液体供給装置、及び、光学式バイオセンサー
【課題】液体供給部材の流路へのアクセス時における、流路部材の傾きを抑制する。
【解決手段】流路部材４４の下面には、測定用流路４３Ａ、参照用流路４３Ｂが構成されている。測定用供給口４５Ｓは流路部材４４の短手方向の中央線ＣＬから外れた位置に形成され、参照用供給口４５Ｒは測定用供給口４５Ｓと中央線ＣＬに対して対象の位置に形成されている。また、測定用排出口４５Ｔも中央線ＣＬから外れた位置に形成され、参照用排出口４５Ｑも測定用排出口４５Ｔと中央線ＣＬに対して対象の位置に形成されている。アナライト溶液ＹＡの供給時には、４本のピペットチップＣＰＡ〜ＣＰＤを同時に、測定用供給口４５Ｓ、測定用供給口４５Ｓ、参照用供給口４５Ｒ、参照用排出口４５Ｑへ各々挿入する。
【解決手段】流路部材４４の下面には、測定用流路４３Ａ、参照用流路４３Ｂが構成されている。測定用供給口４５Ｓは流路部材４４の短手方向の中央線ＣＬから外れた位置に形成され、参照用供給口４５Ｒは測定用供給口４５Ｓと中央線ＣＬに対して対象の位置に形成されている。また、測定用排出口４５Ｔも中央線ＣＬから外れた位置に形成され、参照用排出口４５Ｑも測定用排出口４５Ｔと中央線ＣＬに対して対象の位置に形成されている。アナライト溶液ＹＡの供給時には、４本のピペットチップＣＰＡ〜ＣＰＤを同時に、測定用供給口４５Ｓ、測定用供給口４５Ｓ、参照用供給口４５Ｒ、参照用排出口４５Ｑへ各々挿入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を流路へ供給する液体供給装置、及び、この液体供給装置を備えた光学式バイオセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、固定されたリガンドを流路中に露出させ、流路にアナライトを供給してリガンドとアナライトとの相互作用を測定するバイオセンサーが知られている。例えば、特許文献１に記載のバイオセンサーでは、アナライトを供給するための配管を流路と接続し、ポンプを駆動させることによって当該流路へアナライト溶液を送液している。しかしながら、特許文献１に記載のアナライトの供給方法では、配管の取換えは行わないため、いわゆるコンタミネーションが生じやすいといった問題があった。
【０００３】
そこで、随時交換可能なピペットチップを用いて流路へアナライトを供給する方法が考えられる。しかしながら、ピペットチップを用いる場合には、アナライトの供給時にピペットチップを流路の入り口へアクセスさせるため、アクセス時に力が加わって流路部材が動いてしまうということがある。特に、ピペットチップがアクセスする流路の入り口が、流路部材の中心部分から外れている場合には、流路部材が傾きやすい。
【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】
【０００４】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、液体供給部材の流路へのアクセス時における、流路部材の傾きを抑制可能な液体供給装置、及び、この液体供給装置を備えた光学式バイオセンサーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様の液体供給装置は、上面の短手方向の中心から外れた位置に形成された供給口と連通する流路が構成された流路部材の前記供給口にアクセスして前記流路へ液体を供給する液体供給部材と、前記液体供給部材が前記供給口へアクセスする際に、前記流路部材の短手方向の中心に対して前記供給口と逆側に配置されたバランス保持位置に、前記液体供給部材と同方向からアクセスするバランス保持部材と、を備えている。
【０００６】
上記構成の液体供給装置では、液体供給部材が供給口へアクセスする際に、バランス保持部材が液体供給部材と同方向からバランス保持位置にアクセスする。ここで、供給口へのアクセスとは、液体供給部材から流路へ液体を供給するために供給口を構成する部分の流路部材と液体供給部材とが接触することをいい、供給口への液体供給部材の挿入などを含んでいる。また、バランス保持位置へのアクセスとは、バランス保持部材が流路部材のバランス保持位置に接触することをいい、当接、挿入などを含んでいる。
【０００７】
バランス保持位置は、流路部材の短手方向の中心に対して供給口と逆側に配置されているので、液体供給部材が流路部材と接触することによる流路部材の短手方向の供給口側への傾きがバランス保持部材のバランス保持位置へのアクセスによりキャンセルされ、流路部材の傾きを抑制することができる。
【０００８】
なお、本発明の液体供給装置のバランス保持位置は、前記流路部材の短手方向の中心に対して前記供給口と対象の位置に配置されていることにより、バランスよくアクセス時における流路部材の傾きをキャンセルすることができる。
【０００９】
また、本発明の液体供給装置は、前記供給口が複数形成されると共に、各々の前記供給口と連通する前記流路が複数構成され、１の前記供給口に対する前記バランス保持位置に他の前記供給口が配置されていること、を特徴とすることもできる。
【００１０】
このように、流路部材の短手方向の中心に対して１の供給口と対象の位置に他の供給口が配置されていることにより、１の供給口に対して他の供給口がバランス保持位置となり、両方の供給口へ同時にアクセスすることにより、流路部材の短手方向の傾きを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の液体供給装置は、前記液体供給部材が複数備えられ、１の前記液体供給部材に対して、他の前記液体供給部材が前記バランス保持部材となること、を特徴とすることもできる。
【００１２】
このように、液体供給部材がバランス保持部材としての機能を兼ね備えさせることができる。
【００１３】
また、本発明の液体供給装置は、前記１の液体供給部材と、前記他の液体供給部材とで、同時に対応する各々の前記流路へ液体の供給を行うこと、を特徴とすることもできる。
【００１４】
このように、１の供給口と他の供給口への液体供給を同時に行うことにより、効率よく液体供給できると共に、流路部材の短手方向の傾きを抑制することができる。
【００１５】
本発明の第２の態様の光学式バイオセンサーは、上面の短手方向の中心から外れた位置に形成された供給口と連通する流路が構成され、流路内にリガンドが固定された流路部材と、前記供給口にアクセスして前記流路へ液体を供給する液体供給部材と、前記液体供給部材が前記供給口へアクセスする際に、前記流路部材の短手方向の中心に対して前記供給口と逆側に配置されたバランス保持位置に、前記液体供給部材と同方向からアクセスするバランス保持部材と、前記流路内のリガンドへ向かって光を入射させることにより、前記リガンドと前記流路へ供給されるアナライトとの結合状態を測定する測定手段と、を備えている。
【００１６】
上記光学式バイオセンサーでは、測定手段により流路内に固定されたリガンドと、流路へ供給されるアナライトとの結合状態が測定される。測定は、流路内のリガンドへ向かって光を入射させることにより行われる。このような、光学式バイオセンサーとしては、屈折率計、吸光度計、旋光計等を用いたバイオセンサー、全反射減衰を利用したバイオセンサーなどがある。
【００１７】
本発明によれば、液体供給部材が供給口へアクセスする際に、バランス保持部材が液体供給部材と同方向からバランス保持位置にアクセスし、バランス保持位置は、流路部材の短手方向の中心に対して供給口と逆側に配置されているので、液体供給部材が流路部材と接触することによる流路部材の短手方向の供給口側への傾きがバランス保持部材のバランス保持位置へのアクセスによりキャンセルされ、流路部材の傾きを抑制することができる。したがって、より正確な測定を行うことができる。
【００１８】
なお、前記光学式バイオセンサーは、リガンドの固定される平坦面が形成された誘電体ブロックをさらに備え、前記誘電体ブロックの前記平坦面上にリガンドが固定されると共に前記流路部材が密着されて前記流路が構成され、前記測定手段は、前記平坦面の前記流路部材が配置されている側と逆側の面へ光ビームを入射させることにより発生する全反射減衰を利用して、前記リガンドと前記流路へ供給されるアナライトとの結合状態を測定すること、を特徴とすることもできる。
