測定装置
【課題】検体物質への泡の付着による測定精度の低下を抑制することができる測定装置を提供する。
【解決手段】
ピペットチップＣＰの排出口を測定チップ５０に設けられた供給口に挿入させて貯留された溶液を排出口から供給口に移動させることにより液体流路５５に対して溶液を供給する際に、溶液を、液体流路５５内において排出口の先端部に形成された空気層よりも溶液が速く移動して当該溶液が当該空気層の下側を流れる第１速度で移動させた後に、第１速度よりも遅い第２速度で移動させる速度パターンを含んだ所定の速度パターンで溶液を排出口から供給口に所定期間だけ移動させる。
【解決手段】
ピペットチップＣＰの排出口を測定チップ５０に設けられた供給口に挿入させて貯留された溶液を排出口から供給口に移動させることにより液体流路５５に対して溶液を供給する際に、溶液を、液体流路５５内において排出口の先端部に形成された空気層よりも溶液が速く移動して当該溶液が当該空気層の下側を流れる第１速度で移動させた後に、第１速度よりも遅い第２速度で移動させる速度パターンを含んだ所定の速度パターンで溶液を排出口から供給口に所定期間だけ移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置に係り、特に、液体が流通可能に液体流路が形成され、当該液体流路内の底面に測定対象とする検体物質が付着された測定チップを備えた測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液体が流通可能に液体流路が形成され、当該液体流路内の底面に測定対象とする検体物質が付着された測定チップの前記液体流路に対して、様々な溶液を各々個別に供給して検体物質の反応状態を検出することにより、当該検体物質の特性を測定する測定装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、液体流路に様々な溶液を各々個別に供給し、検体物質が付着した付着部分の界面に対して光ビームを種々の角度で入射させて界面で全反射した光ビームの反射角度毎の光強度分布を検出し、検出した光強度分布から表面プラズモン共鳴現象（Surface Plasmon Resonance：ＳＰＲ）による全反射減衰の発生によって暗線が発生した反射角度を検出することにより、検体物質の特性を測定する測定装置が開示されている。
【０００４】
ところで、この種の測定装置では、図１５に示すように、液体流路内の溶液を他の種類の溶液に入れ替えてようとして溶液を流した場合、液体流路内における溶液の速度分布は、層流状態となり、液体流路内の壁面に近いほど溶液の速度が遅くなる。
【０００５】
このため、この種の測定装置では、液体流路内の溶液を入れ替える場合に、図１６に示すように、一定速度で所定期間（例えば、５秒）だけ溶液を流すことによって、液体流路内の溶液の入れ替えを行っている。
【特許文献１】特開２００６−９８３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば、図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、２本のピペットを用いて、溶液Ｂが貯留された一方のピペットから溶液Ｂを液体流路に上記一定速度で上記所定期間だけ供給すると共に、他方のピペットで液体流路から溶液Ａを吸引させて液体流路内の溶液を溶液Ａから溶液Ｂに入れ替えるものとした場合、ピペット先端部には空気を入れない方式であって、多くの場合は空気層は混入しないが、何回もの送液をおこなっている間には、溶液の表面張力などの影響により一方のピペットの先端部に空気層が形成されてしまい、当該空気層が液体流路内に混入して検体物質に泡が付着して測定装置の測定精度が低下してしまう場合がある、という問題点があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、検体物質への泡の付着による測定精度の低下を抑制することができる測定装置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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、液体を供給するための供給口と当該供給口より供給された液体が流れる液体流路が設けられ、当該液体流路内の底面に測定対象とする検体物質が付着される流路部材と、前記検体物質の特性の測定に用いる溶液を貯留すると共に、当該溶液を排出するための排出口が前記供給口に挿入可能に形成された貯留手段と、前記排出口を前記供給口に挿入させて前記貯留手段に貯留された前記溶液を前記排出口から前記供給口に移動させることにより前記液体流路に対して前記溶液を供給する供給手段と、前記液体流路に対して前記溶液を供給する際に、前記溶液を、前記液体流路内において、前記排出口を前記供給口に挿入した際に前記排出口の先端部に形成された空気層よりも前記溶液が速く移動して当該溶液が当該空気層の下側を流れる第１速度で移動させた後に、前記第１速度よりも遅い第２速度で移動させる速度パターンを含んだ所定の速度パターンで前記溶液を前記排出口から前記供給口に所定期間だけ移動させるように前記供給手段を制御する制御手段と、を備えている。
