(57)【要約】【課題】平面型光導波路センサチップを用いた計測において、液だめ部品の組立て、溶媒の滴下、液だめ部品の分解、溶媒の廃棄の一連の作業を自動化すること。【解決手段】平面型光導波路センサチップＳをそのセンサ面Ｓａから溶媒が自重で落下する向きに支持する支持部２２と、支持部２２に支持された平面型光導波路センサチップＳの裏面Ｓｂに対向して設けられ、平面型光導波路センサチップＳへレーザ光Ｌを照射するレーザーダイオード３２及び平面型光導波路センサチップＳ内を伝播したレーザ光Ｌの強度を測定するフォトダイオード３３を有する読取機器３０と、支持部２２に支持された平面型光導波路センサチップＳのセンサ面Ｓａを含む領域にウェルＷを着脱可能に供給する液だめ部品供給機構６０と、平面型光導波路センサチップＳのセンサ面Ｓａに溶媒Ｍを供給する溶媒供給装置７０とを備えた。【選択図】図１
2012068166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサチップのセンサ面から溶媒が自重で落下する向きに、センサチップを支持する支持部と、
この支持部に支持されたセンサチップの前記センサ面の裏面に対向して設けられ、前記センサチップへレーザ光を照射する発光部及び前記センサチップ内を伝播したレーザ光の強度を測定する受光部を有する読取機器と、
前記支持部に支持されたセンサチップのセンサ面を含む領域に液だめ部品を着脱可能に供給する液だめ部品供給機構と、
前記センサチップのセンサ面に溶媒を供給する溶媒供給機構とを備えていることを特徴とする平面型光導波路センサ測定装置。
【請求項２】
センサチップをそのセンサ面を鉛直方向に沿って支持する支持部と、
この支持部に支持されたセンサチップの前記センサ面の裏面に対向して設けられ、前記センサチップへレーザ光を照射する発光部及び前記センサチップ内を伝播したレーザ光の強度を測定する受光部を有する読取機器と、
前記支持部に支持されたセンサチップのセンサ面を含む領域に液だめ部品を着脱可能に供給する液だめ部品供給機構と、
前記センサチップのセンサ面に溶媒を供給する溶媒供給機構とを備えていることを特徴とする平面型光導波路センサ測定装置。
【請求項３】
前記液だめ部品供給機構は、前記液だめ部品を前記センサチップ側に押圧する外部圧力機構を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面型光導波路センサ測定装置。
【請求項４】
前記液だめ部品には、前記溶媒供給機構から溶媒を供給するための溶媒送液窓が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の平面型光導波路センサ測定装置。
【請求項５】
前記液だめ部品は、光の散乱を防止する材質で形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の平面型光導波路センサ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、臨床検査や環境計測に使用されるバイオケミカルセンサ等について所定の計測を行う平面型光導波路センサ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型で高感度なバイオケミカルセンサとしてはグレーティングカプラ及び生体分子認識機能及び情報変換機能を有するセンシング膜を備え、光導波路層表面に生じるエバネッセント波を利用した平面光導波路型バイオケミカルセンサが提案されている。
【０００３】
例えば、基板上にゾル−ゲル法により膜厚６２０ｎｍの酸化シリコン膜からなる光導波路層を形成し、この導波路層の両端にグレーティングを形成した構造の蛍光免疫センサが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、基板表面の両端付近にグレーティングを形成し、このグレーティングを含む前記基板表面に光導波路層を形成した構造の平面光導波路型バイオケミカルセンサが開示されている。この光導波路層は、スパッタ法やＣＶＤ法で形成された窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル等、もしくはイオン交換法により作製されたガラス膜であることが好ましいことが記載されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００５】