【００１９】
上記構成の全反射減衰を用いた光学式バイオセンサーに、本発明は好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は上記構成としたので、液体供給部材の流路へのアクセス時における、流路部材の傾きを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
本発明バイオセンサー１０は、金属膜の表面に発生する表面プラズモン共鳴を利用して、リガンドＤとアナライトＡとの相互作用を測定する、いわゆる表面プラズモンセンサーである。
【００２３】
図１に示すように、バイオセンサー１０は、トレイ保持部1２、搬送部1４、容器載置台１６、液体吸排部２０、光学測定部５４、及び、制御部６０を備えている。
【００２４】
トレイ保持部1２は、載置台1２Ａ、及び、ベルト1２Ｂを含んで構成されている。載置台1２Ａは、矢印Ｙ方向に架け渡されたベルト１２Ｂに取り付けられており、ベルト１２Ｂの回転により矢印Ｙ方向に移動可能とされている。載置台１２Ａ上には、トレイＴが載置される。トレイＴには、センサースティック４０が収納されている。センサースティック４０は、リガンドＤの固定されるチップであり、詳細については後述する。載置台１２Ａの下には、センサースティック４０を後述するスティック保持部材１４Ｃの位置まで押し上げる、押上機構１２Ｄが配置されている。
【００２５】
センサースティック４０は、図２及び図３に示すように、誘電体ブロック４２、流路部材４４、保持部材４６、接着部材４８、及び、蒸発防止部材４９、で構成されている。
【００２６】
誘電体ブロック４２は、光ビームに対して透明な透明樹脂等で構成されており、断面が台形の棒状とされたプリズム部４２Ａ、及び、プリズム部４２Ａの両端部にプリズム部４２Ａと一体的に形成された被保持部４２Ｂを備えている。プリズム部４２Ａの互いに平行な２面の内の広い側の上面には、図４にも示すように金属膜５０が形成されている。この金属膜５０上に、バイオセンサー１０で解析するリガンドＤが固定される。誘電体ブロック４２は、いわゆるプリズムとして機能し、バイオセンサー１０での測定の際には、プリズム部４２Ａの対向する互いに平行でない２つの側面の内の一方から光ビームが入射され、他方から金属膜５０との界面で全反射された光ビームが出射される。
【００２７】
金属膜５０の表面には、図４に示すように、リンカー層５０Ａが形成されている。リンカー層５０Ａは、リガンドＤを金属膜５０上に固定化するための層である。後述する測定用流路４３Ａに対応するリンカー層５０Ａ上には、リガンドＤが固定されている。
【００２８】
プリズム部４２Ａの両側面には、上側の端辺に沿って保持部材５２と係合される係合凸部４２Ｃが、下側の端辺に沿ってプリズム部４２Ａの上面と垂直な仮想面の延長上に構成される垂直凸部４２Ｄが、各々７箇所に形成されている。また、誘電体ブロック４２の下面の長手方向に沿った中央部には、係合溝４２Ｅが形成されている。
【００２９】
流路部材４４は、誘電体ブロック４２よりもわずかに狭幅の直方体状とされ、図３に示すように、誘電体ブロック４２の金属膜５０上に３個並べて配置され金属膜５０と密着されている。各々の流路部材４４の下面には、図６に示すように、略Ｓ字状と逆Ｓ字状の２本の流路溝４４Ａが形成されており、上面に形成された対応する供給口４５Ａ及び排出口４５Ｂと連通されて、金属膜５０との間に、測定用流路４３Ａ、参照用流路４３Ｂが構成されている（以下、測定用流路４３Ａに対応する供給口を「測定用供給口４５Ｓ」、排出口を「測定用排出口４５Ｔ」、参照用流路４３Ｂに対応する供給口を「参照用供給口４５Ｒ」、排出口を「参照用排出口４５Ｑ」という）。測定用供給口４５Ｓは、流路部材４４の短手方向の中央線ＣＬから外れた位置に形成され、参照用供給口４５Ｒは、測定用供給口４５Ｓと、中央線ＣＬに対して対象の位置に形成されている。また、測定用排出口４５Ｔも中央線ＣＬから外れた位置に形成され、参照用排出口４５Ｑも、測定用排出口４５Ｔと、中央線ＣＬに対して対象の位置に形成されている。
【００３０】
流路部材４４の側壁には、保持部材４６の内側の図示しない凹部に圧入されて保持部材４６との密着性を確保するための凸部４４Ｂが形成されている。
【００３１】
測定用流路４３Ａを構成する金属膜５０の表面（以下「測定領域Ｅ１」という）には、リガンドＤが固定され、参照用流路４３Ｂを構成する金属膜５０の表面（以下「参照領域Ｅ２」という）にはリガンドＤは固定されない。測定領域Ｅ１からリガンドＤとアナライトとの相互作用を示す信号を取得し、参照領域Ｅ２からは、センサースティック４０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補正を行うための参照信号を取得する。
【００３２】
保持部材４６は、長尺とされ、上面板４６Ａ及び２枚の側面板４６Ｂで構成されている。側面板４６Ｂには、誘電体ブロック４２の係合凸部４２Ｃと係合される係合孔４６Ｃが形成されている。保持部材４６は、６個の流路部材４４を間に挟んで係合孔４６Ｃと係合凸部４２Ｃとが係合されて、誘電体ブロック４２に取り付けられる。これにより、流路部材４４は、誘電体ブロック４２に取り付けられる。上面板４６Ａには、流路部材４４の供給口４５Ａ及び排出口４５Ｂと対向する位置に、流路部材４４に向けて狭くなるテーパー状のピペット挿入孔４６Ｄが形成されている。また、隣り合うピペット挿入孔４６Ｄとピペット挿入孔４６Ｄとの間には、位置決め用のボス４６Ｅが形成されている。
【００３３】
保持部材４６の上面には、蒸発防止部材４９が接着部材４８を介して接着されている。接着部材４８のピペット挿入孔４６Ｄと対向する位置にはピペット挿入用の孔４８Ｄが形成され、ボス４６Ｅと対向する位置には位置決め用の孔４８Ｅが形成されている。また、蒸発防止部材４９のピペット挿入孔４６Ｄと対向する位置には十字状の切り込みであるスリット４９Ｄが形成され、ボス４６Ｅと対向する位置には位置決め用の孔４９Ｅが形成されている。ボス４６Ｅを孔４８Ｅ及び４９Ｅに挿通させて、蒸発防止部材４９を保持部材５２の上面に接着することにより、蒸発防止部材４９のスリット４９Ｄと流路部材４４の供給口４５Ａ及び排出口４５Ｂとが対向するように構成される。ピペットチップＣＰの非挿入時には、スリット４９Ｄ部分が供給口４５Ａを覆い、測定用流路４３Ａ、参照用流路４３Ｂに供給されている液体の蒸発が防止される。
【００３４】
図１に示すように、バイオセンサー１０の搬送部１４は、上部ガイドレール１４Ａ、下部ガイドレール１４Ｂ、及び、スティック保持部材１４Ｃ、を含んで構成されている。上部ガイドレール１４Ａ及び下部ガイドレール１４Ｂは、トレイ保持部１２及び光学測定部５４の上部で、矢印Ｙ方向と直交する矢印Ｘ方向に水平に配置されている。上部ガイドレール１４Ａには、スティック保持部材１４Ｃが取り付けられている。スティック保持部材１４Ｃは、センサースティック４０の両端部の被保持部４２Ｂを保持可能とされていると共に、上部ガイドレール１４Ａに沿って移動可能とされている。スティック保持部材１４Ｃに保持されたセンサースティック４０の係合溝４２Ｅと下部ガイドレール１４Ｂとが係合され、スティック保持部材１４Ｃが矢印Ｘ方向に移動することにより、センサースティック４０が光学測定部５４上の測定部５６に搬送される。また、測定部５６には、測定時にセンサースティック４０を押さえる押さえ部材５８が備えられている。押さえ部材５８は、図示しない駆動機構によりＺ方向に移動可能とされ、測定部５６に配置されたセンサースティック４０を上側から押圧する。
【００３５】
容器載置台１６には、アナライト溶液プレート１７、回収液ストック容器１８、バッファー液ストック容器１９が載置されている。アナライト溶液プレート１７は、マトリクス状に区画されており、各種のアナライト溶液をストック可能とされている。回収液ストック容器１８は、回収容器１８Ａ〜１８Ｅで構成されており、回収容器１８Ａ〜１８Ｅには、後述するピペットチップＣＰを挿入可能な開口Ｋが形成されている。バッファー液ストック容器１９は、複数のストック容器１９Ａ〜１９Ｅで構成されており、回収容器と同様にピペットチップＣＰを挿入可能な開口Ｋが形成されている。
