(57)【要約】【課題】  試料の非特異的な結合を防止して、高精度な測定を行う。【解決手段】  流路３０は、金属膜３１と対面して形成された溝部３０ｄと、溝部３０ｄの両端のそれぞれから流路部材２０の上面に貫通する第１送排液管３０ｅ、第２送排液管３０ｆと、溝部３０ｄの略中央から流路部材２０の上面に貫通する第３送排液管３０ｇとによって、略山字型に形成されている。流路部材２０には、第３送排液管３０ｇを挟むようにして２つの有底穴３４が形成されている。各有底穴３４には、ピン３５が入り込んでいる。各ピン３５は、押圧に応じて弾性材料で成形された流路部材２０を押しつぶし、溝部３０ｄを区切る。各ピン３５で流路３０の送液経路を切り替え、金属膜３１の上に設けられた各リンカー膜３２、３３に個別に送液することで、試料の非特異的な結合が防止される。【選択図】        図６
2007010537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を含む試料溶液の注入と排出とが行われる３つの出入口を通じて注入された前記試料溶液を前記各出入口間で送液する流路が形成され、前記試料の反応を検出するためのセンサ面に底面を当接させて、前記流路に流れる前記試料溶液を前記センサ面に接触させる流路ユニットと、
この流路ユニットが着脱自在にセットされるステージと、前記各出入口のぞれぞれにアクセスして、前記流路に前記試料溶液を注入する送液ヘッドとを備えた送液装置とからなる送液システムにおいて、
前記流路を、前記底面に形成された溝部と、前記溝部の両端のそれぞれから前記流路ユニットの上面に貫通して前記出入口を形成する第１送排液管、第２送排液管と、前記溝部の略中央から前記上面に貫通して前記出入口を形成する第３送排液管とから構成し、
前記溝部を区切ることによって、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第１経路と、前記第２送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第２経路と、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第２送排液管へと至る第３経路とで、前記流路の送液経路を選択的に切り替える弁機構を前記流路ユニットに設けたことを特徴とする送液システム。
【請求項２】
前記送液装置には、前記流路に前記試料溶液を注入する際に、前記弁機構を駆動する弁駆動部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の送液システム。
【請求項３】
前記弁機構は、前記第３送排液管の両脇に配置され、前記上面から前記溝部に向かう方向に形成された２つの有底穴と、これらの各有底穴のそれぞれに入り込み、前記各有底穴の底面と前記溝部との間で薄肉になった薄肉部分を押圧して弾性変形させ、前記溝部を押しつぶして区切る押圧位置と、前記押圧を解除して前記薄肉部分を初期状態に復帰させる解除位置との間で移動自在なピンとからなり、
前記弁駆動部は、前記各ピンを前記押圧位置と前記解除位置との間で移動させる移動機構であることを特徴とする請求項２記載の送液システム。
【請求項４】
前記弁機構は、前記第３送排液管の両脇、かつ前記溝部の上方近傍に配置され、流体の注入に応じて前記溝部との間で薄肉になった薄肉部分を弾性変形させて膨らみ、前記溝部を押しつぶして区切る膨張状態と、前記流体の排出に応じて縮み、前記薄肉部分を初期状態に復帰させる収縮状態との間で遷移自在な２つの袋部と、これらの各袋部のそれぞれから前記上面に貫通して、前記各袋部への前記流体の注入と排出とを行う配管部とからなり、
前記弁駆動部は、前記各配管部を介して前記各袋部に前記流体の注入と排出とを行い、前記各袋部を前記膨張状態と前記収縮状態との間で遷移させるポンプであることを特徴とする請求項２記載の送液システム。
【請求項５】
前記第１経路に対応する前記センサ面上には、前記試料を固定して、前記試料の反応状況を表す測定信号を取得するための測定用高分子膜が設けられ、
前記第２経路に対応する前記センサ面上には、前記測定信号のノイズを除去する際に用いる参照信号を取得するための参照用高分子膜が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の送液システム。
【請求項６】
前記送液ヘッドは、前記各出入口に先端を挿入して、この先端に形成された小孔から前記試料溶液を吸引、吐出する複数のピペットを有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の送液システム。
【請求項７】
試料を含む試料溶液の注入と排出とが行われる複数の出入口を通じて注入された前記試料溶液を前記各出入口間で送液する流路が形成され、前記試料の反応を検出するためのセンサ面に底面を当接させて、前記流路に流れる前記試料溶液を前記センサ面に接触させる流路ユニットと、
この流路ユニットが着脱自在にセットされるステージと、前記各出入口のぞれぞれにアクセスして、前記流路に前記試料溶液を注入する送液ヘッドとを備えた送液装置とからなる送液システムにおいて、
前記流路を、前記底面に形成された溝部と、前記溝部から前記流路ユニットの上面に貫通して前記各出入口を形成する複数の送排液管とから構成し、
前記溝部を区切ることによって、前記各送排液管と前記溝部とによって形成される複数の送液経路を選択的に切り替える弁機構を前記流路ユニットに設けたことを特徴とする送液システム。
【請求項８】
試料を含む試料溶液の注入と排出とが行われる３つの出入口を通じて注入された前記試料溶液を前記各出入口間で送液する流路が形成され、前記試料の反応を検出するためのセンサ面に底面を当接させて、前記流路に流れる前記試料溶液を前記センサ面に接触させる流路ユニットをステージにセットし、
前記各出入口のそれぞれにアクセスする送液ヘッドによって、前記流路に前記試料溶液を注入する送液方法において、
前記底面に形成された溝部と、前記溝部の両端のそれぞれから前記流路ユニットの上面に貫通して前記出入口を形成する第１送排液管、第２送排液管と、前記溝部の略中央から前記上面に貫通して前記出入口を形成する第３送排液管とから構成される前記流路の送液経路を、前記溝部を区切る弁機構によって、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第１経路と、前記第２送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第２経路と、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第２送排液管へと至る第３経路とに選択的に切り替えて前記試料溶液を送液することを特徴とする送液方法。
【請求項９】
試料を含む試料溶液の注入と排出とが行われる３つの出入口を通じて注入された前記試料溶液を前記各出入口間で送液する流路が形成され、前記試料の反応を検出するためのセンサ面に底面を当接させて、前記流路に流れる前記試料溶液を前記センサ面に接触させる流路ユニットにおいて、
前記流路を、前記底面に形成された溝部と、前記溝部の両端のそれぞれから前記流路ユニットの上面に貫通して前記出入口を形成する第１送排液管、第２送排液管と、前記溝部の略中央から前記上面に貫通して前記出入口を形成する第３送排液管とから構成し、
前記溝部を区切ることによって、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第１経路と、前記第２送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第２経路と、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第２送排液管へと至る第３経路とで、前記流路の送液経路を選択的に切り替える弁機構を設けたことを特徴とする流路ユニット。
【請求項１０】
一面に薄膜層が形成された誘電体ブロックと、試料を含む試料溶液の注入と排出とが行われる３つの出入口を通じて注入された前記試料溶液を前記薄膜層に送液する流路が形成され、前記薄膜層に底面を当接させて、前記流路に流れる前記試料溶液を前記薄膜層に接触させる流路部材とからなるセンサユニットを、前記薄膜層に全反射条件を満足するように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電気信号に光電変換する検出手段とが設けられたステージにセットし、
