ところで、各流路２０に液体を入れ替えるようにして送液を行うと、排出する液体が流路内に微量に残留してしまい、次に注入する液体と混ざり合ってしまうことがある。こうした混液の度合い（以下、置換率と称す）は、例えば、流路２０の中央付近と壁面付近や、注入する出入口の付近と排出する出入口の付近など、流路２０内の場所によっても変化する。このため、本例では、各溝部２０ｃの中央付近と各リンカー膜２６とが対面するようにし、どちらの出入口から液体を注入した際にも、置換率に大きな差が生じないようにしている。但し、注入する出入口に近いほど置換率がよいことが知られており、各出入口２０ａ、２０ｂが、注入と排出とのいずれか一方に決められている場合には、注入側の各出入口２０ａ、２０ｂに近い位置で溝部２０ｃとリンカー膜２６とを対面させるようにしてもよい。
【００２６】
プリズム１４は、その上面に金属膜２５が形成された透明な誘電体であり、底面側から全反射条件を満たすように照射された光を上面（金属膜２５）に集光する。金属膜２５は、各流路部材１２に形成された流路２０と対面するように、例えば、蒸着法などによって短冊状に成形されている。この金属膜２５としては、例えば、金や銀などが使用され、その膜厚は、例えば、５０ｎｍである。なお、この膜厚は、金属膜２５の素材、プリズム１４に照射される光の波長などに応じて適宜選択される。
【００２７】
プリズム１４の長手方向の両側面には、保持部材１６の係合部１６ａ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、各流路部材１２が保持部材１６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の上面とが圧接された状態で保持される。こうして、各流路部材１２、プリズム１４、保持部材１６の各部が一体化し、センサユニット１０が構成される。なお、プリズム１４には、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を用いることができる。
【００２８】
保持部材１６の上面には、各流路２０の各出入口２０ａ、２０ｂに対応する位置に、ピペット（図２参照）の先端が進入する受け入れ口１６ｂが形成されている。各受け入れ口１６ｂは、ピペットから吐出される液体が各出入口２０ａ、２０ｂへ導かれるように、漏斗形状をしている。保持部材１６が各流路部材１２を挟み込んでプリズム１４と係合すると、各受け入れ口１６ｂの下面は、各出入口２０ａ、２０ｂのそれぞれと接合して、各受け入れ口１６ｂと流路２０とが連結される。
【００２９】
なお、センサユニット１０のプリズム１４や保持部材１６などに、例えば、非接触式のＩＣメモリであるＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグなどを取り付けるようにしてもよい。例えば、読み込み専用のＲＦＩＤタグにセンサユニット１０毎の固有のＩＤ番号を書き込んでおき、測定などの各工程を行う前にこのＩＤ番号を読み込むことで、センサユニット１０の識別を行うことができる。これにより、複数のセンサユニット１０を同時に処理する際にも、間違ったアナライトの注入や、測定結果の取り違えなどといった問題の発生を防止することができる。さらには、読み書き可能なＲＦＩＤタグを用いて、例えば、固定したリガンドの種類やリガンドを固定させた日時、及び反応させたアナライトの種類などを、測定に掛かる各工程毎に書き込んでいくようにしてもよい。
【００３０】
図２は、全反射減衰を利用した測定装置としてのＳＰＲ測定装置３０の構成を概略的に示す説明図である。ＳＰＲ測定装置３０は、センサユニット１０の金属膜２５上での試料の反応状況を表すＳＰＲ信号を取得する測定部３１と、センサユニット１０の各流路２０に種々の液体を送液する送液ヘッド３２、及びこれらの各部を統括的に制御するコントローラ（制御部）３３によって構成されている。コントローラ３３は、測定プログラム（プログラム）３４ａを記憶するメモリ３４と、この測定プログラム３４ａに従って逐次演算処理を行うＣＰＵ３５と、ＣＰＵ３５の演算結果に応じてＳＰＲ測定装置３０内の各部と信号を送受する入出力制御回路３６とからなる。つまり、このコントローラ３３は、メモリ３４に記憶された測定プログラム３４ａをＣＰＵ３５が逐次処理し、入出力制御回路３６を介して各種の制御信号を送受することによってＳＰＲ測定装置３０の各部を制御し、測定を実行する。
【００３１】