【００３６】
液体吸排部２０は、上部ガイドレール１４Ａ、及び、ガイドレール１６Ｂよりも上方で、矢印Ｙ方向に架け渡された横断レール２２、及び、ヘッド２４を含んで構成されている。横断レール２２は、図示しない駆動機構により、矢印Ｘ方向移動可能とされている。また、ヘッド２４は、横断レール２２に取り付けられ、矢印Ｙ方向に移動可能とされている。また、ヘッド２４は、図示しない駆動機構により、鉛直方向（矢印Ｚ方向）にも移動可能とされている。
【００３７】
ヘッド２４は、図７に示すように、４本のピペット部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄを備えている。各ピペット部２４Ａ〜２４Ｄは、先端に小孔が形成された略円錐筒状をなしており、各々の間隔が測定用供給口４５Ｓ、測定用排出口４５Ｔ、参照用供給口４５Ｒ、参照用排出口４５Ｑの間隔に対応するように設けられている。ピペット部２４Ａ〜２４Ｄの各々には、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制御される。また、ヘッド２４には、各ピペット部２４Ａ〜２４Ｄ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。これにより、各ピペット部２４Ａ〜２４Ｄは、Ｚ方向の高さを個々に制御することができる。
【００３８】
また、ピペット部２４Ａ〜２４Ｄには、先端部にピペットチップＣＰが取り付けられている。ピペットチップＣＰは、図示しないピペットチップストッカーに多数ストックされており、必要に応じて交換可能とされている。
【００３９】
なお、本実施形態においてはセンサースティック４０からの液体排出もピペットチップＣＰにより行われるが、ピペットチップの代わりに、排出口４５Ｂに吸引チューブを接続して、ポンプにより液体の排出を行ってもよい。
【００４０】
光学測定部５４は、図８に示すように、光源５４Ａ、第１光学系５４Ｂ、第２光学系５４Ｃ、受光部５４Ｄ、信号処理部５４Ｅ、を含んで構成されている。光源５４Ａからは、発散状態の光ビームＬが出射される。光ビームＬは、第１光学系５４Ｂを介して、２本の光ビームＬ１、Ｌ２となり、測定部５６に配置された誘電体ブロック４２の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２に入射される（図５参照）。測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において、光ビームＬ１、Ｌ２は、金属膜５０と誘電体ブロック４２との界面に対して種々の入射角成分を含み、かつ全反射角以上の角度で入射される。光ビームＬ１、Ｌ２は、誘電体ブロック４２と金属膜５０との界面で全反射される。全反射された光ビームＬ１、Ｌ２も、種々の反射角成分をもって反射される。この全反射された光ビームＬ１、Ｌ２は、第２光学系５４Ｃを経て受光部５４Ｄで受光されて、各々光電変換され、光検出信号が信号処理部５４Ｅへ出力される。信号処理部５４Ｅでは、入力された光検出信号に基づいて所定の処理が行なわれ、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２の全反射減衰角のデータ（以下「全反射減衰角データ」という）が求められる。この全反射減衰角データが制御部６０へ出力される。
【００４１】
制御部６０は、バイオセンサー１０の全体を制御する機能を有し、図８に示すように、光源５４Ａ、信号処理部５４Ｅ、及び、バイオセンサー１０の図示しない駆動系と接続されている。制御部６０は、図９示すように、バスＢを介して互いに接続される、ＣＰＵ６０Ａ、ＲＯＭ６０Ｂ、ＲＡＭ６０Ｃ、メモリ６０Ｄ、及び、インターフェースＩ／Ｆ６０Ｅ、を有し、各種の情報を表示する表示部６２、各種の指示、情報を入力するための入力部６４と接続されている。
【００４２】
メモリ６０Ｄには、バイオセンサー１０を制御するための各種プログラムや、各種データが記録されている。
【００４３】
次に、バイオセンサー１０での、測定について説明する。
【００４４】
バイオセンサー１０の載置台１２Ａには、リガンドＤが固定化され、測定用流路４３Ａ５に保存液Ｃが充填されたセンサースティック４０入りのトレイがセットされている。また、アナライト溶液プレート１７、バッファー液ストック容器１９には、所定のアナライト溶液、バッファー液、がセットされている。
【００４５】
まず、押上機構１２Ｄにより、１のセンサースティック４０がスティック保持部材１４Ｃの位置まで押し上げられ、スティック保持部材１４Ｃにより保持される。そして、スティック保持部材１４Ｃは、センサースティック４０を保持したまま下部ガイドレール１４Ｂに沿って移動して、センサースティック４０を測定部５６へ搬送する。測定部５６へ搬送されたセンサースティック４０は、所定の測定位置に位置決めされて押さえ部材５８により、上部から押圧され固定される。
【００４６】
入力部６４から測定開始の指示が入力されると、制御部６０では、図１０に示す測定処理が実行される。
【００４７】
まず、ステップＳ１２で、光源５４Ａへ光ビームＬの出射指示信号を出力する。これにより、光源５４Ａから光ビームＬが出射される。出射された光ビームＬは、第１光学系５４Ｂで２本の光ビームＬ１、Ｌ２となり、測定領域Ｅ１、参照領域Ｅ２へ各々入射される。また、ステップＳ１４で、受光部５４Ｄ及び信号処理部５４Ｅへ、作動指示信号を出力する。これにより、測定領域Ｅ１、参照領域Ｅ２で全反射され第２光学系５４Ｃを経た光ビームＬ１、Ｌ２は、受光部５４Ｄで受光され、受光された光は、測定領域Ｅ１、参照領域Ｅ２毎に光電変換されて光検出信号が信号処理部５４Ｅへ出力される。信号処理部５４Ｅでは、光検出信号に所定の処理が加えられ、全反射減衰角データが生成され、制御部６０へ出力される。
【００４８】
制御部６０では、ステップＳ１６で、所定時間経過したかどうかを判断し、所定時間の経過後、ステップＳ１８で、入力された全反射減衰角データをメモリ６０Ｄへ記憶する。そして、ステップＳ２０で、測定領域Ｅ１からの光検出信号により得られる全反射減衰角データを、参照領域Ｅ２からの光検出信号により得られる全反射減衰角データで補正して、リガンドＤとアナライト溶液ＹＡ中のアナライトＡとの結合状態を示す結合状態データを生成する。そして、ステップＳ２２で、結合状態データを表示部６２へ出力する。これにより、所定時間毎の結合状態データがメモリ６０Ｄへ記憶されると共に、表示部６２へ表示される。この測定処理は、測定処理終了信号を受けるまで継続される。
【００４９】
一方、入力部６４からアナライト供給開始の指示が入力されると、液体吸排部２０が駆動して、測定用供給口４５Ｓ、及び、参照用供給口４５Ｒへアナライト溶液ＹＡが供給される。
【００５０】
詳細を説明すると、まず、ヘッド２４がアナライト溶液ＹＡのセットされたアナライト溶液プレート１７の上部に移動し、ピペット部２４Ａ、２４Ｃが下側に長く、ピペット部２４Ｂ、２４Ｄが短くなるように段差がつけられる。そして、ヘッド２４を下降させて、ピペット部２４Ａに取り付けられているピペットチップＣＰＡ、ピペット部２４Ｃに取り付けられているピペットチップＣＰＣの先端をアナライト溶液ＹＡが貯留されたセルへ挿入し、ピペットチップＣＰＡ、ＣＰＣ内にアナライト溶液ＹＡを吸引する。
【００５１】
次に、ヘッド２４を上昇させて測定部５６の上部に移動させ、ピペット部２４Ａ〜２４Ｄが同じ高さになるように長さを調整する（図７（Ａ）参照）。そして、ヘッド２４を下降させて、ピペット部２４Ａ側のピペットチップＣＰＡの先端を測定用供給口４５Ｓへ挿入し、ピペット部２４Ｂ側のピペットチップＣＰＢの先端を測定用排出口４５Ｔへ挿入し、ピペット部２４Ｃ側のピペットチップＣＰＣの先端を参照用供給口４５Ｒへ挿入し、ピペット部２４Ｄ側のピペットチップＣＰＤの先端を参照用排出口４５Ｑへ挿入する（図１１参照）。このように、４本のピペットチップを同時に差し込むことにより、ピペットチップＣＰＡにより流路部材４４へ加えられる力がピペットチップＣＰＣによりキャンセルされ、ピペットチップＣＰＢにより流路部材４４へ加えられる力がピペットチップＣＰＤによりキャンセルされる。これは、ピペットチップＣＰＡとピペットチップＣＰＣ、及び、ピペットチップＣＰＢとピペットチップＣＰＤとが、中心線ＣＬを挟んで対象の位置にアクセスしているためである。