【０００９】
請求項１記載の発明は、流路部材に液体を供給するための供給口と当該供給口より供給された液体が流れる液体流路が設けられており、当該流路部材にの液体流路内の底面に測定対象とする検体物質が付着される。そして、貯留手段により、前記検体物質の特性の測定に用いる溶液が貯留されると共に、当該貯留手段に当該溶液を排出するための排出口が前記供給口に挿入可能に形成されており、供給手段により、排出口を供給口に挿入させて貯留手段に貯留された溶液を排出口から供給口に移動させることにより液体流路に対して溶液が供給される。
【００１０】
そして、本発明は、制御手段により、液体流路に対して溶液を供給する際に、溶液を、液体流路内において、排出口を供給口に挿入した際に排出口の先端部に形成された空気層よりも溶液が速く移動して当該溶液が当該空気層の下側を流れる第１速度で移動させた後に、第１速度よりも遅い第２速度で移動させる速度パターンを含んだ所定の速度パターンで溶液を排出口から供給口に所定期間だけ移動させるように供給手段が制御される。
【００１１】
このように請求項１記載の発明によれば、排出口を供給口に挿入させて貯留された溶液を排出口から供給口に移動させることにより液体流路に対して溶液を供給する際に、溶液を、液体流路内において排出口の先端部に形成された空気層よりも溶液が速く移動して当該溶液が当該空気層の下側を流れる第１速度で移動させた後に、第１速度よりも遅い第２速度で移動させる速度パターンを含んだ所定の速度パターンで溶液を排出口から供給口に所定期間だけ移動させるように制御しているので、検体物質への泡の付着による測定精度の低下を抑制することができる。
【００１２】
なお、本発明は、請求項２記載の発明ように、前記排出口から前記溶液を前記第１速度で移動させる期間が、少なくとも前記空気層が前記液体流路内の前記検体物質の付着領域を通過する期間であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、請求項３記載の発明ように、前記所定期間が、前記液体流路内の底面近傍の溶液が当該液体流路の断面の中央部へ拡散するのに要する期間であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本発明によれば、排出口を供給口に挿入させて貯留された溶液を排出口から供給口に移動させることにより液体流路に対して溶液を供給する際に、溶液を、液体流路内において排出口の先端部に形成された空気層よりも溶液が速く移動して当該溶液が当該空気層の下側を流れる第１速度で移動させた後に、第１速度よりも遅い第２速度で移動させる速度パターンを含んだ所定の速度パターンで溶液を排出口から供給口に所定期間だけ移動させるように制御しているので、検体物質への泡の付着による測定精度の低下を抑制することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
本実施の形態に係る測定装置としてのバイオセンサー１０は、金属膜の表面に発生する表面プラズモン共鳴現象を利用して、タンパクＴａと試料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。
【００１７】
図１〜図４に示すように、バイオセンサー１０は、下部筐体１１及び上部筐体１２を備えている。上部筐体１２は、断熱部材で構成されており、バイオセンサー１０の上半分全体を覆っている。上部筐体１２内と、外部及び下部筐体１１内との間は、断熱されている。上部筐体１２の手前側は、上方へ開放可能とされており、把手１３が取り付けられている。上部筐体１２の外側には、ディスプレイ１４及び入力部１６が設置されている。
【００１８】
図２は、上部筐体１２を取り去って、図１の奥側からみたバイオセンサー１０の内部を示す図であり、図３は筐体の内部を上面からみた図、図４は図２の手前側からみた内部の側面図である。
【００１９】
上部筐体１２の内部には、分注ヘッド２０、測定部３０、試料ストック部４０、ピペットチップストック部４２、バッファストック部４４、保冷部４６、測定チップストック部４８、ラジエータ６０、ラジエータ送風ファン６２、水平方向送風ファン６４が備えられている。
