(57)【要約】【課題】気泡による異常データを排除して分子間相互作用の測定において、測定結果の信頼性を向上する。【解決手段】薄膜上における複数物質間の分子間相互作用を光学的に測定するにあたり、複数の導光手段（バンドルファイバ４２ａ，４２，ｂ４２ｃ，４２ｄ）を用いて、測定対象の生化学物質を含むサンプル溶液を薄膜上に流通させる流路１４ｂにおいて、互いに位置の異なる複数の検出対象領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを設け、複数の導光手段に基づき検出した複数の情報について、演算手段がこれら複数の情報間の相対性に基づき、各情報の異常の有無を判断し、前記複数の情報及び前記異常の有無の判断結果に基づき、測定の実行結果を算出する。演算手段は、その相対性判断として平均値に対する一の情報の乖離度合いや、一の情報と検出対象領域が隣接する他の一の情報との比較などを行い、異常有と判断した情報以外の情報について測定結果を算出する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
光の強度を検出する検出器と、
測定対象の生化学物質を含むサンプル溶液を薄膜上に流通させる流路と、
前記光源の光を前記流路中の分子間相互作用が行われる所定の検出対象領域に照射し、当該検出対象領域からの反射光又は当該検出対象領域において前記薄膜を透過した透過光を前記検出器に導光する導光手段と、
前記検出器が検出した情報に基づき演算する演算手段とを備え、前記分子間相互作用を測定する測定システムにおいて、
互いに前記検出対象領域の異なる複数の前記導光手段を備え、
前記演算手段は、
複数の前記導光手段に基づく前記検出器が検出した複数の情報について、これら複数の情報間の相対性に基づき、各情報の異常の有無を判断し、
前記複数の情報及び前記異常の有無の判断結果に基づき、測定結果を算出することを特徴とする分子間相互作用の測定システム。
【請求項２】
前記演算手段は、前記複数の情報について、当該複数の情報の平均値に対する一の情報の乖離度合いに基づき、当該一の情報の異常の有無を判断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システム。
【請求項３】
前記演算手段は、前記複数の情報の中の一の情報について異常の有無を判断するにあたり、当該一の情報と前記検出対象領域が隣接する他の一の情報とを比較し、その比較結果に基づいて当該一の情報の異常の有無を判断することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項４】
前記演算手段は、異常有と判断した情報以外の情報について測定結果を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項５】
前記演算手段は、前記複数の情報について、半数を超える情報を異常有と判断した場合には、測定結果の算出を中止することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項６】
前記演算手段は、正常な測定が行えないことを示すエラー情報を生成することを特徴とする請求項５に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項７】
前記エラー情報に基づいて、測定が正常に行えないことを報知する報知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項８】
前記導光手段と同数の前記光源及び前記検出器を備え、前記各導光手段と一対一に前記光源及び前記検出器が接続されてなることを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項９】
前記演算手段は、複数の前記検出器から並行して取得した前記複数の情報に基づき、測定の実行結果を算出することを特徴とする請求項８に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項１０】
前記演算手段は、複数の前記検出器から順次取得した前記複数の情報に基づき、測定の実行結果を算出することを特徴とする請求項８に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項１１】
一つの前記光源及び一つの前記検出器が光路分岐器を介して複数の前記導光手段に接続され、前記光路分岐器と複数の前記導光手段の各間に、少なくとも前記光源の光に対するシャッターが設けられたことを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項１２】
測定に先だって、同一の検出対象に対して前記検出器が検出する前記複数の情報が同じレベルになるようにキャリブレーションが行われることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項１３】
コンピュータを、請求項１から請求項１２のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システムにおける前記演算手段として機能させるための分子間相互作用の測定プログラム。
【請求項１４】