一方、ガラス基板主面に生体分子認識機能及び情報変換機能を有するセンシング膜を形成し、基板内に光を伝播させ、前記センシング膜との界面で反射させる光導波路センサが提案されている。特に、許容する入射角範囲の拡大が可能で、かつ高い感度を維持しつつ、光導波路層における光強度の減衰が抑制されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
このような平面光導波路型バイオケミカルセンサによる測定を行う場合には、光学的なセンシング機能を具備した平面型光導波路センサ測定装置を用いる。このような測定装置では、光導波路型バイオケミカルセンサのセンシング機能を有する箇所へ溶媒を配置することで測定を行うことができる。平面光導波路型バイオケミカルセンサへ溶媒を定量的に配置するには、センサチップを水平に支持し、このセンサチップ上に一定量の液だめ部品（例えば、筒状）を配置し、この液だめ部品内に溶媒を滴下する。このとき、センサチップと液だめ部品の間に予め粘着テープ等の接続材を施し、溶媒の漏れを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２８５８５１号公報
【特許文献２】特開平９−６１３４６号公報
【特許文献３】特許第３２３６１９９号公報
【特許文献４】特開２００６−２０８３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような測定装置では、次のような問題があった。すなわち、測定前の液だめ部品の組立て作業に粘着テープを用いるため、自動化が難しく、作業者が手作業で測定・分解を行っていた。このため、溶媒として検体を用いた測定や液だめ部品の分解に際し、作業者が溶媒に接触する可能性があった。
【０００９】
そこで、平面型光導波路センサチップを用いた計測においては、液だめ部品の組立て、溶媒の滴下、液だめ部品の分解、溶媒の廃棄の一連の作業を自動化する平面型光導波路センサ測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
センサチップのセンサ面から溶媒が自重で落下する向きに、センサチップを支持する支持部と、この支持部に支持されたセンサチップの前記センサ面の裏面に対向して設けられ、前記センサチップへレーザ光を照射する発光部及び前記センサチップ内を伝播したレーザ光の強度を測定する受光部を有する読取機器と、前記支持部に支持されたセンサチップのセンサ面を含む領域に液だめ部品を着脱可能に供給する液だめ部品供給機構と、前記センサチップのセンサ面に溶媒を供給する溶媒供給機構とを備えた。
【００１１】
センサチップをそのセンサ面を鉛直方向に沿って支持する支持部と、この支持部に支持されたセンサチップの前記センサ面の裏面に対向して設けられ、前記センサチップへレーザ光を照射する発光部及び前記センサチップ内を伝播したレーザ光の強度を測定する受光部を有する読取機器と、前記支持部に支持されたセンサチップのセンサ面を含む領域に液だめ部品を着脱可能に供給する液だめ部品供給機構と、前記センサチップのセンサ面に溶媒を供給する溶媒供給機構とを備えた。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施の形態に係る平面型光導波路センサ測定装置の構成を示す説明図。
【図２】同平面型光導波路センサ測定装置に組み込まれた支持部を示す正面図。
【図３】同平面型光導波路センサ測定装置に用いられるウェルを示す斜視図。
【図４】同平面型光導波路センサ測定装置に組み込まれた読取機器を上方から示す説明図。
【図５】同平面型光導波路センサ測定装置を用いて測定を行う工程を示す説明図。
【図６】同平面型光導波路センサ測定装置を用いて測定を行う工程を示す説明図。
【図７】同平面型光導波路センサ測定装置を用いて測定を行う工程を示す説明図。