測定部３１は、センサユニット１０に全反射条件を満足するように光を照射する２つの照明４０、４１と、センサユニット１０によって全反射した光を受光して電気信号に光電変換する検出器４２とからなる。各照明４０、４１と検出器４２とは、図示を省略した測定ステージに固定される。測定ステージは、例えば、台形状に成形された台座であって、各照明４０、４１と検出器４２とを全反射条件を満足する所定の角度で固定するとともに、センサユニット１０を着脱自在に保持して各照明４０、４１の光路上にセンサユニット１０を位置決めする。また、各照明４０、４１と検出器４２とは、コントローラ３３に接続されている。各照明４０、４１は、コントローラ３３によって点灯、及び消灯が制御される。検出器４２は、コントローラ３３からの駆動信号に基づいて駆動され、変換した電気信号をコントローラ３３に出力する。
【００３２】
各照明４０、４１は、全反射条件を満足する様々な入射角の光を、プリズム１４に向けて照射する。各照明４０、４１は、例えば、集光レンズ、拡散板、偏光板などからなる光学系と、光源（いずれも図示は省略）とから構成されており、全反射条件を満足するとともに、プリズム１４に入射して上面に集光された光が、それぞれ各センサセル１８に照射されるように配置位置および設置角度が調整されている。
【００３３】
各照明４０、４１の光源としては、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。各照明４０、４１は、こうした発光素子を１個使用し、この単一光源からプリズム１４に向けて光を照射する。拡散板は、光源からの光を拡散させ、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を使用する場合など、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を揃える。こうして拡散および偏光された光は、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が、各センサセル１８に入射する。
【００３４】
検出器４２には、例えば、ＣＣＤエリアセンサやフォトダイオードアレイなどが使用される。プリズム１４の長辺側の一方の側面から入射した光は、プリズム１４内を透過して内側からプリズム１４の上面（金属膜２５の裏面）に集光され、上面で全反射して他方の側面に抜ける。プリズム１４には、様々な角度の光が入射するので、プリズム１４の上面では、それらの入射光が、それぞれの入射角に応じた反射角で反射する。検出器４２は、これらの様々な角度の反射光を受光し、それらを光電変換して光強度に応じたレベルのＳＰＲ信号として出力する。また、検出器４２は、照明４０からの光と、照明４１からの光とを受光し、それぞれのＳＰＲ信号を出力する。すなわち、測定部３１は、各照明４０、４１と、検出器４２とによって、２チャンネルの計測を行うことができるように構成されている。
【００３５】
リンカー膜２６上の媒質に変化が生じると屈折率が変化して、反射光の光強度が減衰する光の入射角（ＳＰＲが発生する共鳴角）も変化する。リンカー膜２６上にアナライトを送液すると、アナライトとリガンドの反応状況に応じてリンカー膜２６上の屈折率が変化するため、それに応じて共鳴角も変化する。すなわち、リガンドとアナライトとの反応状況は、検出器４２の受光面内における反射光の減衰位置の推移として表れる。ＳＰＲ測定装置３０は、取得したＳＰＲ信号から減衰位置の推移を解析することによって、アナライトの特性を解析する。
【００３６】
また、ＳＰＲ測定装置３０は、リガンドとアナライトとの反応状況を測定する際、各照明４０、４１の光路上に位置する２つのリンカー膜２６のうち、いずれか一方にのみリガンドを固定させる。測定部３１は、各照明４０、４１から同時に光を照射し、リガンドとアナライトとの反応状況を示すＳＰＲ信号（以下、測定信号と称す）と、リンカー膜２６にリガンドを固定させずに、アナライトだけを送液した際のＳＰＲ信号（以下、参照信号と称す）とを取得する。取得された各信号は、コントローラ３３に出力され、例えば、メモリ３４などに記憶される。
【００３７】
コントローラ３３は、メモリ３４に記憶された測定信号と参照信号との差や比を求めて、その結果を最終的な測定データとし、この測定データを基にアナライトの特性を解析する。これにより、センサユニット１０の個体差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した精度の高い測定結果を得ることができる。このように、本例のＳＰＲ測定装置３０では、センサユニット１０に含まれる６つのセンサセル１８のうち、２つを１組として使用し、１つのセンサユニット１０で３つの試料の測定を行うことができる。
【００３８】