光源と、光の強度を検出する検出器と、測定対象の生化学物質を含むサンプル溶液を薄膜上に流通させる流路と、前記光源の光を前記流路中の分子間相互作用が行われる所定の検出対象領域に照射し、当該検出対象領域からの反射光又は当該検出対象領域において前記薄膜を透過した透過光を前記検出器に導光する導光手段であって、互いに前記検出対象領域の異なる複数の導光手段と、前記検出器が検出した情報に基づき演算する演算手段とを備えた分子間相互作用の測定システムにおいて、
複数の前記導光手段に基づく前記検出器が検出した複数の情報について、これら複数の情報間の相対性に基づき、各情報の異常の有無を判断することを特徴とする分子間相互作用の測定方法。
【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システム、分子間相互作用の測定プログラム、及び、分子間相互作用の測定方法に関する。
【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。そこで、近年、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：反射干渉分光法）が提案され、既に実用化もされている。ＲＩｆＳ方式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１５に示すように、光学薄膜１０４が設けられた基板１０２が用いられる。図１５（ａ）に示すように、基板１０２上の光学薄膜１０４に対し白色光を照射した場合、図１６の典型的な一例に示すとおり、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１７に示すとおり、実線で表されたボトムピーク（スペクトル曲線における極小部）を有する反射スペクトル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１５（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、リガンド１２０が設けられた部位における光学的厚さ１１２が変化して光路長が変化し、反射干渉効果により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１７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、光学薄膜１０４上にサンプル溶液を流すと、図１５（ｃ）に示すとおり、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、アナライト１３０が結合した部位における光学的厚さ１１２がさらに変化する。リガンド１２０に対してアナライト１３０が部分的に付着することによって不均質な層が生成されるが、この不均質層は巨視的にみればアナライト１３０の付着量に応じた所定の光学的厚さを有する均質層に置き換えられる。従って、入射光の通過する均質層の光学的厚さがアナライト１３０の付着量に応じて変化することとなる。これによって、図１７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のボトムピーク波長（反射率が極小値となる波長）に対する反射スペクトル１３２のボトムピーク波長の変化を検出することにより、分子間相互作用の有無を検出することができる。また、反射スペクトル１２２のボトムピーク波長に対する反射スペクトル１３２のボトムピーク波長の変化量を検出することにより、分子間相互作用の進捗度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１８に示すとおり、曲線上の第１のショルダー部である時点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、曲線上の第２のショルダー部である時点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】
特許文献２には、ＲＩｆＳ方式を採用する測定装置において、一度により多くの種類の生化学物質の結合を調べることを目的に、照射用光ファイバと集光用光ファイバとからなるバンドルファイバの数を増やすことが記載されている（同文献段落００２８及び図２７−３０）。また、同文献には、サンプル溶液の供給口近傍に、気泡を取り除くための空間部を設けることや、気泡の反応層への進入を防ぐこと、反応層からの気泡の排出を促進することについて言及がある（同文献請求項１７及び段落００２８）。
【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２００４−１３２７９９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、上述の光学薄膜１０４上に流したアナライト１３０を含むサンプル溶液に気泡が含まれて、バンドルファイバの発光部又は受光部と、光学薄膜との間に気泡が存在すると、光学的検出のノイズとなって現れてしまうという問題がなる。
特許文献２にも記載されるように、気泡の発生を抑制したり、反応層への気泡の進入を抑制したり、反応層からの気泡の排出を促進したりする方法を施しても、サンプル溶液が流される流路中の光学的検出対象領域から気泡を完全に消失させることは難しく、気泡に起因する検出ノイズを完全に避けることは難しい。