【００２０】
試料ストック部４０は、試料積層部４０Ａ及び試料セット部４０Ｂで構成されている。試料積層部４０Ａには、個々のセルに検体物質の特性の測定に用いる試料として各々異なるアナライト溶液をストックする試料プレート４０Ｐが、Ｚ方向（鉛直方向）に積層されて収容されている。試料セット部４０Ｂには、１枚の試料プレート４０Ｐが、図示しない搬送機構により試料積層部４０Ａから搬送されてセットされる。
【００２１】
ピペットチップストック部４２は、ピペットチップ積層部４２Ａ及びピペットチップセット部４２Ｂで構成されている。ピペットチップ積層部４２Ａには、複数のピペットチップを保持するピペットチップストッカー４２Ｐが、Ｚ方向に積層されて収容されている。ピペットチップセット部４２Ｂには、１枚のピペットチップストッカー４２Ｐが、図示しない搬送機構によりピペットチップ積層部４２Ａから搬送されてセットされる。
【００２２】
バッファストック部４４は、ボトル収容部４４Ａ及びバッファ供給部４４Ｂで構成されている。ボトル収容部４４Ａには、測定の基準となる基準試料としてのバッファー液が貯留された複数本のボトル４４Ｃが収容されている。バッファ供給部４４Ｂには、バッファプレート４４Ｐがセットされている。バッファプレート４４Ｐは、複数筋に区画されており、各々の区画には濃度の異なるバッファー液が貯留されている。また、バッファプレート４４Ｐの上部には、分注ヘッド２０のアクセス時にピペットチップＣＰが挿入される孔Ｈが構成されている。バッファプレート４４Ｐへは、ホース４４Ｈによりボトル４４Ｃからバッファ液が供給される。
【００２３】
バッファ供給部４４Ｂの隣には、補正用プレート４５が配置され、その隣に保冷部４６が配置されている。補正用プレート４５は、バッファー液の濃度調整を行うためのプレートであり、マトリクス状に複数セルが構成されている。保冷部４６には、冷蔵の必要な試料が配置される。保冷部は低温とされており、この上で試料は低温状態に保たれる。
【００２４】
測定チップストック部４８には、測定チップ収容プレート４８Ｐがセットされている。測定チップ収容プレート４８Ｐには、測定チップ５０が複数本収納されている。
【００２５】
測定チップストック部４８と測定部３０との間には、測定チップ搬送機構４９が備えられている。測定チップ搬送機構４９は、測定チップ５０を両側から挟み込んで保持する保持アーム４９Ａ、回転により保持アーム４９ＡをＹ方向に移動させるボールねじ４９Ｂ、Ｙ方向に配置され、測定チップ５０が載せられる搬送レール４９Ｃ、を含んで構成されている。測定の際には、１本の測定チップ５０が測定チップ搬送機構４９により測定チップ収容プレート４８Ｐから搬送レール４９Ｃ上に載せられ、保持アーム４９Ａにより挟持されつつ測定部３０へ移動してセットされる。
【００２６】
測定チップ５０は、図５及び図６に示すように、誘電体ブロック５２、流路部材５４、及び、保持部材５６、で構成されている。
【００２７】
誘電体ブロック５２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５２Ａ、及び、プリズム部５２Ａの両端部にプリズム部５２Ａと一体的に形成された被保持部５２Ｂを備えている。プリズム部５２Ａの互いに平行な２面の内の広い側の上面には、金属性の薄膜５７が形成されている。誘電体ブロック５２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５２Ａ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、他方から薄膜５７との界面で全反射された光ビームが出射される。
【００２８】
薄膜５７の表面には、測定対象とする検体物質としてタンパクＴａを薄膜５７上に付着させるための、リンカー層５７Ａが形成されている。このリンカー層５７Ａ上にタンパクＴａが付着される。
【００２９】
プリズム部５２Ａの両側面には、上側の端辺に沿って保持部材５６と係合される係合凸部５２Ｃが形成されている。また、プリズム部５２Ａの下側には、側端辺に沿って搬送レール４９Ｃと係合されるフランジ部５２Ｄが形成されている。
【００３０】
図６に示すように、流路部材５４は、６個のベース部５４Ａを備え、ベース部５４Ａの各々に４本の円筒部材５４Ｂが立設されている。ベース部５４Ａは、３個のベース部５４Ａ毎に、立設された円筒部材５４Ｂのうちの１本の上部が連結部材５４Ｄによって連結されている。流路部材５４は、軟質で弾性変形可能な材料、例えば非晶質ポリオフィレンエラストマーで構成されている。このように、流路部材５４を弾性変形可能な材料で構成することにより、誘電体ブロック５２との密着性を高め、誘電体ブロック５２との間に構成される液体流路５５の密閉性を確保している。