前記各出入口のそれぞれにアクセスする送液ヘッドによって、前記流路に前記試料溶液を注入することにより、前記薄膜層上での前記試料の反応状況を測定する全反射減衰を利用した測定方法において、
前記底面に形成された溝部と、前記溝部の両端のそれぞれから前記流路部材の上面に貫通して前記出入口を形成する第１送排液管、第２送排液管と、前記溝部の略中央から前記上面に貫通して前記出入口を形成する第３送排液管とから構成される前記流路の送液経路を、前記溝部を区切る弁機構によって、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第１経路と、前記第２送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第２経路と、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第２送排液管へと至る第３経路とに選択的に切り替えて前記試料溶液を送液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１１】
前記第１経路に対応する前記薄膜層上には、前記試料を固定して前記試料の反応状況を表す測定信号を取得するための測定用高分子膜が、前記第２経路に対応する前記薄膜層上には、前記測定信号のノイズを除去する際に用いる参照信号を取得するための参照用高分子膜が、それぞれ設けられており、
前記流路に前記試料溶液を送液する際には、前記弁機構で前記第１経路を選択し、
前記第１経路に前記試料溶液を送液して、前記測定用高分子膜にのみ前記試料溶液を接触させることを特徴とする請求項１０記載の全反射減衰を利用した測定方法。
【請求項１２】
前記測定用高分子膜に前記試料を固定させた後、前記弁機構で前記第３経路を選択し、
前記第３経路に前記試料と反応させる被検体を含む被検液を送液して、前記測定用高分子膜と前記参照用高分子膜とに前記被検液を接触させ、
前記試料と前記被検体との反応状況を表す前記測定信号と、この測定信号に対応した前記参照信号とを、前記光源と前記検出手段とによって測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方法。
【請求項１３】
前記参照用高分子膜に前記被検液を接触させる前に、前記弁機構で前記第２経路を選択し、
前記参照用高分子膜に前記被検体が結合することを防止するブロック剤を含むブロック液を前記第２経路に送液して、前記参照用高分子膜に前記ブロック液を接触させ、
前記参照用高分子膜に前記ブロック剤を結合させることを特徴とする請求項１２記載の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、複数の出入口が形成された流路に試料溶液を注入して、試料の反応を検出するためのセンサ面に試料溶液を送液する送液システム、送液方法、流路ユニット、及び全反射減衰を利用した測定方法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、リガンドと結合する測定領域と、結合しない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解析することにより、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】
参照領域は、測定領域と同様に製膜した後、リガンドとの固定基を失活させたものであり、本来リガンドは結合しないはずである。しかしながら、単に失活させただけでは、参照領域へのリガンドの結合を完全に抑えることは難しく、リガンドの一部が参照領域に結合してしまうという問題があった。また、アナライト溶液を送液してリンカー膜にアナライトを接触させる際に、アナライトが参照領域に結合してしまうということもあった。こうした試料の非特異的な結合は、測定誤差の要因となってしまうため、これの防止策が望まれていた。
【００１２】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、試料の非特異的な結合を防止して、高精度な測定を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を達成するため、本発明の送液システムは、試料を含む試料溶液の注入と排出とが行われる３つの出入口を通じて注入された前記試料溶液を前記各出入口間で送液する流路が形成され、前記試料の反応を検出するためのセンサ面に底面を当接させて、前記流路に流れる前記試料溶液を前記センサ面に接触させる流路ユニットと、この流路ユニットが着脱自在にセットされるステージと、前記各出入口のそれぞれにアクセスして、前記流路に前記試料溶液を注入する送液ヘッドとを備えた送液装置とからなり、前記流路を、前記底面に形成された溝部と、前記溝部の両端のそれぞれから前記流路ユニットの上面に貫通して前記出入口を形成する第１送排液管、第２送排液管と、前記溝部の略中央から前記上面に貫通して前記出入口を形成する第３送排液管とから構成し、前記溝部を区切ることによって、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第１経路と、前記第２送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第２経路と、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第２送排液管へと至る第３経路とで、前記流路の送液経路を選択的に切り替える弁機構を前記流路ユニットに設けたことを特徴とする。
【００１４】
なお、前記送液装置には、前記流路に前記試料溶液を注入する際に、前記弁機構を駆動する弁駆動部が設けられていることが好ましい。
【００１５】
また、前記弁機構は、前記第３送排液管の両脇に配置され、前記上面から前記溝部に向かう方向に形成された２つの有底穴と、これらの各有底穴のそれぞれに入り込み、前記各有底穴の底面と前記溝部との間で薄肉になった薄肉部分を押圧して弾性変形させ、前記溝部を押しつぶして区切る押圧位置と、前記押圧を解除して前記薄肉部分を初期状態に復帰させる解除位置との間で移動自在なピンとからなり、前記弁駆動部は、前記各ピンを前記押圧位置と前記解除位置との間で移動させる移動機構であることが好ましい。
【００１６】
さらには、前記弁機構を、前記第３送排液管の両脇、かつ前記溝部の上方近傍に配置され、流体の注入に応じて前記溝部との間で薄肉になった薄肉部分を弾性変形させて膨らみ、前記溝部を押しつぶして区切る膨張状態と、前記流路の排出に応じて縮み、前記薄肉部分を初期状態に復帰させる収縮状態との間で遷移自在な２つの袋部と、これらの各袋部のそれぞれから前記上面に貫通して、前記各袋部への前記流体の注入と排出とを行う配管部とから構成し、前記弁駆動部を、前記各配管部を介して前記各袋部に前記流体の注入と排出とを行い、前記各袋部を前記膨張状態と前記収縮状態との間で遷移させるポンプとするようにしてもよい。
【００１７】
なお、前記第１経路に対応する前記センサ面上には、前記試料を固定して、前記試料の反応状況を表す測定信号を取得するための測定用高分子膜が設けられ、前記第２経路に対応する前記センサ面上には、前記測定信号のノイズを除去する際に用いる参照信号を取得するための参照用高分子膜が設けられていることが好ましい。
【００１８】
また、前記送液ヘッドは、前記各出入口に先端を挿入して、この先端に形成された小孔から前記試料溶液を吸引・吐出する複数のピペットを有していることが好ましい。
【００１９】
なお、本発明の送液システムは、試料を含む試料溶液の注入と排出とが行われる複数の出入口を通じて注入された前記試料溶液を前記各出入口間で送液する流路が形成され、前記試料の反応を検出するためのセンサ面に底面を当接させて、前記流路に流れる前記試料溶液を前記センサ面に接触させる流路ユニットと、この流路ユニットが着脱自在にセットされるステージと、前記各出入口のそれぞれにアクセスして、前記流路に前記試料溶液を注入する送液ヘッドとを備えた送液装置とからなり、前記流路を、前記底面に形成された溝部と、前記溝部から前記流路ユニットの上面に貫通して前記各出入口を形成する複数の送排液管とから構成し、前記溝部を区切ることによって、前記各送排液管と前記溝部とによって形成される複数の送液経路を選択的に切り替える弁機構を前記流路ユニットに設けるものでもよい。