従来技術にあっては、気泡が検出対象に入ってしまった場合に、対処する技術が何ら提案されていなかった。
気泡が検出対象に入ってしまう可能性がある限り、これを放置すると、気泡に影響された測定結果が算出されることになり、測定結果の信頼性が失われる。
また、測定結果の信頼性が低いということは、使用者が測定結果に異常を感じた場合に再測定を実行することが想定できるが、必要の無い再測定も含まれてしまい使用者の測定作業の効率が悪化するおそれがある。
【００１０】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、分子間相互作用の測定において、測定結果の信頼性を向上することを課題とする。
【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の請求項１記載の発明は、光源と、
光の強度を検出する検出器と、
測定対象の生化学物質を含むサンプル溶液を薄膜上に流通させる流路と、
前記光源の光を前記流路中の分子間相互作用が行われる所定の検出対象領域に照射し、当該検出対象領域からの反射光又は当該検出対象領域において前記薄膜を透過した透過光を前記検出器に導光する導光手段と、
前記検出器が検出した情報に基づき演算する演算手段とを備え、前記分子間相互作用を測定する測定システムにおいて、
互いに前記検出対象領域の異なる複数の前記導光手段を備え、
前記演算手段は、
複数の前記導光手段に基づく前記検出器が検出した複数の情報について、これら複数の情報間の相対性に基づき、各情報の異常の有無を判断し、
前記複数の情報及び前記異常の有無の判断結果に基づき、測定結果を算出することを特徴とする分子間相互作用の測定システムである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記演算手段は、前記複数の情報について、当該複数の情報の平均値に対する一の情報の乖離度合いに基づき、当該一の情報の異常の有無を判断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システムである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記演算手段は、前記複数の情報の中の一の情報について異常の有無を判断するにあたり、当該一の情報と前記検出対象領域が隣接する他の一の情報とを比較し、その比較結果に基づいて当該一の情報の異常の有無を判断することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分子間相互作用の測定システムである。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記演算手段は、異常有と判断した情報以外の情報について測定結果を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システムである。
【００１５】
請求項５記載の発明は、前記演算手段は、前記複数の情報について、半数を超える情報を異常有と判断した場合には、測定結果の算出を中止することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システムである。
【００１６】
請求項６記載の発明は、前記演算手段は、正常な測定が行えないことを示すエラー情報を生成することを特徴とする請求項５に記載の分子間相互作用の測定システムである。
【００１７】
請求項７記載の発明は、前記エラー情報に基づいて、測定が正常に行えないことを報知する報知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の分子間相互作用の測定システムである。
【００１８】
請求項８記載の発明は、前記導光手段と同数の前記光源及び前記検出器を備え、前記各導光手段と一対一に前記光源及び前記検出器が接続されてなることを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システムである。
【００１９】
請求項９記載の発明は、前記演算手段は、複数の前記検出器から並行して取得した前記複数の情報に基づき、測定の実行結果を算出することを特徴とする請求項８に記載の分子間相互作用の測定システムである。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、前記演算手段は、複数の前記検出器から順次取得した前記複数の情報に基づき、測定の実行結果を算出することを特徴とする請求項８に記載の分子間相互作用の測定システムである。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、一つの前記光源及び一つの前記検出器が光路分岐器を介して複数の前記導光手段に接続され、前記光路分岐器と複数の前記導光手段の各間に、少なくとも前記光源の光に対するシャッターが設けられたことを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システムである。
【００２２】