【００３１】
保持部材５６は、長尺とされ、上面部材５６Ａ及び２枚の側面板５６Ｂが蓋状に構成された形状とされている。側面板５６Ｂには、誘電体ブロック５２の係合凸部５２Ｃと係合される係合孔５６Ｃ、及び、上記光ビームの光路に対応する部分に窓５６Ｄが形成されている。保持部材５６は、係合孔５６Ｃと係合凸部５２Ｃとが係合されて、誘電体ブロック５２に取り付けられる。流路部材５４は、保持部材５６と一体成形されており、保持部材５６と誘電体ブロック５２の間に配置される。上面部材５６Ａには、流路部材５４の円筒部材５４Ｂに対応する位置に、受部５９が形成されている。受部５９は略円筒状とされている。
【００３２】
ベース部５４Ａには、図７に示すように、底面側に略Ｓ字状の２本の流路溝５４Ｃが形成されている。流路溝５４Ｃは、端部の各々が１の円筒部材５４Ｂの中空部と連通されている。ベース部５４Ａは、底面が誘電体ブロック５２の上面と密着され、流路溝５４Ｃと誘電体ブロック５２の上面との間に構成される空間と前記中空部とで、液体流路５５が構成される。なお、本実施の形態に係る円筒部材５４Ｂの中空部の流路の高さは２００〜５００μｍであり、液体流路５５の容量は、７μｌとされている。
【００３３】
１個のベース部５４Ａには、２本の液体流路５５が構成される。各々の液体流路５５において、円筒部材５４Ｂの上端面に液体流路５５の出入口５３が構成される。
【００３４】
ここで、２本の液体流路５５のうち、１本は測定流路５５Ａとして用いられ、他の１本は参照流路５５Ｒとして用いられる。測定流路５５Ａの薄膜５７上（リンカー層５７Ａ上）にはタンパクＴａを付着させ、参照流路５５Ｒの薄膜５７上（リンカー層５７Ａ上）にはタンパクＴａを付着させない状態で測定が行われる。
【００３５】
測定流路５５Ａ及び参照流路５５Ｒには、図７に示すように、各々光ビームＬ１、Ｌ２が入射される。光ビームＬ１、Ｌ２は、図８に示すように、ベース部５４Ａの中心線Ｍ上に配置されるＳ字の屈曲部分に照射される。以下、測定流路５５Ａにおける光ビームＬ１の照射領域を測定領域Ｅ１、参照流路５５Ｒにおける光ビームＬ２の照射領域を参照領域Ｅ２という。参照領域Ｅ２は、タンパクＴａが付着した測定領域Ｅ１から得られるデータを補正するための測定を行う領域である。
【００３６】
図９には、分注ヘッド２０の詳細な構成が示されている。
【００３７】
分注ヘッド２０は、１２本の分注管２０Ａを備えている。各分注管２０Ａは、Ｘ方向と直交する矢印Ｙ方向に沿って１列に配置されるように保持部材２０Ｂにより保持されている。分注管２０Ａは、隣り合う２本で一対とされ、一方が液体供給用、他方が液体排出用とされている。分注管２０Ａの先端部には、ピペットチップＣＰが取り付けられる。ピペットチップＣＰは、ピペットチップストッカー４２Ｐに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。
【００３８】
図２に示すように、分注ヘッド２０は、上部筐体１２内の上部に設けられ、水平駆動機構２２により矢印Ｘ方向に移動可能とされている。水平駆動機構２２は、ボールねじ２２Ａ、モータ２２Ｂ、ガイドレール２２Ｃにより構成されている。ボールねじ２２Ａ及びガイドレール２２Ｃは、Ｘ方向に配置されている。ガイドレール２２Ｃは平行に２本配置され、そのうちの１本はボールねじ２２Ａの下側に所定間隔離れて配置されている。分注ヘッド２０は、モータ２２Ｂの回転駆動によってボールねじ２２Ａが回転することにより、ガイドレール２２Ｃに沿ってＸ方向に移動される。このＸ方向移動により、分注ヘッド２０は、保冷部４６、補正用プレート４５、バッファ供給部４４Ｂ（バッファプレート４４Ｐ）、測定部３０（測定チップ５０）、試料セット部４０Ｂ（試料プレート４０Ｐ）、及びピペットチップセット部４２Ｂ（ピペットチップストッカー４２Ｐ）に対向する位置にそれぞれ移動可能とされている。
【００３９】
また、図９に示すように、分注ヘッド２０には、分注ヘッド２０を矢印Ｚ方向に移動させる鉛直駆動機構２４が設けられている。鉛直駆動機構２４は、モータ２４Ａ及びＺ方向に配置された駆動軸２４Ｂを含んで構成され、モータ２４Ａの回転駆動によって駆動軸２４Ｂが回転することにより、分注ヘッド２０をＺ方向に移動させる。このＺ方向移動により、分注ヘッド２０は、ピペットチップセット部４２Ｂにセットされたピペットチップストッカー４２Ｐ、試料セット部４０Ｂにセットされた試料プレート４０Ｐ、バッファ供給部４４Ｂにセットされたバッファプレート４４Ｐ、補正用プレート４５、保冷部４６にセットされたプレート、及び測定部３０にセットされた測定チップ５０などにアクセス可能となっている。