なお、本例では２つの照明４０、４１を設けて各リンカー膜２６の測定を行うようにしているが、これに限ることなく、例えば、単一光源からの光を分光して２つのリンカー膜２６に照射するようにしてもよい。また、本例では、１つの検出器４２で各照明４０、４１からの光を受光するようにしているが、各照明４０、４１のそれぞれに対応した２つの検出器を設けるようにしてもよい。さらには、センサユニット１０に含まれる６つのセンサセル１８を同時に測定できるように測定部３１を構成するようにしてもよい。また、本例のセンサユニット１０には、６つのセンサセル１８が設けられているが、センサセル１８は、少なくとも測定信号用と参照信号用とが、それぞれ１つずつ設けられていればよい。つまり、センサセル１８は、センサユニット１０に２つ以上設けられていればよい。
【００３９】
送液ヘッド３２には、流路２０の各出入口２０ａ、２０ｂにアクセスするピペット４６ａ、ピペット４６ｂの一対のピペットが設けられている。各ピペット４６ａ、４６ｂのそれぞれには、例えば、シリンジポンプが接続されており、各シリンジポンプの駆動に応じて液体の吸引と吐出とが行われる。また、送液ヘッド３２には、コントローラ３３と、ヘッド移動機構３７とが接続されている。コントローラ３３は、測定プログラム３４ａに基づいて送液ヘッド３２にシリンジポンプの駆動信号を送信し、各ピペット４６ａ、４６ｂの液体の吸引と吐出とを制御する。ヘッド移動機構３７は、例えば、搬送ベルト、プーリ、キャリッジ、モータなどから構成される周知の移動機構であり、コントローラ３３の制御の下、送液ヘッド３２を前後左右上下の３方向に移動させる。
【００４０】
送液ヘッド３２の各ピペット４６ａ、４６ｂは、先端に小孔が形成された略円錐筒状をなしており、各々の間隔が各出入口２０ａ、２０ｂの間隔に対応するようにされている。また、各ピペット４６ａ、４６ｂの先端部は、交換可能なチップ状（以下、「ピペットチップ」と称す）にされている。ピペットチップは、送液する液体と直接接触するので、各ピペット４６ａ、４６ｂを介して異種の液体の混液が生じないように、送液毎に交換される。ＳＰＲ測定装置３０には、複数のピペットチップを保管するピペットチップ保管部（図示は省略）が設置されている。ピペットチップの交換は、ヘッド移動機構３７を駆動して送液ヘッド３２をピペットチップ保管部にアクセスさせることによって行われる。
【００４１】
また、ＳＰＲ測定装置３０には、各流路２０へ注入する種々の液体（リガンド溶液、アナライト溶液、洗浄液、バッファ液など）を収容するウエルプレート（容器）３８が設置されている。ヘッド移動機構３７は、送液ヘッド３２を移動させて、ウエルプレート３８や測定ステージにセットされたセンサユニット１０などにアクセスさせる。
【００４２】
送液ヘッド３２には、各ピペット４６ａ、４６ｂを独立に突出させるピペット突出機構（図示は省略）が組み込まれている。送液ヘッド３２は、ウエルプレート３８にアクセスして各ウエル内の液体を吸引する際、図３（ａ）に示すように、液体を吸引する側のピペットのみを突出させて、ウエル内の液体に浸す。これにより、例えば、他方のピペットがウエル内に侵入して、異なる液体に浸されてしまうことなどが防止される。なお、本例では、１つのウエルプレート３８の各ウエルに異なる液体を保管するようにしているが、保管する液毎に個別のウエルプレートを設けるようにしてもよい。
【００４３】
一方、送液ヘッド３２で各流路２０に液体を送液する際には、図３（ｂ）に示すように、各ピペット４６ａ、４６ｂを、流路２０の各出入口２０ａ、２０ｂに挿し込む。送液ヘッド３４は、この状態で一方のピペットから吸引した液体を吐出し、他方のピペットから流路２０内の流体（空気や予め注入されていた液体など）を吸引することにより、各流路２０内の流体を入れ換えるようにして送液を行う。
【００４４】
次に、図４に示すフローチャートを参照しながら、上記構成によるＳＰＲ測定装置３０の作用について説明する。ＣＰＵ３５は、例えば、ＳＰＲ測定装置３０への電源の投入や、測定実行の指示などに応じて、メモリ３４から測定プログラム３４ａを読み出す。これにより、ＳＰＲ測定装置３０が測定可能な状態になる。リガンドとアナライトとの反応状況を測定する際には、まず、センサユニット１０を測定ステージにセットし、各照明４０、４１のそれぞれの光路上にセンサセル１８が来るように位置決めする。ＳＰＲ測定装置３０は、センサユニット１０にリガンドを固定する固定工程と、固定したリガンドにアナライトを接触させて、その際のＳＰＲ信号を取得する測定工程と、取得したＳＰＲ信号を解析するデータ解析工程とを行って、リガンドとアナライトとの反応状況を測定する。
【００４５】