請求項１２記載の発明は、測定に先だって、同一の検出対象に対して前記検出器が検出する前記複数の情報が同じレベルになるようにキャリブレーションが行われることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システムである。
【００２３】
請求項１３記載の発明は、コンピュータを、請求項１から請求項１２のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システムにおける前記演算手段として機能させるための分子間相互作用の測定プログラムである。
【００２４】
請求項１４記載の発明は、光源と、光の強度を検出する検出器と、測定対象の生化学物質を含むサンプル溶液を薄膜上に流通させる流路と、前記光源の光を前記流路中の分子間相互作用が行われる所定の検出対象領域に照射し、当該検出対象領域からの反射光又は当該検出対象領域において前記薄膜を透過した透過光を前記検出器に導光する導光手段であって、互いに前記検出対象領域の異なる複数の導光手段と、前記検出器が検出した情報に基づき演算する演算手段とを備えた分子間相互作用の測定システムにおいて、
複数の前記導光手段に基づく前記検出器が検出した複数の情報について、これら複数の情報間の相対性に基づき、各情報の異常の有無を判断することを特徴とする分子間相互作用の測定方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、異なる検出対象領域から得られた複数の情報に基づいて、これら複数の情報間の相対性に基づき、各情報の異常の有無を判断し、これらの複数の情報及び異常の有無の判断結果に基づき、測定結果を算出するので、信頼性が高い測定結果を得ることができる。また、異常発生の影響を受けにくくなり測定の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る分子間相互作用の測定システム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測定部材の概略構成を示す斜視図である。
【図３】分子間相互作用の測定システムの測定の様子を示す模式図である。
【図４】バンドルファイバの構造斜視図である。
【図５】バンドルファイバを用いた測定部分の模式図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る分子間相互作用の測定システムの回路ブロック図である。
【図７】光源、分光器及びバンドルファイバの構成例を示すブロック図である。
【図８】光源、分光器及びバンドルファイバの他の構成例を示すブロック図である。。
【図９】シャッター切換制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図１０】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１１】本発明の一実施形態に係る異常検出処理を含んだ測定処理のフローチャートである。
【図１２】キャリブレーション用測定標本測定時のバンドルファイバを用いた測定部分の模式図である。
【図１３】各分光器で得られる分光強度分布の一例を示すグラフである。
【図１４】キャリブレーションによる補正後の各分光器で得られる分光強度分布の一例を示すグラフである。
【図１５】ＲＩｆＳ方式の概略を説明するための模式図である。
【図１６】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１７】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１８】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。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００２８】
図１に示すとおり、分子間相互作用の測定システム１は、測定対象となる試料を保持する測定部材１０と後述する光源や分光器から構成される測定機構とを備えた測定装置８０と、測定装置８０に接続されたコンピュータである制御演算装置５０と、制御演算装置５０に接続されたディスプレイ９１及び入力装置９２とによって構成されている。
測定システム１において制御演算装置５０は、測定装置８０に内蔵される光源や分光器、送液装置などの測定機構の制御手段、検出情報の演算手段、及び、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）として機能する。
【００２９】
測定装置８０は、下側筺体８２と、下側筺体８２に回動自在に取り付けられた上側筺体８１とを備える。下側筺体８２には測定部材１０を保持するためのテーブル８３が設けられている。上側筺体８１内側には、測定部材１０に接続して試料を流通させるための射出口８５及び吸引口８７と、４つの検出窓８６（８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８６ｄ）とを有する接続部８４が設けられている。上側筺体８１内には、後述するように、白色光源２０，分光器３０，光ファイバ４０、４１が設けられており、各検出窓８６から光を照射するとともに、各検出窓８６から入射する光を受光するように構成されている。測定を行う際は、まず、上側筺体８１を上方に回動させて下側筺体８２上のテーブル８３を開放し、テーブル８３に測定部材１０をセットする。その後、上側筺体８１を下方に回動させて閉じることにより、射出口８５及び吸引口８７が測定部材１０に接続し、また、検出窓８６が測定部材１０に対向し、測定準備を完了する。