【図８】同平面型光導波路センサ測定装置を用いて測定を行う工程を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は一実施の形態に係る平面型光導波路センサ測定装置１０の構成を示す説明図、図２は平面型光導波路センサ測定装置１０に組み込まれた支持部を示す正面図、図３は平面型光導波路センサ測定装置１０に用いられるウェル（液だめ部品）Ｗを示す斜視図、平面型光導波路センサ測定装置１０に組み込まれた読取機器３０を上方から示す説明図である。なお、Ｓは平面型光導波路センサ、Ｓａはセンサ面、Ｓｂは裏面を示している。また、Ｍは溶媒を示している。
【００１４】
平面型光導波路センサ測定装置１０は、架台１１と、この架台１１上に設置されたセンサ測定器２０と、外部圧力機構５０と、ウェル供給機構（液だめ部品供給機構）６０と、溶媒供給装置７０とを備えている。なお、架台１１上には使用済みの平面型光導波路センサＳの回収箱１２と、使用済みのウェルＷの回収箱１３が設置されている。
【００１５】
センサ測定装置２０は、直方体状の支持台２１を備えている。支持台２１の正面には、凹状の支持部２２が形成され、平面型光導波路センサＳをその面を鉛直方向に沿って設置できるように構成されている。なお、支持部２２は、平面型光導波路センサＳのセンサ面を鉛直方向に沿った向きに支持すると記載したが、溶媒が自重で落下する向きであれば、鉛直方向に限られるものではない。
【００１６】
支持部２２の下方には、測定済の溶媒Ｍを回収する溶媒回収部２３が形成されている。溶媒回収部２３は、落下した溶媒Ｍを受ける受け部２４と、この受け部２４に接続された廃液処理部２５と、この廃液処理部２５を減圧して廃液を回収するバキュームポンプ２６とを備えている。
【００１７】
支持台２１には、読取機器３０が設けられている。図４に示すように、読取機器３０には、平面型光導波路センサＳのセンサ面Ｓａの裏面Ｓｂに対向して配置された光学ガラス３１と、光学ガラス３１を介して平面型光導波路センサＳへレーザ光を照射するレーザダイオード（発光部）３２と、平面型光導波路センサＳ内を伝播したレーザ光Ｌ′の強度を光学ガラス３１を介して測定するフォトダイオード（受光部）３３と、光学ガラス３１に設けられ、平面型光導波路センサＳを吸引する吸引孔３４と、この吸引孔３４に減圧力を供給するポンプ３５とを備えている。また、図４中３９はレーザダイオード３２及びフォトダイオード３３の制御を行うとともに計測を行う計測部を示している。
【００１８】
支持台２１には、測定前の平面型光導波路センサＳを供給するチップ供給機構４０が隣接して配置されている。また、測定後の平面型光導波路センサＳをピン４６を突き出して排出するチップ排出機構４５が配置されている。
【００１９】
外部圧力機構５０は、架台１１上に設けられた直線ガイド５１と、この直線ガイド５１上を図１中矢印Ｈ方向に往復動するスライダ５２と、このスライダ５２上に設けられた直線ガイド５３と、この直線ガイド５３上を図１中矢印Ｈ方向に自由往復するウェル供給機構６０とを備えている。なお、ウェル供給機構６０とスライダ５２との間には圧縮バネ５４が設けられている。スライダ５２の図１中右方向への移動により、ウェルＷと平面型光導波路センサＳとが当接すると、圧縮バネ５４が圧縮され、その弾性力によりウェルＷが平面型光導波路センサＳに弾性的に押圧される。
【００２０】
ウェル供給機構６０は、ウェルＷを支持する支持台６１ａを有する機構本体６１と、この機構本体６１に設けられたウェルＷを吸着する吸着する吸着機構６２と、ウェルＷを機構本体６１から離脱させるための突出ピン機構６３とを備えている。
【００２１】
溶媒供給装置７０は、位置決めを行うロボット機構７１と、このロボット機構７１により位置決めされるとともに、溶媒をウェルＷに滴下するノズル７２とを備えている。
【００２２】
ウェルＷは、直方体状の筐体であり、黒色で光を透過もしくは反射や散乱を防ぐ材質の樹脂部品により形成されている。なお、Ｗａは開口部、Ｗｂは開口部Ｗａに設けられ液漏れを防止する密閉材、Ｗｃは溶媒送液窓を示している。なお、溶媒送液窓は二点鎖線Ｗｄに示すように上部に設けても良い。
【００２３】
