(57)【要約】【課題】流路内に気泡が混入することを低減する分子間相互作用の測定装置を実現する。【解決手段】測定装置１によって分子間相互作用の測定を行う際に、チップカバー８０の進退部材８９の開口９１から流入口８１ａを突き出させて、検出器１０のフローセル１４の一端１４ｃ側に突き刺すことができ、その流入口８１ａがフローセル１４に突き刺さるように密接した状態で、チップカバー８０の試料流入路８１を通じて送液されるサンプル溶液６０を流入口８１ａを介して密閉流路１４ｂ内に直接流入させることができる。その結果、サンプル溶液６０の流れに引き込まれるように、フローセル１４の一端１４ｃ側の表面から外部の空気が検出器１０内に流入することはなく、密閉流路１４ｂに混入した気泡により光学的検出が妨げられることがなく、分子間相互作用の測定を良好に行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面にリガンドが設けられた基板と、溝が形成された面を前記基板の上面に密着させることで前記基板上に液体試料を流す流路を形成する対面基板と、を有する検出器と、
前記検出器の前記対面基板側から前記流路に液体試料を流入させる流入口を有する試料供給部と、
を備え、
前記検出器の前記流路の上流側は保護膜によって閉じられており、
前記試料供給部の前記流入口は先端が尖った形状を呈しており、
測定に際して、前記対面基板を前記基板と前記試料供給部とで挟み、前記基板と前記試料供給部を近接させることによって、前記流入口が前記保護膜を貫通して、前記流路の上流側から液体試料を流入可能にすることを特徴とする分子間相互作用の測定装置。
【請求項２】
前記試料供給部は、前記流入口を覆うとともに、前記流入口を出没させるように進退可能に支持された進退部材を備え、
前記対面基板を前記基板と前記試料供給部とで挟み、前記基板と前記試料供給部を近接させることで、前記進退部材から前記流入口が突出して前記保護膜を貫通することを特徴とする請求項１に記載の分子間相互作用の測定装置。
【請求項３】
前記流入口は、前記試料供給部に着脱可能に備えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の分子間相互作用の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分子間相互作用の測定装置に係り、特に生体分子や有機高分子などの分子間相互作用を測定するための測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、抗原抗体反応などの生体分子同士の分子間相互作用や、有機高分子同士の分子間相互作用などの結合の測定は、一般的に、放射性物質や蛍光体などの標識を用いることで行われてきた。この標識には手間がかかり、特にタンパク質への標識は方法が煩雑な場合や標識によりタンパク質の性質が変化する場合があった。近年では、生体分子や有機高分子間の結合を、簡便に標識を用いることなく直接的に検出する手段として、光学薄膜の干渉色変化を利用したＲＩｆＳ方式（Reflectometric interference spectroscopy：反射型干渉分光法）が知られている。その基本原理は特許文献１や非特許文献１などに言及されている。
【０００３】
ＲＩｆＳ方式について簡単に説明すると、この方式では、図６に示す検出器１００が用いられる。図６（ａ）に示すとおり、検出器１００は基板１０２を有しており、基板１０２上に光学薄膜１０４が設けられている。この状態の検出器１００に対し白色光を照射した場合、図７に示すとおり、白色光そのものの分光強度は実線１０６で表され、その反射光の分光強度は実線１０８で表される。照射した白色光とその反射光との各分光強度から反射率を求めると、図８に示すとおり、実線で表された反射スペクトル１１０が得られる。
【０００４】
分子間相互作用を検出するにあたっては、図６（ｂ）に示すとおり、光学薄膜１０４上にリガンド１２０が設けられる。光学薄膜１０４上にリガンド１２０を設けると、光学的厚さ１１２が変化して光路長が変化し、干渉波長も変化する。すなわち、反射光の分光強度分布のピーク位置がシフトし、その結果、図８に示すとおり、反射スペクトル１１０が反射スペクトル１２２（点線部参照）にシフトする。この状態において、検出器１００上にサンプル溶液を流し込むと、図６（ｃ）に示すとおり、検出器１００のリガンド１２０とサンプル溶液中のアナライト１３０とが結合する。リガンド１２０とアナライト１３０とが結合すると、光学的厚さ１１２がさらに変化し、図８に示すとおり、反射スペクトル１２２が反射スペクトル１３２（１点鎖線部参照）にシフトする。そして、反射スペクトル１２２のピーク波長（ボトムピーク波長）と反射スペクトル１３２のボトムピーク波長との変化量を検出することにより、分子間相互作用を検出することができるようになっている。
【０００５】