【００５２】
したがって、ピペットチップＣＰＡのみを測定用供給口４５Ｓへアクセスさせたり、ピペットチップＣＰＡとピペットチップＣＰＣ（測定用排出口４５Ｔへ）をアクセスさせたりする場合と比較して、センサースティック４０の傾きを抑制することができる。
【００５３】
例えば、ピペットチップＣＰＡとピペットチップＣＰＣのみをアクセスさせた場合には、ノイズが５０ＲＵであったのに対し、４本のピペットチップＣＰＡ〜ＣＰＤを同時にアクセスさせた場合には、ノイズが１ＲＵ以下に減少するという効果が得られた。
【００５４】
その後、ピペットチップＣＰＡから測定用流路４３Ａへアナライト溶液ＹＡを注入すると共に、ピペットチップＣＰＢで測定用流路４３Ａから押し出される保存液を吸引し、ピペットチップＣＰＣから参照用流路４３Ｂへアナライト溶液ＹＡを注入すると共に、ピペットチップＣＰＢで測定用流路４３Ａから押し出される保存液を吸引する。これにより、測定用流路４３ＡのリガンドＤへアナライト溶液ＹＡが供給されると共に、参照用流路４３Ｂへもアナライト溶液ＹＡが供給される。そして、リガンドＤとアナライトＡとが結合する場合には、表示部６２に、例えば、図１２に示すような反応曲線Ｓ１が出力されて、反応状態を測定することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、測定用流路４３Ａ及び参照用流路４３Ｂへアナライト溶液ＹＡを同時に注入したが、必ずしも同時に注入する必要はなく、ピペットチップの差し込みは同時に行って、一方の流路ずつアナライト溶液ＹＡを供給してもよい。特に、同時に注入することにより、注入時間を短くすることができ、測定のハイスループットを実現することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、液体供給用のピペット部を４本設けたが、供給口用と排出口用の２本としてもよい。この場合には、図１３に示すように、ピペット部２５を挟んでセンサースティック４０の短手方向両側に、ピペット部２４がピペットチップＣＰＡ、ＣＰＢを装着した状態で供給口、排出口へアクセスする時と同じ長さのバランス保持部材２７を設ける（バランス保持部材２７は４本になる）。そして、図１４（Ａ）に示すように、測定用流路４３Ａへアナライト溶液ＹＡを供給する際には、ピペットチップＣＰＡ、ＣＰＢを測定用供給口４５Ｓ、測定用排出口４５Ｔへ差し込み、中央線ＣＬを挟んで対象位置にある２本のバランス保持部材２７Ａを参照用供給口４５Ｒ、参照用排出口４５Ｑへ差し込む。参照用流路４３Ｂへアナライト溶液ＹＡを供給する際には、ピペットチップＣＰＡ、ＣＰＢを参照用供給口４５Ｒ、参照用排出口４５Ｑへ差し込み、中央線ＣＬを挟んで対象位置にある２本のバランス保持部材２７Ｂを測定用供給口４５Ｓ、測定用排出口４５Ｔへ差し込む。このようにして、バランス保持部材２７を用いることにより、センサースティック４０の短手方向の傾きを抑制することもできる。
【００５７】
また、本実施形態では、流路溝４４Ａは流路部材４４の長尺方向に伸びる略Ｓ字状と逆Ｓ字状の２本とされた例について説明したが、流路溝４４Ａが、図１５（Ａ）に示すように、流路部材４４の長尺方向に沿った直線状の２本の場合であっても、図１５（Ｂ）に示すように、互いに流路部材４４の外側に向かって開いたくの字と逆くの字形状の２本であっても、本発明はセンサースティック４０の短手方向の傾きを抑制するために有効である。
【００５８】
また、本実施形態では、バイオセンサーとして、表面プラズモンセンサーを一例として説明したが、バイオセンサーとしては、表面プラズモンセンサーに限定されるものではない。その他の例えば、屈折率計、吸光度計、旋光計等を用いた光学式バイオセンサー、表面プラズモンセンサー以外で全反射減衰を利用したバイオセンサーに、本発明は適用することができる。
【００５９】
また、全反射減衰を利用する他のバイオセンサーとしては、漏洩モード検出器をあげることができる。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、表面プラズモン共鳴角と同様に、センサ面上の媒質の屈折率に応じて変化する。この反射光の減衰を検出することにより、前記センサ面上の反応を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施形態のバイオセンサーの全体斜視図である。
【図２】本実施形態のセンサースティックの斜視図である。
【図３】本実施形態のセンサースティックの分解斜視図である。
【図４】本実施形態のセンサースティックの測定用流路部分の断面図である。
【図５】本実施形態のセンサースティックの測定領域及び参照領域へ光ビームが入射している状態を示す図である。
【図６】本実施形態の流路部材を下側からみた平面図である。
【図７】本実施形態のピペット部の側面図である。
【図８】本実施形態のバイオセンサーの光学測定部付近の概略図である。
【図９】本実施形態の制御部とその周辺の概略ブロック図である。
【図１０】本実施形態の測定処理のフローチャートである。
【図１１】本実施形態のバイオセンサーでの測定時において、４本のピペットチップが同時に差し込まれた状態を示す図である。
【図１２】本実施形態での測定結果の一例を示すグラフである。
【図１３】本実施形態のアナライト供給回収処理のフローチャートである。
【図１４】本実施形態のバイオセンサーの液体吸排部の変形例を示す図である。
【図１５】本実施形態の測定用流路及び参照用流路の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ バイオセンサー
２０ 液体吸排部
４０ センサースティック
４２Ａ プリズム部
４３Ｂ 参照用流路
４３Ａ 測定用流路
４４ 流路部材
４５Ｒ 参照用供給口
４５Ｑ 参照用排出口
４５Ｓ 測定用供給口
４５Ｔ 測定用排出口
５０ 金属膜
５２ 保持部材
５４ 光学測定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を流路へ供給する液体供給装置、及び、この液体供給装置を備えた光学式バイオセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、固定されたリガンドを流路中に露出させ、流路にアナライトを供給してリガンドとアナライトとの相互作用を測定するバイオセンサーが知られている。例えば、特許文献１に記載のバイオセンサーでは、アナライトを供給するための配管を流路と接続し、ポンプを駆動させることによって当該流路へアナライト溶液を送液している。しかしながら、特許文献１に記載のアナライトの供給方法では、配管の取換えは行わないため、いわゆるコンタミネーションが生じやすいといった問題があった。
【０００３】
そこで、随時交換可能なピペットチップを用いて流路へアナライトを供給する方法が考えられる。しかしながら、ピペットチップを用いる場合には、アナライトの供給時にピペットチップを流路の入り口へアクセスさせるため、アクセス時に力が加わって流路部材が動いてしまうということがある。特に、ピペットチップがアクセスする流路の入り口が、流路部材の中心部分から外れている場合には、流路部材が傾きやすい。
【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】
【０００４】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、液体供給部材の流路へのアクセス時における、流路部材の傾きを抑制可能な液体供給装置、及び、この液体供給装置を備えた光学式バイオセンサーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様の液体供給装置は、上面の短手方向の中心から外れた位置に形成された供給口と連通する流路が構成された流路部材の前記供給口にアクセスして前記流路へ液体を供給する液体供給部材と、前記液体供給部材が前記供給口へアクセスする際に、前記流路部材の短手方向の中心に対して前記供給口と逆側に配置されたバランス保持位置に、前記液体供給部材と同方向からアクセスするバランス保持部材と、を備えている。