【００３０】
図２に示すとおり、測定部材１０は、光学薄膜の設けられたセンサーチップ１２と、センサーチップ１２とともに流路を形成するフローセル１４とによって構成されている。センサーチップ１２はシリコン基板１２ａを有している。シリコン基板１２ａ上にはＳｉＮ膜１２ｂ（窒化シリコン）が蒸着されている。ＳｉＮ膜１２ｂは光学薄膜の一例である。
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をセンサーチップ１２に密着させると、図３に示すように密閉流路１４ｂが形成される。溝１４ａの両端部はフローセル１４の表面から露出しており、一方の端部がサンプル溶液の流入口１４ｃとして、他方の端部がその流出口１４ｄとしてそれぞれ機能する。溝１４ａの底部には予めリガンド１６が結合されている（図３参照）。
【００３１】
測定部材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。
【００３２】
先に説明したように、測定部材１０をセットした後、上側筺体８１を下方に回動させて閉じることにより、図３に示すとおり、検出窓８６がフローセル１４に対向し、フローセル１４の密閉流路１４ｂの上方には光ファイバ４０，４１が設置された状態となる。光ファイバ４０，４１は、光源２０の光を流路１４ｂ中の分子間相互作用が行われる所定の検出対象領域に照射し、当該検出対象領域からの反射光又は当該検出対象領域において薄膜１２ｂを透過した透過光を検出器（分光器３０）に導光する導光手段である。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の他方の端部は検出窓８６に面している。光ファイバ４１の一方の端部には分光器３０が接続され、他方の端部は検出窓８６に面している。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、その反射光が光ファイバ４１を介して分光器３０で検出される。
【００３３】
光ファイバ４０，４１の測定部材１０に臨む端部は、具体的には図４のように構成される。すなわち、図４に示すように、光ファイバ４０，４１はそれぞれ多数使用され、中心に束ねられた光ファイバ４１，４１，・・・の周囲を囲むように光ファイバ４０，４０，・・・が配置されて束ねられたバンドルファイバ４２を構成する。図１に示した４つの検出窓８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８６ｄに対応して図５に示しように４本のバンドルファイバ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄが適用される。４本のバンドルファイバ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは、接続部８４等に構成される支持部材８４ａに支持されて互いに平行に、そして流路１４ｂの長手方向に直列に並べられて配置されている。バンドルファイバ４２ａの検出対象領域１５ａ、バンドルファイバ４２ｂの検出対象領域１５ｂ、バンドルファイバ４２ｃの検出対象領域１５ｃ、バンドルファイバ４２ｄの検出対象領域１５ｄは、それぞれ流路１４ｂ中で互いに異なった領域に形成される。また、検出対象領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、単に異なった領域に形成されているだけではく、流路１４ｂ中の流れに沿って配置されている。これらの検出対象領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの位置情報は、制御演算装置５０によって認識されている。制御演算装置５０は、この位置情報をも利用して測定結果の演算処理を行う。なお、バンドルファイバ４２や検出対象領域１５の数を本実施形態では４とするが、一例であって必要に応じて増減される。図３においては省略して１つのみ示す。
【００３４】
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。ここで、白色光源２０、分光器３０、光ファイバ４０、４１等は、分子間相互作用が進行する光学薄膜の反射光の強度を検出する検出手段を構成する。なお、本実施形態では反射光を測定しているが、透過光を測定するようにしても構わない。透過光を利用する場合は、光源からの光を導くための光ファイバと分光器に接続される光ファイバとが測定部材を挟んで反対側になるように配置する。
【００３５】
また、制御演算装置５０は、後述する記憶装置に記憶された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を表すデータの入力を得るとともに、入力されたデータに基づき以下に説明する異常判断処理を実行し、各種の値を測定結果として算出する演算手段として機能する。