【００４０】
図１０に示されるように、分注ヘッド２０には、吸排駆動部２６が接続されている。吸排駆動部２６は、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８を備えている。第１ポンプ２７及び第２ポンプ２８は、前述の一対の分注管２０Ａに各々対応して設けられている。第１ポンプ２７は、シリンジポンプで構成されており、第１シリンダ２７Ａ、第１ピストン２７Ｂ、及び、第１ピストン２７Ｂを駆動させる第１モータ２７Ｃを備えている。第１シリンダ２７Ａは、配管２７Ｈを介して分注ヘッド２０と接続されている。また、第２ポンプ２８も、シリンジポンプで構成されており、第２シリンダ２８Ａ、第２ピストン２８Ｂ、及び、第２ピストン２８Ｂを駆動させる第２モータ２８Ｃを備えている。第２シリンダ２８Ａは、配管２８Ｈを介して分注ヘッド２０と接続されている。
【００４１】
分注ヘッド２０は、第１モータ２７Ｃ及び第２モータ２８Ｃの回転駆動が各々制御されて第１ピストン２７Ｂ及び第２ピストン２８Ｂの駆動が制御されることにより、吸引、排出する溶液の液量、及び吸引、排出する際の溶液の速度が調整可能とされている。
【００４２】
一方、図４に示すように、測定部３０は、光学定盤３２、光出射部３４、受光部３６を含んで構成されている。光学定盤３２には、側方向から見て、上部中央の水平平面で構成される上部台３２Ａ、上部台３２Ａから離れる方向に向かって低くなる出射傾斜部３２Ｂ、上部台３２Ａを挟んで出射傾斜部３２Ｂと逆側に配置される受光傾斜部３２Ｃが形成されている。上部台３２Ａには、Ｙ方向沿って測定チップ５０がセットされるものとされている。光学定盤３２の出射傾斜部３２Ｂには、測定チップ５０へ向かって光ビームＬ１、Ｌ２を出射する光出射部３４が設置されている。また、受光傾斜部３２Ｃには、受光部３６が設置されている。光学定盤３２の隣には、光学定盤３２を冷却する水冷ジャケット３２Ｊが設けられている。
【００４３】
図１１に示すように、光出射部３４には、光源３４Ａ、レンズユニット３４Ｂが備えられている。また、受光部３６には、レンズユニット３６Ａ、ＣＣＤ３６Ｂが備えられている。ＣＣＤ３６Ｂは、バイオセンサー１０の全体の制御を司る制御部７０が接続された画像処理部３８と接続されている。
【００４４】
光源３４Ａからは、発散状態の光ビームＬが出射される。レンズユニット３４Ｂは、偏光ビームスプリッタを内蔵しており、光源３４Ａから入射する光ビームＬのＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離し、光ビームＬのＰ偏光成分をＺ方向に対して一定の幅を持った比較的太い２本の平行な光ビームＬ１、Ｌ２に分ける。そして、レンズユニット３４Ｂは、この２本の平行な光ビームＬ１、Ｌ２を薄膜５７と誘電体ブロック５２との界面の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２に対して全反射角以上の種々の入射角で測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２において収束光状態となるように入射させる。よって、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に入射する光ビームＬ１、Ｌ２は、誘電体ブロック５２と薄膜５７との界面において種々の反射角で全反射される。この全反射された光ビームＬ１、Ｌ２は、レンズユニット３６Ａを経てＣＣＤ３６Ｂに結像される。ＣＣＤ３６Ｂは、全反射された２本の光ビームＬ１、Ｌ２を共に受光可能な面積の受光面を有するエリアセンサとされており、受光面に結像した像を示す画像情報を生成して出力する。この出力された画像情報は画像処理部３８に入力される。画像処理部３８では、入力された画像情報に基づいて所定の処理を行なって、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２での屈折率変化データを導出する。導出された屈折率変化データは、制御部７０へ出力される。
【００４５】