【００２０】
また、本発明の送液方法は、試料を含む試料溶液の注入と排出とが行われる３つの出入口を通じて注入された前記試料溶液を前記各出入口間で送液する流路が形成され、前記試料の反応を検出するためのセンサ面に底面を当接させて、前記流路に流れる前記試料溶液を前記センサ面に接触させる流路ユニットをステージにセットし、前記各出入口のそれぞれにアクセスする送液ヘッドによって、前記流路に前記試料溶液を注入する際に、前記底面に形成された溝部と、前記溝部の両端のそれぞれから前記流路ユニットの上面に貫通して前記出入口を形成する第１送排液管、第２送排液管と、前記溝部の略中央から前記上面に貫通して前記出入口を形成する第３送排液管とから構成される前記流路の送液経路を、前記溝部を区切る弁機構によって、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第１経路と、前記第２送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第２経路と、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第２送排液管へと至る第３経路とに選択的に切り替えることを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明の流路ユニットは、試料を含む試料溶液の注入と排出とが行われる３つの出入口を通じて注入された前記試料溶液を前記各出入口間で送液する流路が形成され、前記流路を、底面に形成された溝部と、前記溝部の両端のそれぞれから前記流路ユニットの上面に貫通して前記出入口を形成する第１送排液管、第２送排液管と、前記溝部の略中央から前記上面に貫通して前記出入口を形成する第３送排液管とから構成し、前記溝部を区切ることによって、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第１経路と、前記第２送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第２経路と、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第２送排液管へと至る第３経路とで、前記流路の送液経路を選択的に切り替える弁機構を設けたことを特徴とする。
【００２２】
なお、本発明の全反射減衰を利用した測定方法は、一面に薄膜層が形成された誘電体ブロックと、試料を含む試料溶液の注入と排出とが行われる３つの出入口を通じて注入された前記試料溶液を前記薄膜層に送液する流路が形成され、前記薄膜層に底面を当接させて、前記流路に流れる前記試料溶液を前記薄膜層に接触させる流路部材とからなるセンサユニットを、前記薄膜層に全反射減衰を満足するように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電気信号に光電変換する検出手段とが設けられたステージにセットし、前記各出入口のそれぞれにアクセスする送液ヘッドによって、前記流路に前記試料溶液を注入することにより、前記薄膜層上での前記試料の反応状況を測定する際に、前記底面に形成された溝部と、前記溝部の両端のそれぞれから前記流路部材の上面に貫通して前記出入口を形成する第１送排液管、第２送排液管と、前記溝部の略中央から前記上面に貫通して前記出入口を形成する第３送排液管とから構成される前記流路の送液経路を、前記溝部を区切る弁機構によって、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第１経路と、前記第２送排液管から前記溝部を介して前記第３送排液管へと至る第２経路と、前記第１送排液管から前記溝部を介して前記第２送排液管へと至る第３経路とに選択的に切り替えて前記試料溶液を送液することを特徴とする。
【００２３】
また、前記第１経路に対応する前記薄膜層上には、前記試料を固定して前記試料の反応状況を表す測定信号を取得するための測定用高分子膜が、前記第２経路に対応する前記薄膜層上には、前記測定信号のノイズを除去する際に用いる参照信号を取得するための参照用高分子膜が、それぞれ設けられており、前記流路に前記試料溶液を送液する際には、前記弁機構で前記第１経路を選択し、前記第１経路に前記試料溶液を送液して、前記測定用高分子膜にのみ前記試料溶液を送液することが好ましい。
【００２４】
さらに、前記測定用高分子膜に前記試料を固定させた後には、前記弁機構で前記第３経路を選択し、前記第３経路に前記試料と反応させる被検体を含む被検液を送液して、前記測定用高分子膜と前記参照用高分子膜とに前記被検液を接触させ、前記試料と前記被検体との反応状況を表す前記測定信号と、この測定信号に対応した前記参照信号とを、前記光源と前記検出手段とによって測定することが好ましい。
【００２５】
また、前記参照用高分子膜に前記被検液を接触させる前には、前記弁機構で前記第２経路を選択し、前記参照用高分子膜に前記被検体が結合することを防止するブロック剤を含むブロック液を前記第２経路に送液して、前記参照用高分子膜に前記ブロック液を接触させ、前記参照用高分子膜に前記ブロック剤を結合させることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、流路を、流路ユニットの底面に形成された溝部と、この溝部の両端のそれぞれから流路ユニットの上面に貫通して出入口を形成する第１送排液管、第２送排液管と、溝部の略中央から上面に貫通して出入口を形成する第３送排液管とから構成し、溝部を区切ることによって、第１送排液管から溝部を介して第３送排液管へと至る第１経路と、第２送排液管から溝部を介して第３送排液管へと至る第２経路と、第１送排液管から溝部を介して第２送排液管へと至る第３経路とで、流路の送液経路を選択的に切り替える弁機構を設けたので、第１経路、又は第２経路に切り替えて試料溶液を送液する際には、溝部と対面するセンサ面のうち、各経路に対応する部分にのみ試料溶液を接触させることができる。一方、第３経路に切り替えて試料溶液を送液する際には、溝部と対面するセンサ面の全面に試料溶液を接触させることができる。これにより、例えば、第１経路に対応するセンサ面上に測定領域を形成し、第２経路に対応するセンサ面上に参照領域を形成することで、試料を結合させたい領域にのみ試料溶液を送液することが可能となり、各領域への試料の非特異的な結合を防止して、高精度な測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、ＳＰＲを利用した測定に用いられるセンサユニット（流路ユニット）１０の分解斜視図である。センサユニット１０は、流路３０が形成された流路部材２０と、上面に金属膜（センサ面、薄膜層）３１が形成されたプリズム（誘電体ブロック）２１と、流路部材２０の底面とプリズム２１の上面とを接合させた状態で保持する保持部材２２とからなる。
【００２８】
流路部材２０には、例えば、２つの流路３０が形成されている。流路部材２０は、長尺状に形成されており、２つの流路３０は、その長手方向に沿って配列されている。各流路３０は、流路部材２０の上面に３つの出入口３０ａ、３０ｂ、３０ｃを有しており、流路部材２０の底面に形成された溝部３０ｄと、溝部３０ｄの両端のそれぞれから流路部材２０の上面に貫通して出入口３０ａ、３０ｂを形成する第１送排液管３０ｅ、第２送排液管３０ｆと、溝部３０ｄの略中央から流路部材２０の上面に貫通して出入口３０ｃを形成する第３送排液管３０ｇとによって、略山字型に成形されている。なお、流路３０の管径は、例えば、１ｍｍ程度であり、各出入口３０ａ、３０ｂ、３０ｃのそれぞれの間隔は、例えば、１０ｍｍ程度である。
【００２９】
また、流路３０の底部は、開放されており、この開放部位は金属膜３１によって覆われて密閉される。このため、流路部材２０には、金属膜３１との密着性を高めるように、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２０の底面をプリズム２１の上面に圧接すると、流路部材２０が弾性変形して金属膜３１との接合面の隙間を埋め、各流路３０の開放された底部がプリズム２１の上面によって水密に覆われる。なお、これ以降では、流路３０とプリズム２１の上面とによって囲まれた部分をセンサセル２３（図２参照）と称す。また、本例では、流路３０の数（センサセル２３の数）が２つの例で説明したが、これらの数は、２つに限らず、１つであってもよいし、３つ以上でもよい。