ＳＰＲ測定装置３０は、センサユニット１０がセットされた後、オペレータからの固定開始指示が入力されたことに応じて固定工程を開始する。ＳＰＲ測定装置３０のコントローラ３３は、固定開始指示が入力されたことに応答してヘッド移動機構３７を駆動し、送液ヘッド３２をウエルプレート３８に移動させる。送液ヘッド３２をウエルプレート３８にアクセスさせたコントローラ３３は、ピペット突出機構を駆動してピペット４６ａを突出させ、リガンド溶液を保管するウエル内にピペット４６ａを進入させる。ウエル内に進入してリガンド溶液に浸されたピペット４６ａは、所定量のリガンド溶液を吸引する。ピペット４６ａにリガンド溶液を吸引させたコントローラ３３は、送液ヘッド３２をセンサユニット１０に移動させる。センサユニット１０に移動した送液ヘッド３２は、各照明４０、４１のそれぞれの光路上に位置する２つのセンサセル１８のうち、いずれか一方の流路２０の各出入口２０ａ、２０ｂに各ピペット４６ａ、４６ｂを挿し込む。
【００４６】
各ピペット４６ａ、４６ｂを挿し込んだコントローラ３３は、ピペット４６ａが吐出、ピペット４６ｂが吸引を行うように、それぞれを駆動して流路２０内にリガンド溶液を注入する。これにより、リガンド溶液の注入によってリガンドが固定された一方のリンカー膜２６が測定信号を取得するための測定領域となり、リガンドが固定されていない他方のリンカー膜２６が参照信号を取得するための参照領域となる。以上により、固定工程が終了する。なお、流路２０にリガンド溶液を注入する前に、流路２０内の洗浄やリンカー膜２６の活性化処理などを行うようにしてもよい。また、固定化が進行している間、流路２０内のリガンド溶液を静置しておいてもよいが、各ピペット４６ａ、４６ｂの吸引と吐出とを交互に駆動し、流路２０内のリガンド溶液を攪拌して流動させるようにしてもよい。こうすることで、リガンドとリンカー膜２６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。
【００４７】
一方のセンサセル１８に測定領域を形成したＳＰＲ測定装置３０は、温度などの環境条件を一定に保った状態でセンサユニット１０を保持し、オペレータからの測定開始指示が入力されたことに応じて測定工程を開始する。コントローラ３３は、測定開始指示が入力されたことに応答して、各照明４０、４１と検出器４２とによるデータ読み取りを開始させる。また、これと同時に、ヘッド移動機構３７を駆動して送液ヘッド３２をウエルプレート３８に移動させる。ウエルプレート３８に送液ヘッド３２を移動させたコントローラ３３は、ピペット突出機構を駆動してピペット４６ａを突出させ、ピペット４６ａに所定量のアナライト溶液を吸引させる。
【００４８】
ピペット４６ａにアナライト溶液を吸引させたコントローラ３３は、送液ヘッド３２をセンサユニット１０に移動させ、測定領域を有する測定用のセンサセル１８の流路２０に、各ピペット４６ａ、４６ｂを挿し込む。各ピペット４６ａ、４６ｂを挿し込んだコントローラ３３は、ピペット４６ａが吐出、ピペット４６ｂが吸引を行うように、それぞれを駆動し、流路２０内にアナライト溶液を注入する。この際、ピペット４６ａは、吸引したアナライト溶液のうち、約半分の量のみを流路２０に注入する。測定用のセンサセル１８に半分のアナライト溶液を注入したコントローラ３３は、送液ヘッド３２を移動させて、参照領域を有する参照用のセンサセル１８の流路２０に各ピペット４６ａ、４６ｂを挿し込み、ピペット４６ａ内に残った半分のアナライト溶液を、その流路２０内に注入する。このため、各ピペット４６ａ、４６ｂは、各流路２０の容積に対して、２倍以上の液体を吸引保持できることが好ましい。
【００４９】
このように、ピペット４６ａが吸引保持したアナライト溶液を各流路２０に等量ずつ分配して注入するようにすれば、各流路２０への注入を行う毎に逐一ウエルプレート３８に戻る必要がないので、測定信号と参照信号との間に生じる時間差を少なくして、測定精度の低下を抑えることができる。また、吸引保持した同じアナライト溶液を各流路２０に注入するので、アナライト溶液の濃度や温度の違いなどによる測定精度の低下も抑えることができる。さらに、流路２０毎に各ピペット４６ａ、４６ｂを設ける必要がないので、送液ヘッド３２などの大型化や、ヘッド移動機構３７などの各種の機構の複雑化をも防止することができる。
【００５０】
測定領域のリンカー膜２６上では、アナライト溶液の注入に応じてリガンドとアナライトとが反応を始める。検出器４２は、測定領域からの反射光に応じたＳＰＲ信号を測定信号として取得する。一方、参照領域のリンカー膜２６上では、リガンドが固定されていないので、アナライト溶液の送液にともなう屈折率の変化のみが生じる。これにより、検出器４２は、参照領域からの反射光に応じたＳＰＲ信号を参照信号として取得する。取得された各信号は、コントローラ３３に送信され、メモリ３４に保存される。
【００５１】
各信号を取得したコントローラ３３は、各照明４０、４１と検出器４２とによるデータ読み取りを停止し、測定工程を終了する。なお、本例では省略したが、測定工程では、データ読み取りを開始した後、アナライト溶液を送液する前後に測定用バッファ液を各流路２０に送液する。これにより、検出器４２は、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）、結合したアナライトとリガンドとの脱離までの各ＳＰＲ信号を取得する。