ボトムピーク波長の変化の推移を経時的に観測すると、図９に示すとおり、時点１４０において、リガンド１２０によるボトムピーク波長の変化を確認することができ、時点１４２において、リガンド１２０とアナライト１３０との結合によるボトムピーク波長の変化を確認することができる。
【０００６】
そして、検出器１００上に上述のサンプル溶液を流すための流路を形成し、その流路の上流側と下流側にそれぞれ、流路にサンプル溶液を流入させる流入口と、流路から流出するサンプル溶液を受ける流出口を接続するチップカバーを備えた測定装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
この測定装置では、図１０に示すとおり、基板１０２に光学薄膜１０４が成膜されているベースＢに、溝が形成されている対面基板Ｃを被せて、その溝に対応する流路を形成した検出器１００を測定に用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３７８６０７３号公報
【特許文献２】特開２００８−８９５７９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Sandstrom et al, APPL.OPT., 24, 472, 1985
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献２の場合、検出器１００上に流路を形成するためにベースＢに被せられた対面基板Ｃは、弾性を有するＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）からなるので、その対面基板Ｃとチップカバー８０が密着する際に、対面基板Ｃが撓んだ部分とチップカバー８０の間に空気を挟み込んでしまうことがあった。
そして、図１０に示すように、検出器１００の流路にサンプル溶液を流入させるチップカバー８０の流入口８１ａの周囲近傍に空気を挟み込んだ空気溜りＡがあると、サンプル溶液とともにその空気溜りＡから気泡Ｋが流路に混入してしまうことがある。流路に混入してしまった気泡Ｋは、光学的検出のノイズとなって分子間相互作用の測定の妨げになるという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、流路内に気泡が混入することを低減する分子間相互作用の測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、分子間相互作用の測定装置であって、
上面にリガンドが設けられた基板と、溝が形成された面を前記基板の上面に密着させることで前記基板上に液体試料を流す流路を形成する対面基板と、を有する検出器と、
前記検出器の前記対面基板側から前記流路に液体試料を流入させる流入口を有する試料供給部と、
を備え、
前記検出器の前記流路の上流側は保護膜によって閉じられており、
前記試料供給部の前記流入口は先端が尖った形状を呈しており、
測定に際して、前記対面基板を前記基板と前記試料供給部とで挟み、前記基板と前記試料供給部を近接させることによって、前記流入口が前記保護膜を貫通して、前記流路の上流側から液体試料を流入可能にすることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の分子間相互作用の測定装置において、
前記試料供給部は、前記流入口を覆うとともに、前記流入口を出没させるように進退可能に支持された進退部材を備え、
前記対面基板を前記基板と前記試料供給部とで挟み、前記基板と前記試料供給部を近接させることで、前記進退部材から前記流入口が突出して前記保護膜を貫通することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の分子間相互作用の測定装置において、
前記流入口は、前記試料供給部に着脱可能に備えられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、測定装置により分子間相互作用の測定を行う際に、検出器と試料供給部を相対的に近付けることによって、試料供給部の流入口が検出器の対面基板の保護膜を貫通するように突き刺して、その流入口を通じて検出器の流路内に液体試料を流入させることができる。
このように、流入口が対面基板の保護膜に突き刺さるように密接した状態で、その流入口を通じて検出器の流路内に液体試料を直接流入させるように送液することによれば、液体試料の流れに引き込まれるように、検出器外部の空気が流路内に流入することはなく、流路に気泡が混入してしまうことはない。
よって、検出器の流路に混入した気泡により光学的検出が妨げられることがなく、分子間相互作用の測定を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る分子間相互作用の測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る検出器の概略構成を示す斜視図である。