【００３０】
プリズム２１は、その上面に金属膜３１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３１）に集光する。金属膜３１は、流路部材２０に形成された２つの流路３０と対向するように、例えば、蒸着法によって短冊状に成形される。この金属膜３１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３１の素材、プリズム２１に照射される光の波長などに応じて適宜選択される。
【００３１】
また、金属膜３１の上面には、各流路３０のそれぞれに対応して、測定用リンカー膜（測定用高分子膜）３２と参照用リンカー膜（参照用高分子膜）３３とが設けられている。測定用リンカー膜３２は、出入口３０ａと出入口３０ｃとの間の溝部３０ｄと対面する位置に形成されている。一方、参照用リンカー膜３３は、出入口３０ｂと出入口３０ｃとの間の溝部３０ｄと対面する位置に形成されている。測定用リンカー膜３２は、リガンド（試料）が固定される固定基であって、固定されたリガンドとアナライト（被検体）との反応を測定する領域となる。参照用リンカー膜３３は、測定用リンカー膜３２と同様に製膜した後、固定基を失活させたものである。これにより、参照用リンカー膜３３には、リガンドが固定されなくなる。
【００３２】
後に詳述するが、測定用リンカー膜３２に対応して発生したＳＰＲ信号を測定信号とし、参照用リンカー膜３３に対応して発生したＳＰＲ信号を参照信号としてそれぞれ測定し、例えば、これら２つのＳＰＲ信号の差分を取る。こうすることで、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することが可能となり、Ｓ／Ｎ比の良好な信号を得られるようになる。また、各リンカー膜３２、３３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。各リンカー膜３２、３３としては、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。これらの種類は、測定用リンカー膜３２に固定するリガンドの種類などに応じて適宜選択される。
【００３３】
また、プリズム２１の長手方向の両側面には、保持部材２２の係合部２２ａと係合する係合爪２１ａが設けられている。これらの係合により、流路部材２０が保持部材２２とプリズム２１とによって挟み込まれ、その底面とプリズム２１の上面とが圧接した状態で保持される。こうして、流路部材２０、プリズム２１、保持部材２２の各部が一体化し、センサユニット１０が構成される。
【００３４】
なお、プリズム２１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。
【００３５】
保持部材２２の上面には、各流路３０の出入口３０ａ、３０ｂ、３０ｃのそれぞれに対応する位置に、ピペット（図２参照）の先端が進入する受け入れ口２２ｂが形成されている。各受け入れ口２２ｂは、ピペットから吐出された液体を流路３０内に導くように、漏斗形状をしている。保持部材２２が流路部材２０を挟み込んでプリズム２１と係合すると、各受け入れ口２２ｂの下面と、各出入口３０ａ、３０ｂ、３０ｃとが接合し、受け入れ口２２ｂと流路３０とが連結される。
【００３６】
また、流路部材２０には、各流路３０の第３送排液管３０ｇと測定用リンカー膜３２との間、及び第３送排液管３０ｇと参照用リンカー膜３３との間に対応する位置に、略円柱状の有底穴３４が形成されている。各有底穴３４は、流路部材２０の上面から溝部３０ｄに向かうように形成され、対面する各有底穴３４の底面と溝部３０ｄとの間の厚みが、薄肉になるようにしている。また、各有底穴３４の直径は、流路３０の管径よりも若干大きくされている。
【００３７】
保持部材２２の各有底穴３４に対応する位置には、ピン３５が設けられている。各ピン３５は、保持部材２２の上面に上下動自在に保持されており、その長さは、各有底穴３４の深さよりも長くされている。各ピン３５は、保持部材２２がプリズム２１に組み付いた際に、各有底穴３４に入り込んで、その先端と有底穴３４の底面とを当接させる。また、各ピン３５の保持部材２２の外側に突出する端部には、各ピン３５を押圧する際に、その押圧力を受けるための受け板３５ａが設けられている。各ピン３５は、受け板３５ａの上面側から押圧された際に、センサユニット１０の内部に押し込まれ、各有底穴３４の底面と溝部３０ｄの上面との間で薄肉になった薄肉部分３０ｈ（図３参照）を弾性変形させて、溝部３０ｄを押しつぶす（図３（ａ）参照）。各ピン３５は、このように押圧に応じて溝部３０ｄを押しつぶして区切り、流路３０内の流体の流れを止める。なお、押圧が解除された各ピン３５は、流路部材２０の弾性によって初期状態（図３（ｂ）参照）に戻り、再び流路３０を流通させる。この際、流路部材２０の弾性だけでは初期状態への復帰が難しいようであれば、保持部材２２の上面と受け板３５ａとの間にコイルバネなどを設けて、解除側に付勢するようにしてもよい。
【００３８】
なお、センサユニット１０のプリズム２１や保持部材２２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、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に対して同時に固定や測定を行う場合にも、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、各工程毎に書き込んでいくようにしてもよい。
【００３９】
図２は、ＳＰＲ測定装置１２の構成を概略的に説明する説明図である。ＳＰＲ測定装置１２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照明器（光源）４０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（検出手段）４１と、照明器４０と検出器４１とを固定する測定ステージ４２とからなる測定部１４と、センサユニット１０の流路３０に種々の液体を送液する送液ヘッド４３と、この送液ヘッド４３を移動させるヘッド移動機構４４とからなる送液部（送液装置）１６とによって構成されている。また、これらの各部は、図示を省略したコントローラによって統括的に制御される。
【００４０】
測定部１４の測定ステージ４２は、例えば、台形状に成形された台座であって、照明器４０と検出器４１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、照明器４０の光路上にセンサユニット１０を位置決めする。照明器４０は、全反射条件を満足する様々な入射角の光をプリズム２１に対して照射する。照明器４０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、光源とから構成され、配置位置および設置角度は、照射する光の入射角が、全反射条件を満足するように調整される。
【００４１】
照明器４０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。照明器４０は、こうした発光素子を１個使用し、この単一光源から１つセンサセル２３に向けて光を照射する。なお、センサユニット１０に設けられた複数のセンサセル２３（本例では２つ）を同時に測定するような場合には、単一光源からの光を分光して複数の各センサセル２３に照射してもよいし、各センサセル２３に対して発光素子が１つずつ割り当てられるように複数の発光素子を並べて使用してもよい。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２１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をセンサセル２３に入射させることができる。
【００４２】
検出器４１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２１の長辺側の一方の側面から入射した光は、プリズム２１内を透過して内側からプリズム２１の上面（金属膜３１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２１には、様々な角度の光が入射するので、プリズム２１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４１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。