図６は、本測定システム１の模式的な回路ブロック図である。図６に示すように、制御演算装置５０は、ＣＰＵ５００、ＲＯＭ５０１、ＲＡＭ５０２、ハードディスクなどの記憶装置５０３、通信装置５０４、メモリカード等の記憶媒体のリーダ・ライタ５０５、測定装置８０の各部やディスプレイ９１及び入力装置９２との間で信号のやりとりを行うためのインターフェース５０６を備える。分子間相互作用を測定するためのプログラムは記憶装置５０３に記憶されており、このプログラムによってＣＰＵ５００が各種の動作を実行するように制御される。なお、本プログラムは、ＬＡＮなどを通じてインターネットなどの公衆回線に接続された通信装置５０４を通じて、適宜、最新のものに更新することができる。
【００３６】
光源２０及び分光器３０とバンドルファイバ４２との関係としては、バンドルファイバ４２と同数の光源２０及び分光器３０を使用する構成のほか、複数のバンドルファイバ４２で共通の光源２０及び分光器３０を共用する構成が適用できる。
前者の場合、図６及び図７に示すように、４つの光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ及び４つの分光器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが測定装置８０に備えられる。各バンドルファイバ４２と一対一に光源２０及び分光器３０が接続されて構成される。この構成の場合、制御演算装置５０は、複数の分光器３０から並行して複数の検出情報を取得することが可能であり、これら複数の検出情報に基づき、測定の実行結果を算出することができる。また、制御演算装置５０は、複数の分光器３０から順次取得した複数の検出情報に基づき、測定の実行結果を算出することもできる。その場合、制御演算装置５０は、各検出対象領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを対象とした検出情報の取得期間を流路１４ｂ内のサンプル溶液の流速に合わせて、検出対象領域が下流方向へ変遷するように切換えていくことによって、サンプル溶液の流速に検出対象領域の変遷速度を同調させて、流路１４ｂ内のサンプル溶液の流れに追従した検出を実行することができる。
【００３７】
一方、後者の場合においては、図８に示すように、光路分岐器２１と、シャッター２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを用いる。一つの光源２０及び一つの分光器３０が光路分岐器２１を介して複数のバンドルファイバ４２に分配して接続される。光路分岐器２１と複数のバンドルファイバ４２との各間に、光源２０の光に対するシャッター２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが設けられる。本構成では、光源２０及び分光器３０を測定装置８０に一つずつ設ければ足りるため、測定装置８０を安価に構成できる。本構成において制御演算装置５０は、シャッター２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを例えば図９に示すように切換制御することより、複数のバンドルファイバ４２から順次に検出情報を取得することができる。
【００３８】
図９において、グラフ(a)(b)(c)(d)は、順にシャッター２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの開閉信号で、信号Ｈ（High）はシャッターの開状態に、信号Ｌ（Low）はシャッターの閉状態に対応する。グラフ(e)は、制御演算装置５０によるシャッターの切換制御信号である。制御演算装置５０は、１つのシャッターのみを開状態とし残りのシャッターを閉状態として、開状態とするシャッターを図９に示すようにシャッター２２ａ→２２ｂ→２２ｃ→２２ｄ→２２ａ・・・と順次切換えることによって、バンドルファイバ４２から順次に検出情報を取得する。制御演算装置５０は、送液装置３５の送液量及びシャッター２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの切換を制御することにより、各検出対象領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを対象とした検出情報の取得期間を流路１４ｂ内のサンプル溶液の流速に合わせて、検出対象領域が下流方向へ変遷するように切換えていくことによって、サンプル溶液の流速に検出対象領域の変遷速度を同調させて、流路１４ｂ内のサンプル溶液の流れに追従した検出を実行することができる。各バンドルファイバ４２による１回の検出時間ｔは、検出対象領域の変遷速度を調整するパラメータとして適宜設定される。
勿論、シャッターは、バンドルファイバ４２から分光器３０への光路途中にも介在させてもよいが、光源２０からの光を遮断すれば分光器３０へ戻る光も無いから、少なくとも光源２０の光に対して設けられれば足りる。
【００３９】
続いて、測定システム１の動作及び測定方法について説明する。
【００４０】