【図３】所定位置にセンサーチップとフローセルをそれぞれ装着された状態の分子間相互作用の測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る分子間相互作用の測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るリガンドとアナライトとの結合の様子を模式的に表した断面図である。
【図６】ＲＩｆＳ方式の概略を説明するための模式図である。
【図７】波長と分光強度との概略的な関係を示す一例のグラフである。
【図８】波長と反射率との概略的な関係を示す一例のグラフである。
【図９】ボトムピーク波長の変化の概略的な推移を示す一例のグラフである。
【図１０】従来の測定装置において検出器の流路に気泡が混入した状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１７】
図１に示すように、分子間相互作用の測定装置１は主に、検出器１０、チップカバー８０、白色光源２０、分光器３０、光ファイバ４０、制御演算装置５０などから構成されている。
測定装置１において制御演算装置５０は、白色光源２０や分光器３０などの制御手段及び検出情報の演算手段並びに制御指令や検出情報の出入力を行う出入力手段（インターフェース）を構成する。検出器１０、白色光源２０、分光器３０、光ファイバ４０等は分子間相互作用が進捗する光学薄膜の反射光の分光特性を検出する検出手段を構成する。
【００１８】
検出器１０は基本的にはセンサーチップ１２、フローセル１４から構成されている。
図２に示すように、基板としてのセンサーチップ１２は、矩形状を呈したシリコン基板１２ａと、シリコン基板１２ａ上に蒸着されたＳｉＮ膜１２ｂ（窒化シリコン）を有している。ＳｉＮ膜１２ｂは光学薄膜の一例である。このＳｉＮ膜１２ｂ上にリガンド１６が結合されている（図４参照）。
フローセル１４はシリコーンゴム製の透明な部材である。フローセル１４には溝１４ａが形成されている。フローセル１４の溝１４ａが形成された面をセンサーチップ１２に密着させると、溝１４ａに応じた密閉流路１４ｂが形成される（図１参照）。
密閉流路１４ｂ（溝１４ａ）の上流側となる一端１４ｃには保護膜１４ｅが設けられており、保護膜１４ｅは未使用のフローセル１４の一端１４ｃを閉じている。
密閉流路１４ｂ（溝１４ａ）の下流側となる他端１４ｄはフローセル１４の表面から露出している。
そして、保護膜１４ｅが除かれて開かれた一端１４ｃ側がサンプル溶液（液体試料）の入口として、他端１４ｄ側がその出口としてそれぞれ機能する。また、密閉流路１４ｂの底部（ＳｉＮ膜１２ｂ）にはリガンド１６が設けられている（図４参照）。
【００１９】
この検出器１０では、センサーチップ１２に対しフローセル１４を貼り替え可能となっており、フローセル１４はディスポーザブル（使い捨て）使用が可能となっている。センサーチップ１２の表面には、シランカップリング剤などにより、表面修飾をおこなってもよく、この場合フローセル１４の貼り替えが容易となる。
【００２０】
検出器１０におけるフローセル１４上には、図１に示すように、試料供給部であるチップカバー８０が配されて、検出器１０にサンプル溶液を供給するようになっている。
チップカバー８０は、図１に示すように、検出器１０における密閉流路１４ｂの上流の一端１４ｃ側からサンプル溶液を流入させる流入口８１ａが取り付けられた試料流入路８１と、密閉流路１４ｂを流れてその下流の他端１４ｄ側から流出するサンプル溶液を受ける流出口８２ａを有する試料流出路８２を備えている。
流入口８１ａは、その先端が尖った中空の針状部材である。流入口８１ａの中空孔と試料流入路８１とは連通している。この流入口８１ａは、チップカバー８０に交換可能に備えられており、例えば着脱可能に螺着されている。
【００２１】
また、チップカバー８０には、流入口８１ａや流出口８２ａが設けられた下面側を覆う進退部材８９が備えられている。進退部材８９は、例えば伸縮するバネ部材９８によってチップカバー８０の下面に弾性支持されている。この進退部材８９には、流入口８１ａ、流出口８２ａ、後述する測定孔８４に対応する位置に、それぞれ開口９１、９２、９４が形成されている。
そして、進退部材８９は、バネ部材９８が伸長している状態で、試料流入路８１に取り付けられた流入口８１ａを開口９１内に没入させて覆い、流入口８１ａをその内側に収容するようになっている。また、進退部材８９は、バネ部材９８が収縮している状態で、試料流入路８１に取り付けられた流入口８１ａを開口９１から突出させるとともに、試料流出路８２の流出口８２ａと開口９２を接続するようになっている（図４参照）。
つまり、チップカバー８０の進退部材８９は、流入口８１ａをその内側に収容するように覆うとともに、進退部材８９の開口９１から流入口８１ａを出没させるように進退可能に弾性支持されている。
なお、試料流入路８１には、チップカバー８０にサンプル溶液を送液する送液機構（図示せず）が接続されており、試料流出路８２には、チップカバー８０から排出されたサンプル溶液を貯留する排液容器（図示せず）が接続されている。
【００２２】