【００４３】
また、検出器４１は、測定用リンカー膜３２に対応するＳＰＲ信号を測定信号として出力し、参照用リンカー膜３３に対応するＳＰＲ信号を参照信号として出力する。照明器４０及び検出器４１は、これら測定信号と参照信号との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。例えば、照明器４０を１個の発光素子から構成した際には、反射ミラーなどを用いて測定用リンカー膜３２と参照用リンカー膜３３とのそれぞれに向けて入射する複数の光線に照射光を分光する。そして、各チャンネル用の複数のフォトダイオードアレイで構成した検出器４１により、各光線をそれぞれ受光する。
【００４４】
一方、検出器４１として、ＣＣＤエリアセンサを用いた場合には、各チャンネルの反射光を同時に受光することによって得られた信号を画像処理することにより、測定信号と参照信号とを認識することができる。しかし、こうした画像処理による方法が難しい場合には、測定用リンカー膜３２と参照用リンカー膜３３とに対して光を入射させるタイミングを微小時間ずらして、各チャンネルの信号を受光するようにしてもよい。入射タイミングをずらす方法としては、例えば、配置角度が１８０度ずれた位置に２つの孔が形成された円板を照明器４０の光路上に配置し、この円板を回転させる。各孔は、中心からの距離が各リンカー膜３２、３３の間隔だけ異なる位置に配置されており、一方の孔が光路内に進入したときには、測定用リンカー膜３２に光線を入射させ、他方の孔が光路内に進入したときには、参照用リンカー膜３３に光線を入射させる。これにより、各チャンネルへの入射タイミングがずらされる。
【００４５】
送液ヘッド４３には、先端に小孔が形成された略円錐筒状の３つのピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃが設けられている。各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃのそれぞれには、送液ヘッド４３と、図示を省略した配管とを介してポンプ４５が接続されている。各ポンプ４５としては、例えば、シリンダとピストンとからなる、いわゆるシリンジポンプなどを用いることができる。各ポンプ４５は、送液ヘッド４３へと至る配管経路内を減圧することによって各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃに液体を吸引させるとともに、配管経路内を加圧することによって各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃに吸引した液体を吐出させる。また、各ポンプ４５は、例えば、ＳＰＲ測定装置１２のコントローラに電気的に接続されており、このコントローラからの駆動信号に応じて、それぞれ独立に駆動される。コントローラは、ドライバなどを介して各ポンプ４５に駆動信号を送信し、吸い込みや吐き出しのタイミング、及び吸い込み量や吐き出し量などを制御する。
【００４６】
各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃの間隔は、流路３０に形成された３つの出入口３０ａ、３０ｂ、３０ｃの間隔に対応している。送液ヘッド４３は、各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃを各出入口３０ａ、３０ｂ、３０ｃにアクセスさせ、流路３０内に種々の液体を注入、及び排出する。これにより、各リンカー膜３２、３３にリガンドやアナライトなどが送り込まれる。また、各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃの先端部は、交換可能なチップ状にされている。この先端部は、送液する液体と直接接触するので、これらの各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃ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。
【００４７】
また、送液ヘッド４３には、各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃを流路３０にアクセスさせた際に、各受け板３５ａのそれぞれに当接する略丸棒状の押圧部材５１が設けられている。各押圧部材５１は、上下方向にスライド自在となるように送液ヘッド４３に保持されるとともに、送液ヘッド４３を介して各押圧部材５１毎に設けられたスライド移動機構４６に接続される。また、各スライド移動機構４６は、例えば、図示を省略したコントローラに電気的に接続されている。各スライド移動機構４６は、コントローラからの制御信号に基づいて、各押圧部材５１を送液ヘッド４３から伸縮させることにより、図３（ａ）に示すように、薄肉部分３０ｈを弾性変形させ、溝部３０ｄを押しつぶして区切る押圧位置と、図３（ｂ）に示すように、押圧を解除して薄肉部分３０ｈを初期状態に復帰させる解除位置との間で各ピン３５を移動させる。また、コントローラは、各スライド移動機構４６に個別に制御信号を送信することによって、各押圧部材５１の位置をそれぞれ独立に制御する。なお、各スライド移動機構４６には、例えば、モータ、ギア、カムなどによって構成される周知の機構、及びソレノイドや各種のアクチュエータなどを用いればよい。また、図２では、各スライド移動機構４６、及び各ポンプ４５が、送液ヘッド４３の外部に設けられるように記載しているが、これらは、送液ヘッド４３の内部に設けられるもでもよい。
【００４８】
測定用リンカー膜３２よりのピン３５を解除位置にし、参照用リンカー膜３３よりのピン３５を押圧位置にして、ピペット５０ａとピペット５０ｃとで液体の注入・排出を行うことにより、測定用リンカー膜３２にのみ液体を送液することが可能となる（請求項記載の第１経路に相当）。反対に、測定用リンカー膜３２よりのピン３５を押圧位置にし、参照用リンカー膜３３よりのピン３５を解除位置にして、ピペット５０ｂとピペット５０ｃとで液体の注入・排出を行うことにより、参照用リンカー膜３３にのみ液体を送液することが可能となる（請求項記載の第２経路に相当）。さらには、各ピン３５の双方を解除位置にして、ピペット５０ａとピペット５０ｂとで液体の注入・排出を行うことにより、各リンカー膜３２、３３の双方に液体を送液することが可能となる（請求項記載の第３経路に相当）。このように、送液部１６は、各ピン３５の位置制御と、各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃの組み合わせとによって、各リンカー膜３２、３３への個別の送液と、同時送液とを選択的に切り替えることができる。
【００４９】
ヘッド移動機構４４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、図示を省略したコントローラの制御の下、送液ヘッド４３を前後左右上下の３方向に移動させる。ＳＰＲ測定装置１２には、流路３０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）を保管する複数の液保管部や、各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃの交換用のピペットチップを保管するピペットチップ保管部など（いずれも図示は省略）が設置されている。ヘッド移動機構４４は、これらの各部や測定ステージ４２にセットされたセンサユニット１０などに送液ヘッド４３をアクセスさせる。
【００５０】