このような平面型光導波路センサ測定装置１０によれば、次のようにして測定を行う。すなわち、チップ供給機構４０により、測定前の平面型光導波路センサＳを支持台２１に供給する。同時に、ポンプ３５を作動させ、吸引孔３４に吸引力を発生させる。一方、吸着機構６２を作動させ、使用前のウェルＷを支持台６１ａに吸着させる。
【００２４】
次に、図５に示すように、スライダ５２の図１中矢印Ｈ１方向への移動させ、ウェルＷを平面型光導波路センサＳに押圧させる。この際、平面型光導波路センサＳのセンサ面ＳａとウェルＷの開口部Ｗａとが、それぞれの中心位置で位置決めされる。そして、ウェルＷが平面型光導波路センサＳに当接されると、圧縮バネ５４が圧縮される。その弾性力によりウェルＷが平面型光導波路センサＳに弾性的に押圧され、開口部ＷａのパッキンＷｂにより液密状態で平面型光導波路センサＳのセンサ面Ｓａに接触する。これにより、一時的な液だめ機構が生ずる。この状態で、溶媒供給装置７０からノズル７２を溶媒送液窓Ｗｃに位置決めし、所定量の溶媒を滴下する。
【００２５】
この状態で、読取機器３０を作動させる。レーザダイオード３２からレーザ光Ｌを光導波路型バイオケミカルセンサチップＳの裏面Ｓｂ側に入射すると、そのレーザ光Ｌは平面型光導波路センサＳ内で回折・屈折等を繰り返しながら、光導波路層内を伝播する。この際、光導波路層で伝播する光のエバネッセント波はセンシング膜の界面での屈折時にそのセンシング膜における検体中の生体分子のバイオケミカル反応に基づく変化（例えば吸光度変化）に応じて吸収される。
【００２６】
光導波路層を伝播した光は、平面型光導波路センサＳの裏面Ｓｂから出射され、フォトダイオード３３で受光される。受光したレーザ光強度は、センシング膜が生体分子とバイオケミカル反応をなさない時に受光した光強度（初期光強度）に比べて低下した値になり、その低下率から生体分子の量を検出することが可能になる。
【００２７】
読取機器３０による検出が終了すると、スライダ５２を図６中矢印Ｈ２方向に移動させ、ウェルＷと平面型光導波路センサＳが離間させる。これにより、溶媒Ｍが落下し、受け部２４によって受けられる。廃液処理部２５はバキュームポンプ２６により減圧されているため、溶媒Ｍは廃液処理部２５に吸収され、処理される。
【００２８】
次に、ポンプ３５の作動を停止させ、吸引孔３４による平面型光導波路センサＳに対する吸引力を停止する。そして、図７及び図８に示すように、チップ排出機構４５により、平面型光導波路センサＳを排出する。平面型光導波路センサＳは回収箱１２に回収される。一方、吸着機構６２を停止させ、ウェルＷに対する吸着力を停止する。そして、突出ピン機構６３により、ウェルＷを排出する。ウェルＷは回収箱１３に回収される。
【００２９】
このように構成された平面型光導波路センサ測定装置１０は、平面型光導波路センサＳをそのセンサ面Ｓａが鉛直方向となるように支持し、溶媒Ｍを保持するウェルＷを押圧して測定するようにしているので、ウェルＷと平面型光導波路センサＳとを粘着テープ等で結合する必要がなく、また、溶媒Ｍを自重による落下によって測定位置から簡単に排出させ、そのまま廃棄することができる。このため、装置の自動化が容易であるとともに、作業者が溶媒Ｍに触れることを防止できる。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１０…平面型光導波路センサ測定装置、１２，１３…回収箱、２０…センサ測定器、２１…支持台、２２…支持部、２３…溶媒回収部、３０…読取機器、３４…吸引孔、４０…チップ供給機構、４５…チップ排出機構、５０…外部圧力機構、６０…ウェル供給機構、７０…溶媒供給装置、Ｓ…平面型光導波路センサ、Ｗ…ウェル。
【図１】
2012068166.tif 000003
【図２】
2012068166.tif 000004
【図３】
2012068166.tif 000005
【図４】
2012068166.tif 000006
【図５】
2012068166.tif 000007
【図６】
2012068166.tif 000008
【図７】
2012068166.tif 000009
【図８】
2012068166.tif 000010