また、チップカバー８０には、このチップカバー８０を検出器１０（フローセル１４）上に配置した際に密閉流路１４ｂに対応する部分に測定孔８４が形成されている。
チップカバー８０の測定孔８４には、光ファイバ４０が束ねられてなるバンドルファイバが設置される。
図１に示すように、光ファイバ４０の一方の端部には白色光源２０が接続されている。白色光源２０としては例えばハロゲン光源が使用される。光ファイバ４０の他方の端部には分光器３０が接続されている。
白色光源２０が点灯すると、その光が光ファイバ４０を介して密閉流路１４ｂに照射され、その反射光が再度光ファイバ４０を介して分光器３０で検出される。白色光源２０や分光器３０は制御演算装置５０に接続され、制御演算装置５０はこれらモジュールの動作を制御する。
また、制御演算装置５０は、分子間相互作用の測定プログラムの実行により、検出動作制御に連動した所定のタイミングでインターフェースを介して反射光の分光特性の入力を得るとともに、入力された反射光の分光特性に基づき各種測定値を算出する演算手段として機能する。
【００２３】
次に、測定装置１における分子間相互作用の測定について説明する。
【００２４】
まず、この測定装置１で分子間相互作用の測定を行うに際して、図３に示すように、チップカバー８０を上昇させて開いた状態で、測定装置１の所定位置にセンサーチップ１２を装着するとともに、チップカバー８０の進退部材８９の下面にフローセル１４を貼り付けるように装着する。なお、チップカバー８０の進退部材８９にフローセル１４を装着する際、フローセル１４が所定の向きに位置決めされることで、フローセル１４の一端１４ｃの保護膜１４ｅが進退部材８９の開口９１に対応し、フローセル１４の他端１４ｄが進退部材８９の開口９２に対応するように装着されるようになっている。
ここで、進退部材８９にフローセル１４を装着する際、バネ部材９８は伸長した状態であって、流入口８１ａは進退部材８９の開口９１内に没入されているので、流入口８１ａの尖った先端がフローセル１４などを傷付けることはなく、また流入口８１ａ自体が損傷してしまうことはない。また、流入口８１ａが進退部材８９の開口９１内に没入されている比較的フラットな進退部材８９の下面に対してフローセル１４を容易に貼り付けることができる。
【００２５】
次いで、測定装置１のチップカバー８０を閉じるようにセンサーチップ１２に向けて下降させ、進退部材８９に装着されたフローセル１４をセンサーチップ１２に密着させて組み付けることで、図１に示すように、検出器１０が形成される。
ここで、図１に示すように、フローセル１４の溝１４ａが形成された面をセンサーチップ１２のＳｉＮ膜１２ｂ側に密着させることによって、その溝１４ａに応じた密閉流路１４ｂが形成された検出器１０が測定装置１にセットされた状態となる。
【００２６】
このフローセル１４とセンサーチップ１２を密着させた状態であって、フローセル１４をセンサーチップ１２とチップカバー８０の進退部材８９とで挟んだ状態から、さらに測定装置１のチップカバー８０を下降させる。
そして、チップカバー８０を下降させて、チップカバー８０の進退部材８９を検出器１０（フローセル１４）に押し付けることによってバネ部材９８を収縮させて、検出器１０（センサーチップ１２）とチップカバー８０を近接させることによって、図４に示すように、進退部材８９の開口９１から流入口８１ａを突き出させる。
このように進退部材８９の開口９１から突き出た流入口８１ａがフローセル１４の保護膜１４ｅを貫通して、密閉流路１４ｂの上流の一端１４ｃ側からサンプル溶液を流入可能にする。
特に、流入口８１ａは、保護膜１４ｅを突き破って密閉流路１４ｂの一端１４ｃ側に貫入しており、密閉流路１４ｂ内に直接サンプル溶液６０を送液することができるようになっている。つまり、流入口８１ａがフローセル１４の一端１４ｃ側に突き刺さるように密接した状態で、チップカバー８０の試料流入路８１を通じて送液されるサンプル溶液６０を流入口８１ａを介して密閉流路１４ｂ内に流入させることができるので、サンプル溶液６０の流れにつられるように、フローセル１４の表面側から外部の空気が検出器１０内に流入することはなく、密閉流路１４ｂに気泡が混入してしまうことはない。
【００２７】
そして、図４に示すように、アナライト６２を含むサンプル溶液６０を、フローセル１４の一端１４ｃから密閉流路１４ｂを経てフローセル１４の他端１４ｄに流通させる。アナライト６２とは、リガンド１６と特異的に結合する物質であり、検出しようとする目的の分子である。アナライト６２としては、例えばタンパク質、核酸、脂質、糖などの生体分子や、薬剤物質、内分泌錯乱化学物質などの生体分子と結合する外来物質などが使用される。
【００２８】
制御演算装置５０は、サンプル溶液６０が密閉流路１４ｂを流通している間、白色光源２０を点灯させる。白色光はフローセル１４を透過してセンサーチップ１２に照射され、その反射光が分光器３０で検出される。分光器３０により検出された反射光の検出強度は制御演算装置５０に送信される。
【００２９】