図３に示すとおり、アナライト６２を含むサンプル溶液６０を、流入口１４ｃから密閉流路１４ｂを経て流出口１４ｄに流通させる。このとき制御演算装置５０は、サンプル溶液６０を送液するための送液装置３５（図６参照）の制御を行う。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。
制御演算装置５０は、サンプル溶液６０を測定部材１０に流入させる前のタイミングにおいて、白色光源２０を点灯させ、分光器３０から分子間相互作用の開始前の光学薄膜（ＳｉＮ膜１２ｂ）の反射光の強度を示すデータを含む分光特性データの入力を得る。
【００４１】
制御演算装置５０は、サンプル溶液６０が密閉流路１４ｂを流通している間も、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。
【００４２】
この場合に、図１０に示すとおり、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、反射光の特性（例えば、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、分子間相互作用の進捗中又は終了後の反射光の強度を示すデータを含む分光特性データの入力を得る。
【００４３】
分子間相互作用の開始後の反射光の強度が得られた時点で、制御演算装置５０は、分子間相互作用の開始前の反射光の強度と、得られた進捗中又は終了後の反射光の強度との変化量を算出する。そして制御演算装置５０は、この算出値を分子間相互作用の進捗度を指標する値として出力し、ディスプレイ９１に表示させたり、リーダ／ライタ５０５によって記憶媒体に記録させたりする。
この演算に用いる反射光の強度としては、例えば、反射光の分光強度であり、制御演算装置５０は、所定の波長における分子間相互作用の開始前後における反射光の分光強度の変化ΔＩを算出する。また、この演算に用いる反射光の強度としては、例えば、反射光の
分光反射率であり、制御演算装置５０は、所定の波長における分子間相互作用の開始前後における反射光の分光反射率の変化ΔＲを算出する。ΔＲは、白色光源の分光強度を反射
光の分光強度で除した値であり、白色光源の分光強度は装置により一定であるから、ΔＩ
とΔＲの変化特性は同様であり、どちらも分子間相互作用の進捗度を指標する値として適
用できる。また、ΔＩを変数とする値、例えば、ΔＴ＝１−ΔＲとして、ΔＴを分子間相
互作用の進捗度を指標する値として適用してもよい。また上述したように反射スペクトルボトムピーク波長の時間的変化量を検出し、これを分子間相互作用の進捗度を指標する値として出力してもよい。また以上のパラメータのうちいずれか２以上又はすべてを出力するようにしてもよいし、他の形態の測定パラメータを採用しても良い。
【００４４】
制御演算装置５０は、測定動作の制御に並行して、以下のように各バンドルファイバ４２に由来しインターフェース５０６を介して取得した複数の検出データ（例えば反射光の分光強度データ）に基づき、図１１に示すフローチャートに従って異常検出処理を含んだ測定処理を実行する。
すなわち、制御演算装置５０は、測定動作開始（ステップＳ１）の後、各バンドルファイバ４２からの複数の検出データをインターフェース５０６を介して取得し（ステップＳ２）、取得した各検出データを比較する（ステップＳ３）。
この比較として制御演算装置５０は、平均値に対する一の情報の乖離度合いの算出を行う。すなわち、制御演算装置５０は、全バンドルファイバ由来の検出データの平均をとり、この平均値との差異が平均値に対して５０％以上であった個々の検出データを異常データの候補とみなし（ステップＳ４でＮＯ）、５０％未満であれば正常な検出データとしてこれに基づく測定結果を出力し（ステップＳ５）、測定終了（ステップＳ７）するまでこれを繰り返す（ステップＳ６）。測定結果として、例えば、上述した分子間相互作用の進捗度を指標する値を算出する。
【００４５】
制御演算装置５０は、ステップＳ４でＮＯとなって異常データの候補があった場合には、その異常データの候補の数を判断する（ステップＳ８）。制御演算装置５０は、異常データの候補の数が１個であれば（ステップＳ８でＹＥＳ）、その異常候補の検出データに対し検出対象領域が隣接する他の一の検出データと比較した変化量を算出する（ステップＳ９）。比較する検出データとしては、原則的に流路１４ｂにおけるサンプル溶液６０の流れに沿って１つ前の検出対象領域についての検出データとする。すなわち、検出対象領域１５ｄについての検出データが異常候補である場合、検出対象領域１５ｃについての検出データを比較対象とし、検出対象領域１５ｃについての検出データが異常候補である場合、検出対象領域１５ｂについての検出データを比較対象とし、検出対象領域１５ｂについての検出データが異常候補である場合、検出対象領域１５ａについての検出データを比較対象とする。検出対象領域１５ａについての検出データが異常候補である場合、検出対象領域１５ｂについての検出データを比較対象とする。
そして制御演算装置５０は、ステップＳ９での変化量が隣接する検出対象領域のデータに対して２００％を超えていれば（ステップ１０でＮＯ）、気泡による異常データと判断し（ステップ１１）、キャンセルアウトし（ステップＳ１２）、この検出データに基づいた測定結果を出力せずに他の検出データに基づいた測定結果を出力し、２００％以下であれば、正常な検出データとして他の検出データとともに測定結果を出力する（ステップ１０でＹＥＳ→ステップＳ５）。