ＳＰＲを利用した測定は、大きく分けて、固定工程と、測定工程（データ読み取り工程）と、データ解析工程との３つの工程からなる。固定工程は、リガンドが溶解したリガンド溶液（試料溶液）を流路３０内に注入し、測定用リンカー膜３２にリガンドを固定する工程である。リガンド溶液を注入するリガンド固定化処理を行う前には、まず、測定用リンカー膜３２に固定用バッファ液が送液され、測定用リンカー膜３２を湿らせてリガンドを結合しやすくする測定用リンカー膜３２の活性化処理が施される。例えば、アミンカップリング法では、各リンカー膜３２、３３としてカルボキシメチルデキストランが使用され、リガンド内のアミノ基をこのデキストランに直接共有結合させる。この場合の活性化液としては、Ｎ’−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドヒドロクロリド（ＥＤＣ）とＮ−ヒドロキシコハク酸イミド（ＮＨＳ）との混合液が使用される。この活性化処理の後、固定用バッファ液によって流路３０が洗浄される。
【００５１】
固定用バッファ液や、リガンド溶液の溶媒（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などは、リガンドの種類に応じて適宜決められる。例えば、リガンドとして生体物質を使用する場合には、ｐＨを中性付近に調整した生理的食塩水が使用される場合が多い。しかし、上記アミンカップリング法では、測定用リンカー膜３２は、カルボキシメチルデキストランにより負（マイナス）に帯電するので、この測定用リンカー膜３２と結合しやすいようにタンパク質を正（プラス）に帯電させるため、生理的とはいえない高濃度のリン酸塩を含む緩衝作用の強いリン酸緩衝溶液（ＰＢＳ：phosphatic−buffered，saline）などが使用される場合もある。
【００５２】
こうした活性化処理及び洗浄が行われた後、流路３０へリガンド溶液が注入されてリガンド固定化処理が行われる。リガンド溶液が流路３０へ注入されると、溶液中で拡散しているリガンドが徐々に測定用リンカー膜３２へ近づいて結合する。こうして測定用リンカー膜３２にリガンドが固定される。固定化には、通常、約１時間程度かかり、この間、センサユニット１０は、温度を含む環境条件が所定の条件に設定された状態で保管される。なお、固定化が進行している間、流路３０内のリガンド溶液を静置しておいてもよいが、流路３０内のリガンド溶液を攪拌して流動させることが好ましい。こうすることで、リガンドと測定用リンカー膜３２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。
【００５３】
測定用リンカー膜３２へのリガンドの固定化が完了すると、流路３０からリガンド溶液が排出される。リガンド溶液は、ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃによって吸い出されて排出される。リガンド溶液が吸い出されると、流路３０へ洗浄液が注入されて洗浄処理が行われる。この後、流路３０には、乾燥防止液が注入される。こうして、センサユニット１０は、各リンカー膜３２、３３が乾燥防止液に浸された状態で、測定までの間保管される。
【００５４】
測定工程では、まず、流路３０へ測定用バッファ液が注入される。この後、アナライトを溶媒に溶かしたアナライト溶液（被検液）を注入し、その後、再び測定用バッファ液が注入される。なお、最初に測定用バッファ液を注入する前に、いったん流路３０の洗浄を行ってもよい。照明器４０と検出器４１とによるデータの読み取りは、基準となる信号レベルを検出するために、最初に測定用バッファを注入した直後から開始され、アナライト溶液の注入後、再び測定用バッファが注入されるまでの間行われる。これにより、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）、測定用バッファ液の注入による結合したアナライトとリガンドとの脱離までのＳＰＲ信号を測定することができる。
【００５５】
測定用バッファ液や、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、リガンドの種類に応じて適宜決められる。例えば、アナライトを溶けやすくするために、生理的食塩水にＤＭＳＯ（ジメチル−スルホ−オキシド）を含ませてもよい。このＤＭＳＯは、信号レベルに大きく影響する。上述したとおり測定用バッファ液は基準レベルの検出に用いられるので、アナライトの溶媒中にＤＭＳＯが含まれる場合には、そのＤＭＳＯ濃度と同程度のＤＭＳＯ濃度を持つ測定用バッファ液を使用することが好ましい。
【００５６】
なお、アナライト溶液は、長期間（例えば、１年）保管されることも多く、そうした場合には、経時変化によって、初期のＤＭＳＯ濃度と測定時のＤＭＳＯ濃度との間に濃度差が生じてしまう場合がある。厳密な測定を行う必要がある場合には、こうした濃度差をアナライト溶液を注入したときの参照信号のレベルから推定し、測定データに対して補正（ＤＭＳＯ濃度補正）が行われる。
【００５７】
ＤＭＳＯ濃度補正のための補正データは、アナライト溶液を注入する前に、ＤＭＳＯ濃度が異なる複数種類の測定用バッファ液を流路３０に注入して、このときのＤＭＳＯ濃度変化に応じた、測定信号のレベルと参照信号のレベルのそれぞれの変化量を調べることにより求められる。
【００５８】
測定用リンカー膜３２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。測定用リンカー膜３２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測定用リンカー膜３２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。リガンドとアナライトの反応状況は、こ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。例えば、アナライトがリガンドと接触する前後では、測定用リンカー膜３２上の屈折率が異なり、ＳＰＲが発生する共鳴角が異なる。そして、アナライトがリガンドと接触して反応を開始すると、それに応じて共鳴角が変化を開始し、前記受光面内における反射光の減衰位置が移動し始める。
【００５９】
データ解析工程では、こうして得られた反応状況を表すＳＰＲ信号を解析して、アナライトの特性を分析する。前述のように、検出器４１は、測定用リンカー膜３２に対応するＳＰＲ信号を測定信号として出力し、参照用リンカー膜３３に対応するＳＰＲ信号を参照信号として出力する。これら測定信号と参照信号は、基準レベルの検出から結合反応を経て脱離に至るまで、ほぼ同時に計測される。この測定信号と参照信号の差や比を求めることで、データ解析が行われる。例えば、測定信号と参照信号との差分データを求め、この差分データを測定データとし、これに基づいて解析を行う。こうすることで、センサユニット１０や各センサセル２３の個体差、及び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がキャンセルされ、精度の高い測定が可能になる。
【００６０】
次に、図４、及び図５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１２の作用について説明する。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４２にセットし、照明器４０の光路上に位置する測定位置に一方のセンサセル２３を合わせる。前述のように、ＳＰＲ測定装置１２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。
【００６１】
ＳＰＲ測定装置１２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１２のコントローラ（図示は省略）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４４を駆動し、送液ヘッド４３を測定用リンカー膜３２の活性化液を保管する液保管部に移動させる。送液ヘッド４３を液保管部にアクセスさせたコントローラは、ピペット５０ａに対応するポンプ４５を駆動し、ピペット５０ａに所定量の活性化液を吸引させる。ピペット５０ａに活性化液を吸引させたコントローラは、送液ヘッド４３をセンサユニット１０に移動させ、測定対象となるセンサセル２３の流路３０に形成された各出入口３０ａ、３０ｂ、３０ｃに、各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃを挿入する。
【００６２】