【００５２】
測定工程を終了したコントローラ３３は、測定信号から参照信号を差し引いて測定データを算出し、この測定データを基にしてリガンドとアナライトとの反応状況を解析する。この際、本例では、測定領域と参照領域とを、それぞれ別のセンサセル１８に形成して各領域のリンカー膜２６の表面の性質を合わせるようにしたので、各領域間に非特異吸着量の差が生じることを抑えることができる。これにより、前記測定データを求めることによって、非特異吸着の影響が確実に抑えられる。
【００５３】
また、図５に示すように、測定信号と参照信号との間には、送液ヘッド３２の移動にともなう時間差Δｔが生じてしまう。このため、コントローラ３３は、測定信号を時間ｔの関数ＡＣＴ（ｔ）、参照信号を時間ｔの関数ＲＥＦ（ｔ）としたときに、次式（１）に示すように測定データを算出し、時間差Δｔを補正する。このように各センサセル１８間の送液ヘッド３２の移動に起因するアナライト溶液の注入タイミングの時間差を補正することにより、測定精度の低下がさらに抑えられ、各流路２０に同時にアナライト溶液を注入した場合とほとんど変わらない結果を得ることができる。
測定データ  ＝  ＡＣＴ（ｔ）−ＲＥＦ（ｔ＋Δｔ）  ・・・  （１）
【００５４】
なお、上記実施形態では、ピペット４６ａ、４６ｂで吸引保持したアナライト溶液を２つの流路２０に半分ずつ注入するようにしているが、注入する流路２０の数は、これに限ることなく、さらに多くの流路２０に対して等量ずつ分配して注入するようにしてもよい。例えば、２つの測定領域と１つの参照領域、計３つの信号を同時に取得する場合などには、ピペットに吸引保持したアナライト溶液を、各領域に対応する流路２０に３分の１ずつ分配して注入すればよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、送液ヘッド３２に一対のピペット４６ａ、４６ｂを設け、各流路２０への液体の注入と排出とを両方ピペットで行うようにしているが、例えば、各流路２０への送液方向が一方向に限定されている場合などには、注入側にのみピペットを用いればよい。この際、排出側は、例えば、ポンプに接続されたパイプやチューブなどによって、流路２０から溢れ出る液体を吸い上げるようにすればよい。
【００５６】
さらに、上記実施形態では、各工程を一つのＳＰＲ測定装置３０で行うようにしているが、各工程毎に装置を分けるようにしてもよい。こうすることで、複数のセンサユニット１０を同時に処理することが可能となり、処理効率を向上させることができる。
【００５７】
なお、上記実施形態では、誘電体ブロックとしてプリズム１４を示しているが、誘電体ブロックには、この他に、光学ガラスや光学プラスチックなどを板状にしたものや、これらの板状のものとプリズムとを光学面平滑剤（例えば、光学マッチングオイル）で一体化させたものなどを含めるものとする。
【００５８】
また、上記実施形態では、全反射減衰を利用した測定装置の一例として、ＳＰＲ測定装置を示したが、全反射減衰を利用した測定装置としては、この他に、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。この反射角の減衰を検出することにより、前記センサ面上の化学反応が測定される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】センサユニットの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】ＳＰＲ測定装置の構成を概略的に説明する説明図である。
【図３】送液ヘッドの動作を説明する説明図である。
【図４】ＳＰＲ測定装置による測定の手順を概略的に示すフローチャートである。
【図５】取得した測定信号と参照信号との一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
１０  センサユニット
１２  流路部材
１４  プリズム（誘電体ブロック）
１８  センサセル
２０  流路
２５  金属膜（薄膜層）
２６  リンカー膜
３０  ＳＰＲ測定装置（全反射減衰を利用した測定装置）
３３  コントローラ（制御部）
３４  メモリ
３４ａ  測定プログラム（プログラム）
３５  ＣＰＵ
３８  ウエルプレート（容器）
４０  照明
４１  照明
４２  検出器
４６ａ  ピペット
４６ｂ  ピペット
【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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