【０００６】
上記構成の液体供給装置では、液体供給部材が供給口へアクセスする際に、バランス保持部材が液体供給部材と同方向からバランス保持位置にアクセスする。ここで、供給口へのアクセスとは、液体供給部材から流路へ液体を供給するために供給口を構成する部分の流路部材と液体供給部材とが接触することをいい、供給口への液体供給部材の挿入などを含んでいる。また、バランス保持位置へのアクセスとは、バランス保持部材が流路部材のバランス保持位置に接触することをいい、当接、挿入などを含んでいる。
【０００７】
バランス保持位置は、流路部材の短手方向の中心に対して供給口と逆側に配置されているので、液体供給部材が流路部材と接触することによる流路部材の短手方向の供給口側への傾きがバランス保持部材のバランス保持位置へのアクセスによりキャンセルされ、流路部材の傾きを抑制することができる。
【０００８】
なお、本発明の液体供給装置のバランス保持位置は、前記流路部材の短手方向の中心に対して前記供給口と対象の位置に配置されていることにより、バランスよくアクセス時における流路部材の傾きをキャンセルすることができる。
【０００９】
また、本発明の液体供給装置は、前記供給口が複数形成されると共に、各々の前記供給口と連通する前記流路が複数構成され、１の前記供給口に対する前記バランス保持位置に他の前記供給口が配置されていること、を特徴とすることもできる。
【００１０】
このように、流路部材の短手方向の中心に対して１の供給口と対象の位置に他の供給口が配置されていることにより、１の供給口に対して他の供給口がバランス保持位置となり、両方の供給口へ同時にアクセスすることにより、流路部材の短手方向の傾きを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の液体供給装置は、前記液体供給部材が複数備えられ、１の前記液体供給部材に対して、他の前記液体供給部材が前記バランス保持部材となること、を特徴とすることもできる。
【００１２】
このように、液体供給部材がバランス保持部材としての機能を兼ね備えさせることができる。
【００１３】
また、本発明の液体供給装置は、前記１の液体供給部材と、前記他の液体供給部材とで、同時に対応する各々の前記流路へ液体の供給を行うこと、を特徴とすることもできる。
【００１４】
このように、１の供給口と他の供給口への液体供給を同時に行うことにより、効率よく液体供給できると共に、流路部材の短手方向の傾きを抑制することができる。
【００１５】
本発明の第２の態様の光学式バイオセンサーは、上面の短手方向の中心から外れた位置に形成された供給口と連通する流路が構成され、流路内にリガンドが固定された流路部材と、前記供給口にアクセスして前記流路へ液体を供給する液体供給部材と、前記液体供給部材が前記供給口へアクセスする際に、前記流路部材の短手方向の中心に対して前記供給口と逆側に配置されたバランス保持位置に、前記液体供給部材と同方向からアクセスするバランス保持部材と、前記流路内のリガンドへ向かって光を入射させることにより、前記リガンドと前記流路へ供給されるアナライトとの結合状態を測定する測定手段と、を備えている。
【００１６】
上記光学式バイオセンサーでは、測定手段により流路内に固定されたリガンドと、流路へ供給されるアナライトとの結合状態が測定される。測定は、流路内のリガンドへ向かって光を入射させることにより行われる。このような、光学式バイオセンサーとしては、屈折率計、吸光度計、旋光計等を用いたバイオセンサー、全反射減衰を利用したバイオセンサーなどがある。
【００１７】
本発明によれば、液体供給部材が供給口へアクセスする際に、バランス保持部材が液体供給部材と同方向からバランス保持位置にアクセスし、バランス保持位置は、流路部材の短手方向の中心に対して供給口と逆側に配置されているので、液体供給部材が流路部材と接触することによる流路部材の短手方向の供給口側への傾きがバランス保持部材のバランス保持位置へのアクセスによりキャンセルされ、流路部材の傾きを抑制することができる。したがって、より正確な測定を行うことができる。
【００１８】
なお、前記光学式バイオセンサーは、リガンドの固定される平坦面が形成された誘電体ブロックをさらに備え、前記誘電体ブロックの前記平坦面上にリガンドが固定されると共に前記流路部材が密着されて前記流路が構成され、前記測定手段は、前記平坦面の前記流路部材が配置されている側と逆側の面へ光ビームを入射させることにより発生する全反射減衰を利用して、前記リガンドと前記流路へ供給されるアナライトとの結合状態を測定すること、を特徴とすることもできる。
【００１９】
上記構成の全反射減衰を用いた光学式バイオセンサーに、本発明は好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は上記構成としたので、液体供給部材の流路へのアクセス時における、流路部材の傾きを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
本発明バイオセンサー１０は、金属膜の表面に発生する表面プラズモン共鳴を利用して、リガンドＤとアナライトＡとの相互作用を測定する、いわゆる表面プラズモンセンサーである。
【００２３】
図１に示すように、バイオセンサー１０は、トレイ保持部1２、搬送部1４、容器載置台１６、液体吸排部２０、光学測定部５４、及び、制御部６０を備えている。
【００２４】
トレイ保持部1２は、載置台1２Ａ、及び、ベルト1２Ｂを含んで構成されている。載置台1２Ａは、矢印Ｙ方向に架け渡されたベルト１２Ｂに取り付けられており、ベルト１２Ｂの回転により矢印Ｙ方向に移動可能とされている。載置台１２Ａ上には、トレイＴが載置される。トレイＴには、センサースティック４０が収納されている。センサースティック４０は、リガンドＤの固定されるチップであり、詳細については後述する。載置台１２Ａの下には、センサースティック４０を後述するスティック保持部材１４Ｃの位置まで押し上げる、押上機構１２Ｄが配置されている。
【００２５】
センサースティック４０は、図２及び図３に示すように、誘電体ブロック４２、流路部材４４、保持部材４６、接着部材４８、及び、蒸発防止部材４９、で構成されている。
【００２６】
誘電体ブロック４２は、光ビームに対して透明な透明樹脂等で構成されており、断面が台形の棒状とされたプリズム部４２Ａ、及び、プリズム部４２Ａの両端部にプリズム部４２Ａと一体的に形成された被保持部４２Ｂを備えている。プリズム部４２Ａの互いに平行な２面の内の広い側の上面には、図４にも示すように金属膜５０が形成されている。この金属膜５０上に、バイオセンサー１０で解析するリガンドＤが固定される。誘電体ブロック４２は、いわゆるプリズムとして機能し、バイオセンサー１０での測定の際には、プリズム部４２Ａの対向する互いに平行でない２つの側面の内の一方から光ビームが入射され、他方から金属膜５０との界面で全反射された光ビームが出射される。
【００２７】
金属膜５０の表面には、図４に示すように、リンカー層５０Ａが形成されている。リンカー層５０Ａは、リガンドＤを金属膜５０上に固定化するための層である。後述する測定用流路４３Ａに対応するリンカー層５０Ａ上には、リガンドＤが固定されている。
【００２８】
プリズム部４２Ａの両側面には、上側の端辺に沿って保持部材５２と係合される係合凸部４２Ｃが、下側の端辺に沿ってプリズム部４２Ａの上面と垂直な仮想面の延長上に構成される垂直凸部４２Ｄが、各々７箇所に形成されている。また、誘電体ブロック４２の下面の長手方向に沿った中央部には、係合溝４２Ｅが形成されている。
【００２９】