各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃを流路３０に接続させたコントローラは、図６（ａ）に示すように、測定用リンカー膜３２よりのピン３５が解除位置に、参照用リンカー膜３３よりのピン３５が押圧位置に移動するように、各スライド移動機構４６に制御信号を送信する。各ピン３５を移動させたコントローラは、ピペット５０ａが吐出し、ピペット５０ｃが吸引するように、それぞれ対応したポンプ４５を駆動させる。ピペット５０ａは、内部に保持した活性化液を吐出して流路３０内に注入し、ピペット５０ｃは、流路３０内の空気、もしくは予め注入されていた洗浄液などを吸引して流路３０から排出させる。
【００６３】
この際、押圧位置に移動したピン３５によって溝部３０ｄが押しつぶされ、参照用リンカー膜３３への流体の流れが止められているので、測定用リンカー膜３２にのみ活性化液が送液される。これにより、測定用リンカー膜３２に対応した部分の流路３０内の流体が、空気又は洗浄液などから活性化液に入れ換えられ、測定用リンカー膜３２が活性化される。なお、吸引、吐出する各ピペットの関係は、上記と反対でもよく、ピペット５０ｃに活性化液を吐出させ、ピペット５０ａに吸引させるようにしてもよい。
【００６４】
測定用リンカー膜３２の活性化が終了すると、コントローラは、ピペット５０ｃに吸引させて流路３０から活性化液を排出させる。活性化液を排出させたコントローラは、図示を省略した廃液タンクに送液ヘッド４３を移動させ、ピペット５０ｃに保持された活性化液を廃却した後、活性化液に浸された各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃのピペットチップを交換する。このようにピペットチップの交換を行うことで、次に送液するリガンド溶液と活性化液との各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃを介した混液が防止される。
【００６５】
ピペットチップの交換を行ったコントローラは、リガンド溶液を保管する液保管部に送液ヘッド４３を移動させて、ピペット５０ａにリガンド溶液を吸引させる。リガンド溶液を吸引させたコントローラは、送液ヘッド４３をセンサユニット１０に移動させ、活性化液と同様の手順で測定用リンカー膜３２のみにリガンド溶液を送液し、測定用リンカー膜３２にリガンドを固定させる固定化処理を施す。なお、ピペット５０ａ、５０ｃに吸引と吐出とを交互に繰り返させて、流路３０内に注入したリガンド溶液を攪拌するようにしてもよい。こうすることで、リガンドと測定用リンカー膜３２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。
【００６６】
測定用リンカー膜３２にリガンドを固定させたコントローラは、参照用リンカー膜３３にアナライトが吸着することを防止するブロック処理を実施する。流路３０からのリガンド溶液の排出、及びピペットチップの交換などを行ったコントローラは、ブロック液を保管する液保管部に送液ヘッド４３を移動させる。なお、ブロック液には、参照用リンカー膜３３に応じたブロック剤が溶解している。このブロック剤としては、例えば、ＨＳＡ（Human Serum albumine）やＢＳＡ（Bovine Serum albumine）に代表される血清アルブミン、及びカゼインなどを用いることができる。ブロック剤は、アナライトの種類や各リンカー膜３２、３３の製膜材料などに応じて、適宜選択される。
【００６７】
液保管部に送液ヘッド４３を移動させたコントローラは、ピペット５０ｃに対応するポンプ４５を駆動して、ピペット５０ｃにブロック液を吸引させる。ピペット５０ｃにブロック液を吸引させたコントローラは、送液ヘッド４３をセンサユニット１０に移動させ、各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃを流路３０の各出入口３０ａ、３０ｂ、３０ｃに挿入する。
【００６８】
各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃを流路３０に接続させたコントローラは、リガンド固定時とは反対に、図６（ｂ）に示すように、測定用リンカー膜３２よりのピン３５が押圧位置に、参照用リンカー膜３３よりのピン３５が解除位置に移動するように、各スライド移動機構４６に制御信号を送信する。各ピン３５を移動させたコントローラは、ピペット５０ｃが吐出、ピペット５０ｂが吸引を行うように対応する各ポンプ４５を駆動し、参照用リンカー膜３３に対応した部分の流路３０内にブロック液を注入する。ブロック液中に溶解したブロック剤は、参照用リンカー膜３３に接触して結合する。このように、予め参照用リンカー膜３３にブロック剤を結合させておくことで、測定に際して送液されるアナライトの参照用リンカー膜３３への非特異的な結合が防止される。
【００６９】
以上のように、測定用リンカー膜３２にリガンドを、参照用リンカー膜３３にブロック剤を、それぞれ結合させることによって固定工程が終了する。本例では、各ピン３５によって溝部３０ｄを区切り、それぞれの溶液が一方の各リンカー膜３２、３３にのみ送り込まれるようにしたので、参照用リンカー膜３３にリガンドが付着したり、測定用リンカー膜３２にブロック剤が付着するなどといった非特異的な結合を確実に防止することができる。また、本例では、リガンド固定化処理を行った後にブロック処理を行うようにしているが、もちろん、ブロック処理を先に行ってもよい。さらに、参照用リンカー膜３３に結合する可能性の低いアナライトを送液する際には、ブロック処理を行わなくてもよい。
【００７０】
固定工程が終了したＳＰＲ測定装置１２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。コントローラは、測定開始指示が入力されたことに応答して、照明器４０と検出器４１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４４を駆動して送液ヘッド４３を測定用バッファ液を保管する液保管部に移動させる。液保管部に送液ヘッド４３を移動させたコントローラは、ピペット５０ａに対応するポンプ４５に駆動信号を送信し、ピペット５０ａに測定用バッファ液を吸引させる。
【００７１】
ピペット５０ａに測定用バッファ液を吸引させたコントローラは、送液ヘッド４３をセンサユニット１０に移動させ、測定対象となるセンサセル２３の流路３０に、各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃを接続する。各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃを流路３０に接続したコントローラは、図３（ｂ）に示すように、各ピン３５が解除位置になるように、各スライド移動機構４６に制御信号を送信する。各ピン３５を移動させたコントローラは、ピペット５０ａが吐出、ピペット５０ｂが吸引を行うように対応する各ポンプ４５を駆動し、流路３０内に測定用バッファ液を注入する。これにより、各リンカー膜３２、３３の双方に一度に測定用バッファ液が送液される。
【００７２】
測定用バッファ液を流路３０に注入したコントローラは、ピペットチップの交換などを行った後、送液ヘッド４３をアナライト溶液を保管した液保管部に移動させ、以下同様にして、アナライト溶液と脱離反応用の測定用バッファ液とを順次流路３０に送液する。この際、参照用リンカー膜３３にブロック処理を施したので、参照用リンカー膜３３へのアナライトの結合が防止される。脱離反応用の測定用バッファ液を流路３０に注入させたコントローラは、照明器４０と検出器４１とによるデータ読み取りを停止させる。これにより、検出器４１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ＳＰＲ信号が取得される。
【００７３】
ＳＰＲ信号を取得したＳＰＲ測定装置１２は、測定用リンカー膜３２に対応した測定信号から参照用リンカー膜３３に対応した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。以上により、１つのセンサセル２３に対する測定が終了する。本例のように、１つのセンサユニット１０に複数のセンサセル２３が含まれる際には、上記と同様の手順でそれぞれのセンサセル２３の測定を行う。
【００７４】