このような２段階の異常判断ステップによって気泡の有無を判断することにより、気泡検出を効率よくしかも高精度に行うことができる。すなわち、まず第１段階において、複数の情報間の相対性に基づき各情報の異常の有無を判断するので、異常の有無を精度よく検知することができる。そして、第２段階において、上記複数の情報と第１段階で検知した異常の有無とに基づいて測定結果を算出することにより、気泡に由来する異常が発生したとしても、測定自体が可能であれば測定結果を算出することが可能となる。また、異常が多く発生し測定結果の算出が行えない場合は測定結果の算出を中断すればよく、信頼性の低い測定結果を生成して使用者の測定結果に対する不信感を招くことを回避できる。このため、使用者が何度も測定を繰り返す必要がなくなるので、使用者の測定作業の効率が向上する。なお、以上の「５０％」や「２００％」の判断基準値は、説明の便宜上の一例であって、使用する生化学物質や使用者等の思惑によって適宜に設定されるべき値である。
【００４６】
一方、異常データの候補の数が２であれば（すなわち、全測定点の半数以内で最多の場合；ステップＳ１３でＹＥＳ）、制御演算装置５０は、異常データの候補の数が１の時の処理と同様な処理を行い（ステップＳ１４〜Ｓ１７）、正常値のみを用いて測定結果を出力する。制御演算装置５０が、各バンドルファイバから得られる検出データと各バンドルファイバの位置とを関連づけて、流路１４ｂ内における生化学反応経過を捉える場合は、キャンセルアウトした位置における測定データを前後のデータから補完するようにしてもよい。
制御演算装置５０は、異常データの候補の数が３以上であれば（すなわち、測定点の半数を超える場合；ステップ１３でＮＯ）、気泡が流路内を覆い尽くしている可能性が大きいので、測定を中断する（ステップＳ１８）。この際、制御演算装置５０は、測定の実行結果として気泡に由来する異常発生であることを示すエラーコードを生成する。そして、このエラーコードに基づいて、ディスプレイ９１に、気泡に由来する異常発生のため測定が正常に行えないことを示すメッセージを表示したり、エラーコードそのものを表示したりして、操作者に測定が行えないこと及び気泡により異常が生じていることを報知する。ディスプレイ９１の代わりにあるいはディスプレイ９１に加えて、警告音を発生するアラームや音声メッセージを発生する手段などの他の報知手段を用いてもよい。
以上のように制御演算装置５０は、異常有と判断した検出データ以外の検出データについて測定結果を算出する。
【００４７】
なお、以上の測定動作に先だって、以下に説明するようなキャリブレーションを実行することが好ましい。
光源２０及び分光器３０を複数個備えている場合、装置毎の機差を生じている可能性がある。これにより、同じ現象に対して同じ応答が得られる事ができなくなり測定に影響を与えてしまう可能性が高い。そこで同一の検出対象に対する各分光器の出力が異なっている場合に、同じレベルに出力されるように補正する必要がある。補正する方法としては図１２のように標準白色板等のキャリブレーション用測定標本１７を用いて行う。
補正する前の各分光器３０で得られる光の分光強度分布の一例を図１３に示す。例えば、分光器３０ａで分光強度分布Ａが、分光器３０ｂで分光強度分布Ｂが、分光器３０ｃで分光強度分布Ｃが、分光器３０ｄで分光強度分布Ｄが得られる。
測定標本１７を対象に測定した光の強度が各分光器で同じ出力レベルになるように、各分光器３０の分光感度などを調整することで補正を行う。図１４に補正後の各分光器３０が出力する光の強度の一例を示す。
さらに測定部材１０をセットし実際に送液し出力レベルを同等にする。例えば純水を送液後、エタノールをインジェクトしその際に各分光器３０から得られる光の強度も同じになるよう補正をかける。これにより各分光器の機差、センサーチップ１２の面内ばらつきをネグレクトでき、純粋な生化学反応のみを出力することが可能となる。また、測定に先だってキャリブレーションを行うことにより、測定機構が正常に動作していることを把握できるので、測定時に得られる異常データの原因が機器異常ではなく、気泡に由来するものであることを把握しやすくなる。
【符号の説明】
【００４８】
１    測定システム
１０  測定部材
１２  センサーチップ
１２ａ      シリコン基板
１２ｂ      ＳｉＮ膜
１４  フローセル
１４ａ      溝
１４ｂ      密閉流路
１４ｃ      流入口
１４ｄ      流出口
１６  リガンド
２０  白色光源
２１  光路分岐器
３０  分光器
４０、４１  光ファイバ
４２  バンドルファイバ
１５ａ−ｄ  検出対象領域
５０  制御演算装置
６０  サンプル溶液
６２  アナライト
８０  測定装置
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2012150076.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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