流路部材４４は、誘電体ブロック４２よりもわずかに狭幅の直方体状とされ、図３に示すように、誘電体ブロック４２の金属膜５０上に３個並べて配置され金属膜５０と密着されている。各々の流路部材４４の下面には、図６に示すように、略Ｓ字状と逆Ｓ字状の２本の流路溝４４Ａが形成されており、上面に形成された対応する供給口４５Ａ及び排出口４５Ｂと連通されて、金属膜５０との間に、測定用流路４３Ａ、参照用流路４３Ｂが構成されている（以下、測定用流路４３Ａに対応する供給口を「測定用供給口４５Ｓ」、排出口を「測定用排出口４５Ｔ」、参照用流路４３Ｂに対応する供給口を「参照用供給口４５Ｒ」、排出口を「参照用排出口４５Ｑ」という）。測定用供給口４５Ｓは、流路部材４４の短手方向の中央線ＣＬから外れた位置に形成され、参照用供給口４５Ｒは、測定用供給口４５Ｓと、中央線ＣＬに対して対象の位置に形成されている。また、測定用排出口４５Ｔも中央線ＣＬから外れた位置に形成され、参照用排出口４５Ｑも、測定用排出口４５Ｔと、中央線ＣＬに対して対象の位置に形成されている。
【００３０】
流路部材４４の側壁には、保持部材４６の内側の図示しない凹部に圧入されて保持部材４６との密着性を確保するための凸部４４Ｂが形成されている。
【００３１】
測定用流路４３Ａを構成する金属膜５０の表面（以下「測定領域Ｅ１」という）には、リガンドＤが固定され、参照用流路４３Ｂを構成する金属膜５０の表面（以下「参照領域Ｅ２」という）にはリガンドＤは固定されない。測定領域Ｅ１からリガンドＤとアナライトとの相互作用を示す信号を取得し、参照領域Ｅ２からは、センサースティック４０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補正を行うための参照信号を取得する。
【００３２】
保持部材４６は、長尺とされ、上面板４６Ａ及び２枚の側面板４６Ｂで構成されている。側面板４６Ｂには、誘電体ブロック４２の係合凸部４２Ｃと係合される係合孔４６Ｃが形成されている。保持部材４６は、６個の流路部材４４を間に挟んで係合孔４６Ｃと係合凸部４２Ｃとが係合されて、誘電体ブロック４２に取り付けられる。これにより、流路部材４４は、誘電体ブロック４２に取り付けられる。上面板４６Ａには、流路部材４４の供給口４５Ａ及び排出口４５Ｂと対向する位置に、流路部材４４に向けて狭くなるテーパー状のピペット挿入孔４６Ｄが形成されている。また、隣り合うピペット挿入孔４６Ｄとピペット挿入孔４６Ｄとの間には、位置決め用のボス４６Ｅが形成されている。
【００３３】
保持部材４６の上面には、蒸発防止部材４９が接着部材４８を介して接着されている。接着部材４８のピペット挿入孔４６Ｄと対向する位置にはピペット挿入用の孔４８Ｄが形成され、ボス４６Ｅと対向する位置には位置決め用の孔４８Ｅが形成されている。また、蒸発防止部材４９のピペット挿入孔４６Ｄと対向する位置には十字状の切り込みであるスリット４９Ｄが形成され、ボス４６Ｅと対向する位置には位置決め用の孔４９Ｅが形成されている。ボス４６Ｅを孔４８Ｅ及び４９Ｅに挿通させて、蒸発防止部材４９を保持部材５２の上面に接着することにより、蒸発防止部材４９のスリット４９Ｄと流路部材４４の供給口４５Ａ及び排出口４５Ｂとが対向するように構成される。ピペットチップＣＰの非挿入時には、スリット４９Ｄ部分が供給口４５Ａを覆い、測定用流路４３Ａ、参照用流路４３Ｂに供給されている液体の蒸発が防止される。
【００３４】
図１に示すように、バイオセンサー１０の搬送部１４は、上部ガイドレール１４Ａ、下部ガイドレール１４Ｂ、及び、スティック保持部材１４Ｃ、を含んで構成されている。上部ガイドレール１４Ａ及び下部ガイドレール１４Ｂは、トレイ保持部１２及び光学測定部５４の上部で、矢印Ｙ方向と直交する矢印Ｘ方向に水平に配置されている。上部ガイドレール１４Ａには、スティック保持部材１４Ｃが取り付けられている。スティック保持部材１４Ｃは、センサースティック４０の両端部の被保持部４２Ｂを保持可能とされていると共に、上部ガイドレール１４Ａに沿って移動可能とされている。スティック保持部材１４Ｃに保持されたセンサースティック４０の係合溝４２Ｅと下部ガイドレール１４Ｂとが係合され、スティック保持部材１４Ｃが矢印Ｘ方向に移動することにより、センサースティック４０が光学測定部５４上の測定部５６に搬送される。また、測定部５６には、測定時にセンサースティック４０を押さえる押さえ部材５８が備えられている。押さえ部材５８は、図示しない駆動機構によりＺ方向に移動可能とされ、測定部５６に配置されたセンサースティック４０を上側から押圧する。
【００３５】
容器載置台１６には、アナライト溶液プレート１７、回収液ストック容器１８、バッファー液ストック容器１９が載置されている。アナライト溶液プレート１７は、マトリクス状に区画されており、各種のアナライト溶液をストック可能とされている。回収液ストック容器１８は、回収容器１８Ａ〜１８Ｅで構成されており、回収容器１８Ａ〜１８Ｅには、後述するピペットチップＣＰを挿入可能な開口Ｋが形成されている。バッファー液ストック容器１９は、複数のストック容器１９Ａ〜１９Ｅで構成されており、回収容器と同様にピペットチップＣＰを挿入可能な開口Ｋが形成されている。
【００３６】
液体吸排部２０は、上部ガイドレール１４Ａ、及び、ガイドレール１６Ｂよりも上方で、矢印Ｙ方向に架け渡された横断レール２２、及び、ヘッド２４を含んで構成されている。横断レール２２は、図示しない駆動機構により、矢印Ｘ方向移動可能とされている。また、ヘッド２４は、横断レール２２に取り付けられ、矢印Ｙ方向に移動可能とされている。また、ヘッド２４は、図示しない駆動機構により、鉛直方向（矢印Ｚ方向）にも移動可能とされている。
【００３７】
ヘッド２４は、図７に示すように、４本のピペット部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄを備えている。各ピペット部２４Ａ〜２４Ｄは、先端に小孔が形成された略円錐筒状をなしており、各々の間隔が測定用供給口４５Ｓ、測定用排出口４５Ｔ、参照用供給口４５Ｒ、参照用排出口４５Ｑの間隔に対応するように設けられている。ピペット部２４Ａ〜２４Ｄの各々には、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制御される。また、ヘッド２４には、各ピペット部２４Ａ〜２４Ｄ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。これにより、各ピペット部２４Ａ〜２４Ｄは、Ｚ方向の高さを個々に制御することができる。
【００３８】
また、ピペット部２４Ａ〜２４Ｄには、先端部にピペットチップＣＰが取り付けられている。ピペットチップＣＰは、図示しないピペットチップストッカーに多数ストックされており、必要に応じて交換可能とされている。
【００３９】
なお、本実施形態においてはセンサースティック４０からの液体排出もピペットチップＣＰにより行われるが、ピペットチップの代わりに、排出口４５Ｂに吸引チューブを接続して、ポンプにより液体の排出を行ってもよい。
【００４０】
光学測定部５４は、図８に示すように、光源５４Ａ、第１光学系５４Ｂ、第２光学系５４Ｃ、受光部５４Ｄ、信号処理部５４Ｅ、を含んで構成されている。光源５４Ａからは、発散状態の光ビームＬが出射される。光ビームＬは、第１光学系５４Ｂを介して、２本の光ビームＬ１、Ｌ２となり、測定部５６に配置された誘電体ブロック４２の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２に入射される（図５参照）。測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において、光ビームＬ１、Ｌ２は、金属膜５０と誘電体ブロック４２との界面に対して種々の入射角成分を含み、かつ全反射角以上の角度で入射される。光ビームＬ１、Ｌ２は、誘電体ブロック４２と金属膜５０との界面で全反射される。全反射された光ビームＬ１、Ｌ２も、種々の反射角成分をもって反射される。この全反射された光ビームＬ１、Ｌ２は、第２光学系５４Ｃを経て受光部５４Ｄで受光されて、各々光電変換され、光検出信号が信号処理部５４Ｅへ出力される。信号処理部５４Ｅでは、入力された光検出信号に基づいて所定の処理が行なわれ、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２の全反射減衰角のデータ（以下「全反射減衰角データ」という）が求められる。この全反射減衰角データが制御部６０へ出力される。
【００４１】