なお、上記実施形態では、金属膜３１を含むセンサユニット１０を、請求項記載の流路ユニットとしているが、例えば、流路部材２０と保持部材２２とによって流路ユニットを構成させるようにしてもよい。この際、流路部材２０と保持部材２２、及びプリズム２１を個別にＳＰＲ測定装置１２にセットするようにしてもよいし、流路部材２０と保持部材２２とをＳＰＲ測定装置１２の構成部品として組み込むようにしてもよい。
【００７５】
また、上記実施形態では、送液ヘッド４３にピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃを設け、これらの先端を各出入口３０ａ、３０ｂ、３０ｃに挿入して送液するようにしているが、これに限ることなく、例えば、配管やチューブなどを各出入口３０ａ、３０ｂ、３０ｃに挿入したり、押し当てたりして送液するようにしてもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、各工程を一つのＳＰＲ測定装置１２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。
【００７７】
また、上記実施形態では、各有底穴３４の間で送液経路が重複してしまうため、測定用リンカー膜３２と参照用リンカー膜３３とを分けて形成しているが、測定用リンカー膜３２と参照用リンカー膜３３とは、一続きに形成するようにしてもよい。
【００７８】
さらに、上記実施形態では、押圧されていない各ピン３５を、流路部材２０の弾性などによって解除位置で保持されるようにしているが、例えば、係止爪を設けるなどして、各ピン３５を一度押圧位置に移動させた後、所定の操作がなされるまで押圧位置で保持されるようにしてもよい。例えば、測定用リンカー膜３２にリガンドを固定させる際、上記実施形態では、固定を行う間中、参照用リンカー膜３３よりのピン３５を押圧位置で保持しなければならないため、送液ヘッド４３が占有されてしまう。一方、押圧位置で保持できるように弁機構を構成すれば、固定の間にも送液ヘッド４３をセンサユニット１０から離すことが可能になるので、複数のセンサユニット１０に同時に固定を施すなど、処理効率の向上を図ることができる。
【００７９】
なお、上記実施形態では、有底穴３４とピン３５とによって弁機構を構成しているが、これに限らず、例えば、図７に示すように弁機構を構成してもよい。なお、上記実施形態と機能・構成が同じものについては、同符号を付し詳細な説明を省略する。センサユニット８０の流路部材８１には、各流路３０の出入口３０ｃと測定用リンカー膜３２との間、及び出入口３０ｃと参照用リンカー膜３３との間に対応する位置に、略球状に形成された袋部８２ａと、この袋部８２ａと流路部材８１の上面とを接続する配管部８２ｂとからなる弁機構８２が設けられている。また、保持部材８３には、各弁機構８２のそれぞれに対応した貫通孔８４が形成されている。
【００８０】
一方、送液ヘッド９０には、各弁機構８２のそれぞれに対応した配管９１が設けられている。各配管９１は、各ピペット５０ａ、５０ｂ、５０ｃが流路３０に接続された際に、保持部材８３に形成された各貫通孔８４に連結する。これにより、各弁機構８２、各貫通孔８４、及び各配管９１が一続きになる。なお、各貫通孔８４と各配管９１との連結は、各配管９１を各貫通孔８４に嵌入させるものでもよいし、各配管９１の先端を各貫通孔８４の端部に圧接させるものでもよい。
【００８１】
各配管９１のそれぞれには、送液ヘッド９０を介してポンプ９２が接続されている。配管９１を貫通孔８４に連結させた状態でポンプ９２から液体や気体を弁機構８２に送り込むと、その圧力に応じて薄肉部分３０ｈを弾性変形させて袋部８２ａが膨らみ、図７（ｂ）に示すように、溝部３０ｄを区切る。このように、弁機構８２に袋部８２ａを設け、配管９１とポンプ９２とによって袋部８２ａに液体や気体を送り込むことによっても、有底穴３４とピン３５とによる弁機構と同様の効果を得ることができる。また、弁機構としては、これらの他に、開閉自在な電磁弁などを流路３０内に設けるようにしてもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、溝部３０ｄと、３つの送排液管３０ｅ、３０ｆ、３０ｇとからなる略山字型の流路３０を示しているが、送排液管の数は３つに限ることなく、さらに多くの送排液管を設けるようにしてもよい。図８に示すセンサユニット１００の流路部材１０１には、溝部１０２ａと、等間隔に形成された５本の送排液管１０２ｂとからなる流路１０２が形成されている。プリズム１０３の上面に形成された金属膜１０４には、各送排液管１０２ｂの間に位置するように、４つのリンカー膜１０５が設けられている。また、センサユニット１００には、各リンカー膜１０５を挟むようにして上記第１の実施形態と同様の弁機構１０６が設けられている。
【００８３】
送液ヘッド１１０には、各送排液管１０２ｂのそれぞれに対応したピペット１１１と、各弁機構１０６のそれぞれに対応した押圧部材１１２とが設けられている。各押圧部材１１２には、上記第１の実施形態と同様にスライド移動機構が接続されている。各押圧部材１１２は、スライド移動機構の駆動に応じて、各弁機構１０６を、図８（ａ）に示す解除位置から、図８（ｂ）に示す押圧位置に移動させて、溝部１０２ａを区切る。これにより、送液ヘッド１１０は、各弁機構１０６の位置制御と、液体を注入、排出する各ピペット１１１との組み合わせによって、各リンカー膜１０５に個別に送液したり、全ての各リンカー膜１０５に同時に送液したり、さらには、隣り合う２つ、又は３つのリンカー膜１０５に送液するなど、流路１０２の送液経路を選択的に切り替えて汎用性の高い送液を行うことができる。
【００８４】
なお、各リンカー膜１０５は、測定用と参照用とを交互に並べるものでもよいし、各リンカー膜１０５に測定領域と参照領域とを形成するものでもよい。さらに、高い精度が要求されない場合など、測定信号のノイズを除去する必要がなければ、測定用のリンカー膜のみを並べるものでもよい。
【００８５】
また、上記各実施形態では、誘電体ブロックとしてプリズム２１、１０３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。
【００８６】
さらに、上記各実施形態では、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】
【００８７】
【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】各ピンが押圧位置にある状態と解除位置にある状態とを示す説明図である。
【図４】ＳＰＲ測定装置による測定の手順を示すフローチャート（１／２）である。
【図５】ＳＰＲ測定装置による測定の手順を示すフローチャート（２／２）である。
【図６】各リンカー膜に個別に送液する状態を示す説明図である。
【図７】弁機構の他の例を示す説明図である。
【図８】送排液管などの数を増やした例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０、８０、１００  センサユニット（流路ユニット）
１２  ＳＰＲ測定装置（全反射減衰を利用した測定装置）
１４  測定部
１６  送液部（送液装置）
２０、８１、１０１  流路部材
２１、１０３  プリズム（誘電体ブロック）
２２  保持部材
３０、１０２  流路
３０ａ、ｂ、ｃ  出入口
３０ｄ  溝部
３０ｅ  第１送排液管
３０ｆ  第２送排液管
３０ｇ  第３送排液管
３０ｈ  薄肉部分
３１、１０４  金属膜（センサ面、薄膜層）
３２  測定用リンカー膜（測定用高分子膜）
３３  参照用リンカー膜（参照用高分子膜）
３４  有底穴
３５  ピン
４０  照明器（光源）
４１  検出器（検出手段）
４２  測定ステージ（ステージ）
４３、９０、１１０  送液ヘッド
４６  スライド移動機構
５０ａ、ｂ、ｃ  ピペット
５１、１１２  押圧部材
８２  弁機構
８２ａ  袋部
８２ｂ  配管部
９１  配管
９２  ポンプ
１１１  ピペット
１０２ａ  溝部
１０２ｂ  送排液管
１０６  弁機構
【図１】
2007010537.tif 000003
【図２】
2007010537.tif 000004
【図３】
2007010537.tif 000005
【図４】
2007010537.tif 000006
【図５】
2007010537.tif 000007
【図６】
2007010537.tif 000008
【図７】
2007010537.tif 000009
【図８】
2007010537.tif 000010