そして、図５に示すように、サンプル溶液６０中のアナライト６２がリガンド１６と結合すると、光学的厚さ７０が変化し、干渉色（分光器３０による検出強度が最も小さくなる波長）が変化する。制御演算装置５０は、分光器３０から、分子間相互作用の開始前や進捗中、終了後の反射光の分光特性の入力を得る。制御演算装置５０は、入力された反射光の分光特性に基づき各種測定値を算出する。この測定値としては、例えば、分光反射率のボトムピーク波長や、その変化量である。
こうして測定装置１による分子間相互作用の測定が行われる。
【００３０】
以上のように、この分子間相互作用の測定装置１によれば、分子間相互作用の測定を行う際に、チップカバー８０の進退部材８９の開口９１から流入口８１ａを突き出させて、その流入口８１ａを検出器１０のフローセル１４の一端１４ｃ側に突き刺して、密閉流路１４ｂ内にサンプル溶液６０を送液することが可能になる。
そして、流入口８１ａがフローセル１４の一端１４ｃ側に突き刺さるように密接した状態で、チップカバー８０の試料流入路８１を通じて送液されるサンプル溶液６０を流入口８１ａを介して密閉流路１４ｂ内に直接流入させることができる。その結果、サンプル溶液６０の流れに引き込まれるように、フローセル１４の一端１４ｃ側の表面から外部の空気が検出器１０内に流入することはなく、密閉流路１４ｂに気泡が混入してしまうことはない。
よって、密閉流路１４ｂに混入した気泡により光学的検出が妨げられることがなく、分子間相互作用の測定を良好に行うことができる。
【００３１】
また、１回測定に用いたフレーセル１４の保護膜１４ｅは破られて一端１４ｃ側に穴が開くので、そのフローセル１４が未使用品か使用済みであるか容易に判別することが可能になる。その結果、フローセル１４の使い捨てが徹底され、使用済みのフローセル１４を再度使用してしまうことがなくなる。
そして、フローセル１４の使い回しを防ぐことによって、使用済みのフローセル１４からコンタミが混入することにより測定が無効になってしまうことを防止し、良好な測定を安定して行うことができる。
【００３２】
また、流入口８１ａは交換可能であるので、その先端がシャープでなくなったり損傷したりした場合に新しいものに付け替えることができる。
また、流入口８１ａの太さや、流入口８１ａの中空孔の内径が異なるものに付け替えることによって、フローセル１４の一端１４ｃ側に接続する流路のサイズを変更することができる。そして、流出口８２ａの内径に対して、流入口８１ａ側の内径サイズを変更することによって、密閉流路１４ｂ内の内圧を調整することが可能になり、サンプル溶液６０の種類に応じてユーザーが任意に内圧を調整して、サンプル溶液６０の流れを調節することができる。
【００３３】
なお、以上の実施の形態においては、チップカバー８０の試料流入路８１の流入口８１ａに中空の針状部材を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、チップカバー８０の試料流出路８２の流出口にも中空の針状部材を適用してもよい。
この場合、フローセル１４の溝１４ａの両端に予め穴を加工する必要がなくなり、フローセル１４のコストダウンを図ることができる。
【００３４】
また、以上の実施の形態においては、測定装置１のチップカバー８０を閉じるように下降させて、フローセル１４とセンサーチップ１２を密着させて検出器１０を形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、センサーチップ１２側を上昇させるようにしてフローセル１４とセンサーチップ１２を密着させてもよい。
そして、検出器１０とチップカバー８０を相対的に近付けることによって、流入口８１ａを突出させて、その流入口８１ａを保護膜１４ｅに突き刺すようにすればよい。
【００３５】
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
１      分子間相互作用の測定装置
１０    検出器
１２    センサーチップ（基板）
１２ａ  シリコン基板
１２ｂ  ＳｉＮ膜
１４    フローセル（対面基板）
１４ａ  溝
１４ｂ  密閉流路（流路）
１４ｅ  保護膜
１６    リガンド
２０    白色光源
３０    分光器
４０    光ファイバ
５０    制御演算装置
６０    サンプル溶液（液体試料）
６２    アナライト
８０    チップカバー（試料供給部）
８１    試料流入路
８１ａ  流入口
８２    試料流出路
８２ａ  流出口
８４    測定孔
８９    進退部材
９１、９２、９４  開口
９８    バネ部材
【図１】
2012137467.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012137467.tif 000007
【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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