制御部６０は、バイオセンサー１０の全体を制御する機能を有し、図８に示すように、光源５４Ａ、信号処理部５４Ｅ、及び、バイオセンサー１０の図示しない駆動系と接続されている。制御部６０は、図９示すように、バスＢを介して互いに接続される、ＣＰＵ６０Ａ、ＲＯＭ６０Ｂ、ＲＡＭ６０Ｃ、メモリ６０Ｄ、及び、インターフェースＩ／Ｆ６０Ｅ、を有し、各種の情報を表示する表示部６２、各種の指示、情報を入力するための入力部６４と接続されている。
【００４２】
メモリ６０Ｄには、バイオセンサー１０を制御するための各種プログラムや、各種データが記録されている。
【００４３】
次に、バイオセンサー１０での、測定について説明する。
【００４４】
バイオセンサー１０の載置台１２Ａには、リガンドＤが固定化され、測定用流路４３Ａ５に保存液Ｃが充填されたセンサースティック４０入りのトレイがセットされている。また、アナライト溶液プレート１７、バッファー液ストック容器１９には、所定のアナライト溶液、バッファー液、がセットされている。
【００４５】
まず、押上機構１２Ｄにより、１のセンサースティック４０がスティック保持部材１４Ｃの位置まで押し上げられ、スティック保持部材１４Ｃにより保持される。そして、スティック保持部材１４Ｃは、センサースティック４０を保持したまま下部ガイドレール１４Ｂに沿って移動して、センサースティック４０を測定部５６へ搬送する。測定部５６へ搬送されたセンサースティック４０は、所定の測定位置に位置決めされて押さえ部材５８により、上部から押圧され固定される。
【００４６】
入力部６４から測定開始の指示が入力されると、制御部６０では、図１０に示す測定処理が実行される。
【００４７】
まず、ステップＳ１２で、光源５４Ａへ光ビームＬの出射指示信号を出力する。これにより、光源５４Ａから光ビームＬが出射される。出射された光ビームＬは、第１光学系５４Ｂで２本の光ビームＬ１、Ｌ２となり、測定領域Ｅ１、参照領域Ｅ２へ各々入射される。また、ステップＳ１４で、受光部５４Ｄ及び信号処理部５４Ｅへ、作動指示信号を出力する。これにより、測定領域Ｅ１、参照領域Ｅ２で全反射され第２光学系５４Ｃを経た光ビームＬ１、Ｌ２は、受光部５４Ｄで受光され、受光された光は、測定領域Ｅ１、参照領域Ｅ２毎に光電変換されて光検出信号が信号処理部５４Ｅへ出力される。信号処理部５４Ｅでは、光検出信号に所定の処理が加えられ、全反射減衰角データが生成され、制御部６０へ出力される。
【００４８】
制御部６０では、ステップＳ１６で、所定時間経過したかどうかを判断し、所定時間の経過後、ステップＳ１８で、入力された全反射減衰角データをメモリ６０Ｄへ記憶する。そして、ステップＳ２０で、測定領域Ｅ１からの光検出信号により得られる全反射減衰角データを、参照領域Ｅ２からの光検出信号により得られる全反射減衰角データで補正して、リガンドＤとアナライト溶液ＹＡ中のアナライトＡとの結合状態を示す結合状態データを生成する。そして、ステップＳ２２で、結合状態データを表示部６２へ出力する。これにより、所定時間毎の結合状態データがメモリ６０Ｄへ記憶されると共に、表示部６２へ表示される。この測定処理は、測定処理終了信号を受けるまで継続される。
【００４９】
一方、入力部６４からアナライト供給開始の指示が入力されると、液体吸排部２０が駆動して、測定用供給口４５Ｓ、及び、参照用供給口４５Ｒへアナライト溶液ＹＡが供給される。
【００５０】
詳細を説明すると、まず、ヘッド２４がアナライト溶液ＹＡのセットされたアナライト溶液プレート１７の上部に移動し、ピペット部２４Ａ、２４Ｃが下側に長く、ピペット部２４Ｂ、２４Ｄが短くなるように段差がつけられる。そして、ヘッド２４を下降させて、ピペット部２４Ａに取り付けられているピペットチップＣＰＡ、ピペット部２４Ｃに取り付けられているピペットチップＣＰＣの先端をアナライト溶液ＹＡが貯留されたセルへ挿入し、ピペットチップＣＰＡ、ＣＰＣ内にアナライト溶液ＹＡを吸引する。
【００５１】
次に、ヘッド２４を上昇させて測定部５６の上部に移動させ、ピペット部２４Ａ〜２４Ｄが同じ高さになるように長さを調整する（図７（Ａ）参照）。そして、ヘッド２４を下降させて、ピペット部２４Ａ側のピペットチップＣＰＡの先端を測定用供給口４５Ｓへ挿入し、ピペット部２４Ｂ側のピペットチップＣＰＢの先端を測定用排出口４５Ｔへ挿入し、ピペット部２４Ｃ側のピペットチップＣＰＣの先端を参照用供給口４５Ｒへ挿入し、ピペット部２４Ｄ側のピペットチップＣＰＤの先端を参照用排出口４５Ｑへ挿入する（図１１参照）。このように、４本のピペットチップを同時に差し込むことにより、ピペットチップＣＰＡにより流路部材４４へ加えられる力がピペットチップＣＰＣによりキャンセルされ、ピペットチップＣＰＢにより流路部材４４へ加えられる力がピペットチップＣＰＤによりキャンセルされる。これは、ピペットチップＣＰＡとピペットチップＣＰＣ、及び、ピペットチップＣＰＢとピペットチップＣＰＤとが、中心線ＣＬを挟んで対象の位置にアクセスしているためである。
【００５２】
したがって、ピペットチップＣＰＡのみを測定用供給口４５Ｓへアクセスさせたり、ピペットチップＣＰＡとピペットチップＣＰＣ（測定用排出口４５Ｔへ）をアクセスさせたりする場合と比較して、センサースティック４０の傾きを抑制することができる。
【００５３】
例えば、ピペットチップＣＰＡとピペットチップＣＰＣのみをアクセスさせた場合には、ノイズが５０ＲＵであったのに対し、４本のピペットチップＣＰＡ〜ＣＰＤを同時にアクセスさせた場合には、ノイズが１ＲＵ以下に減少するという効果が得られた。
【００５４】
その後、ピペットチップＣＰＡから測定用流路４３Ａへアナライト溶液ＹＡを注入すると共に、ピペットチップＣＰＢで測定用流路４３Ａから押し出される保存液を吸引し、ピペットチップＣＰＣから参照用流路４３Ｂへアナライト溶液ＹＡを注入すると共に、ピペットチップＣＰＢで測定用流路４３Ａから押し出される保存液を吸引する。これにより、測定用流路４３ＡのリガンドＤへアナライト溶液ＹＡが供給されると共に、参照用流路４３Ｂへもアナライト溶液ＹＡが供給される。そして、リガンドＤとアナライトＡとが結合する場合には、表示部６２に、例えば、図１２に示すような反応曲線Ｓ１が出力されて、反応状態を測定することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、測定用流路４３Ａ及び参照用流路４３Ｂへアナライト溶液ＹＡを同時に注入したが、必ずしも同時に注入する必要はなく、ピペットチップの差し込みは同時に行って、一方の流路ずつアナライト溶液ＹＡを供給してもよい。特に、同時に注入することにより、注入時間を短くすることができ、測定のハイスループットを実現することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、液体供給用のピペット部を４本設けたが、供給口用と排出口用の２本としてもよい。この場合には、図１３に示すように、ピペット部２５を挟んでセンサースティック４０の短手方向両側に、ピペット部２４がピペットチップＣＰＡ、ＣＰＢを装着した状態で供給口、排出口へアクセスする時と同じ長さのバランス保持部材２７を設ける（バランス保持部材２７は４本になる）。そして、図１４（Ａ）に示すように、測定用流路４３Ａへアナライト溶液ＹＡを供給する際には、ピペットチップＣＰＡ、ＣＰＢを測定用供給口４５Ｓ、測定用排出口４５Ｔへ差し込み、中央線ＣＬを挟んで対象位置にある２本のバランス保持部材２７Ａを参照用供給口４５Ｒ、参照用排出口４５Ｑへ差し込む。参照用流路４３Ｂへアナライト溶液ＹＡを供給する際には、ピペットチップＣＰＡ、ＣＰＢを参照用供給口４５Ｒ、参照用排出口４５Ｑへ差し込み、中央線ＣＬを挟んで対象位置にある２本のバランス保持部材２７Ｂを測定用供給口４５Ｓ、測定用排出口４５Ｔへ差し込む。このようにして、バランス保持部材２７を用いることにより、センサースティック４０の短手方向の傾きを抑制することもできる。
【００５７】
また、本実施形態では、流路溝４４Ａは流路部材４４の長尺方向に伸びる略Ｓ字状と逆Ｓ字状の２本とされた例について説明したが、流路溝４４Ａが、図１５（Ａ）に示すように、流路部材４４の長尺方向に沿った直線状の２本の場合であっても、図１５（Ｂ）に示すように、互いに流路部材４４の外側に向かって開いたくの字と逆くの字形状の２本であっても、本発明はセンサースティック４０の短手方向の傾きを抑制するために有効である。
【００５８】
また、本実施形態では、バイオセンサーとして、表面プラズモンセンサーを一例として説明したが、バイオセンサーとしては、表面プラズモンセンサーに限定されるものではない。その他の例えば、屈折率計、吸光度計、旋光計等を用いた光学式バイオセンサー、表面プラズモンセンサー以外で全反射減衰を利用したバイオセンサーに、本発明は適用することができる。
【００５９】
また、全反射減衰を利用する他のバイオセンサーとしては、漏洩モード検出器をあげることができる。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、表面プラズモン共鳴角と同様に、センサ面上の媒質の屈折率に応じて変化する。この反射光の減衰を検出することにより、前記センサ面上の反応を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施形態のバイオセンサーの全体斜視図である。
【図２】本実施形態のセンサースティックの斜視図である。
【図３】本実施形態のセンサースティックの分解斜視図である。
【図４】本実施形態のセンサースティックの測定用流路部分の断面図である。
【図５】本実施形態のセンサースティックの測定領域及び参照領域へ光ビームが入射している状態を示す図である。
【図６】本実施形態の流路部材を下側からみた平面図である。
【図７】本実施形態のピペット部の側面図である。
【図８】本実施形態のバイオセンサーの光学測定部付近の概略図である。
【図９】本実施形態の制御部とその周辺の概略ブロック図である。
【図１０】本実施形態の測定処理のフローチャートである。
【図１１】本実施形態のバイオセンサーでの測定時において、４本のピペットチップが同時に差し込まれた状態を示す図である。
【図１２】本実施形態での測定結果の一例を示すグラフである。
【図１３】本実施形態のアナライト供給回収処理のフローチャートである。
【図１４】本実施形態のバイオセンサーの液体吸排部の変形例を示す図である。
【図１５】本実施形態の測定用流路及び参照用流路の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ バイオセンサー
２０ 液体吸排部
４０ センサースティック
４２Ａ プリズム部
４３Ｂ 参照用流路
４３Ａ 測定用流路
４４ 流路部材
４５Ｒ 参照用供給口
４５Ｑ 参照用排出口
４５Ｓ 測定用供給口
４５Ｔ 測定用排出口
５０ 金属膜
５２ 保持部材
５４ 光学測定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面の短手方向の中心から外れた位置に形成された供給口と連通する流路が構成された流路部材の前記供給口にアクセスして前記流路へ液体を供給する液体供給部材と、
前記液体供給部材が前記供給口へアクセスする際に、前記流路部材の短手方向の中心に対して前記供給口と逆側に配置されたバランス保持位置に、前記液体供給部材と同方向からアクセスするバランス保持部材と、
を備えた液体供給装置。
【請求項２】
前記バランス保持位置が前記流路部材の短手方向の中心に対して前記供給口と対象の位置に配置されていること、を特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
【請求項３】
前記供給口が複数形成されると共に、各々の前記供給口と連通する前記流路が複数構成され、
１の前記供給口に対する前記バランス保持位置に他の前記供給口が配置されていること、を特徴とする請求項２に記載の液体供給装置。
【請求項４】
前記液体供給部材が複数備えられ、
１の前記液体供給部材に対して、他の前記液体供給部材が前記バランス保持部材となること、を特徴とする請求項３に記載の液体供給装置。
【請求項５】
前記１の液体供給部材と、前記他の液体供給部材とで、同時に対応する各々の前記流路へ液体の供給を行うこと、を特徴とする請求項４に記載の液体供給装置。
【請求項６】
上面の短手方向の中心から外れた位置に形成された供給口と連通する流路が構成され、流路内にリガンドが固定された流路部材と、
前記供給口にアクセスして前記流路へ液体を供給する液体供給部材と、
前記液体供給部材が前記供給口へアクセスする際に、前記流路部材の短手方向の中心に対して前記供給口と逆側に配置されたバランス保持位置に、前記液体供給部材と同方向からアクセスするバランス保持部材と、
前記流路内のリガンドへ向かって光を入射させることにより、前記リガンドと前記流路へ供給されるアナライトとの結合状態を測定する測定手段と、
を備えた光学式バイオセンサー。
【請求項７】
リガンドの固定される平坦面が形成された誘電体ブロックをさらに備え、
前記誘電体ブロックの前記平坦面上にリガンドが固定されると共に前記流路部材が密着されて前記流路が構成され、
前記測定手段は、前記平坦面の前記流路部材が配置されている側と逆側の面へ光ビームを入射させることにより発生する全反射減衰を利用して、前記リガンドと前記流路へ供給されるアナライトとの結合状態を測定すること、
を特徴とする請求項６に記載の光学式バイオセンサー。
【請求項１】
上面の短手方向の中心から外れた位置に形成された供給口と連通する流路が構成された流路部材の前記供給口にアクセスして前記流路へ液体を供給する液体供給部材と、
前記液体供給部材が前記供給口へアクセスする際に、前記流路部材の短手方向の中心に対して前記供給口と逆側に配置されたバランス保持位置に、前記液体供給部材と同方向からアクセスするバランス保持部材と、
を備えた液体供給装置。
【請求項２】
前記バランス保持位置が前記流路部材の短手方向の中心に対して前記供給口と対象の位置に配置されていること、を特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
【請求項３】
前記供給口が複数形成されると共に、各々の前記供給口と連通する前記流路が複数構成され、
１の前記供給口に対する前記バランス保持位置に他の前記供給口が配置されていること、を特徴とする請求項２に記載の液体供給装置。
【請求項４】
前記液体供給部材が複数備えられ、
１の前記液体供給部材に対して、他の前記液体供給部材が前記バランス保持部材となること、を特徴とする請求項３に記載の液体供給装置。
【請求項５】
前記１の液体供給部材と、前記他の液体供給部材とで、同時に対応する各々の前記流路へ液体の供給を行うこと、を特徴とする請求項４に記載の液体供給装置。
【請求項６】
上面の短手方向の中心から外れた位置に形成された供給口と連通する流路が構成され、流路内にリガンドが固定された流路部材と、
前記供給口にアクセスして前記流路へ液体を供給する液体供給部材と、
前記液体供給部材が前記供給口へアクセスする際に、前記流路部材の短手方向の中心に対して前記供給口と逆側に配置されたバランス保持位置に、前記液体供給部材と同方向からアクセスするバランス保持部材と、
前記流路内のリガンドへ向かって光を入射させることにより、前記リガンドと前記流路へ供給されるアナライトとの結合状態を測定する測定手段と、
を備えた光学式バイオセンサー。
【請求項７】
リガンドの固定される平坦面が形成された誘電体ブロックをさらに備え、
前記誘電体ブロックの前記平坦面上にリガンドが固定されると共に前記流路部材が密着されて前記流路が構成され、
前記測定手段は、前記平坦面の前記流路部材が配置されている側と逆側の面へ光ビームを入射させることにより発生する全反射減衰を利用して、前記リガンドと前記流路へ供給されるアナライトとの結合状態を測定すること、
を特徴とする請求項６に記載の光学式バイオセンサー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−１２７５３５（Ｐ２００７−１２７５３５Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２０７３４（Ｐ２００５−３２０７３４）
【出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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