ここで、この屈折率変化データは、測定チップ５０に試料及びバッファー液をそれぞれ個別に供給してそれぞれ光出射部３４から光ビームＬを出射させて測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に光ビームＬ１、Ｌ２を照射し、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において全反射された光ビームＬ１、Ｌ２に暗線が発生する反射角度をそれぞれ求めた場合の、測定領域Ｅ１において試料及びバッファー液で暗線が発生する反射角度の角度差と、参照領域Ｅ２において試料及びバッファー液で暗線が発生する反射角度の角度差との差に基づいて求められるものである。薄膜５７と誘電体ブロック５２との界面に特定の入射角で入射した光ビームＬ１、Ｌ２は、界面に表面プラズモンを励起させ、これにより、特定の入射角で入射した光ビームＬ１、Ｌ２の反射光の強度が鋭く低下して暗線として観察される。この暗線となる光ビームＬ１、Ｌ２の入射角が全反射減衰角θＳＰであり、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において検出される全反射減衰角θＳＰの変化（角度差）の差が屈折率変化データとなる。
【００４６】
図１２には、バイオセンサー１０の動作を制御する制御系の機能構成を示すブロック図が示されている。
【００４７】
同図に示されるように、制御部７０には、ディスプレイ１４及び入力部１６が接続されている。
【００４８】
また、制御部７０には、上記モータ２２Ｂ、モータ２４Ａ、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃが接続されている。
【００４９】
制御部７０は、モータ２２Ｂ及びモータ２４Ａの回転駆動を制御することにより、分注ヘッド２０のＸ方向及びＺ方向への移動を制御する。また、制御部７０は、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃの回転駆動を制御することにより、分注ヘッド２０の各分注管２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰへの試料やバッファ液の吸引や排出を制御する。
【００５０】
制御部７０では、入力部１６を介してオペレータにより入力されたバイオセンサー１０に対する動作指示に応じて測定チップ５０の各液体流路５５への試料やバッファ液などの溶液の注入、屈折率データの取得、解析等を含む測定処理が実行される。また、制御部７０では、画像処理部３８より入力する屈折率変化データに基づいて、タンパクＴａと試料Ａとの反応状態を測定し、測定結果をディスプレイ１４に表示させる。
【００５１】
次に、タンパクＴａの特性を測定する際の本実施の形態に係るバイオセンサー１０の作用について説明する。
【００５２】
バイオセンサー１０は、測定チップ５０の各液体流路５５に試料やバッファ液などの溶液の供給する場合、分注ヘッド２０を、供給対象とする溶液が保存された保冷部４６や、試料セット部４０Ｂ、バッファ供給部４４Ｂ上へ移動させ、一対の分注管２０Ａの一方（計６本）に取り付けられたピペットチップＣＰで溶液を吸引する。このときの吸引量は、一対の液体流路５５Ａ、５５Ｒに供給するため、２本分の量である。そして、溶液を吸引した６本の分注管２０Ａ側のピペットチップＣＰを、測定チップ５０の測定流路５５Ａ側の片方の出入口５３（以下「供給口５３Ａ」という）へ挿入すると共に、排出用の列の６本の分注管２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰを他方の出入口５３（以下「排出口５３Ｂ」という）へ挿入する。そして、供給口５３Ａ側の分注管２０Ａから半量の溶液を供給すると共に、排出口５３Ｂ側の分注管２０Ａで液体を吸入することにより行われる。続いて、参照流路５５Ｒ側へも、同様にしてピペットチップＣＰの残り半量の溶液が供給される。
【００５３】
この測定チップ５０の測定流路５５Ａ及び参照流路５５Ｒに対して溶液を供給する際、制御部７０は、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃの回転駆動を制御することにより、図１３に示すように、溶液を、第１速度（例えば、９［μｌ／ｓｅｃ］）で溶液を１秒間供給した後、第２速度（例えば、４［μｌ／ｓｅｃ］）で溶液を４秒間供給するように制御している。
【００５４】
なお、上述したように、液体流路５５の容量は、７μｌとされており、本実施の形態に係る各試料やバッファ液は水と同等の液粘度であり、溶液Ｂの吸引時にピペットチップＣＰの先端部に形成される空気層は２〜５μｌである。
【００５５】
これにより、例えば、図１７（Ａ）に示すように、分注ヘッド２０から溶液Ｂを供給して液体流路５５内の溶液Ａを溶液Ｂに入れ替えようとした場合、ピペットチップＣＰの先端部に空気層が形成されていたとしても、ピペットチップＣＰから溶液Ｂを上記第１速度で１秒間供給することにより、図１４に示すように、液体流路５５内において溶液Ｂが空気層よりも速く移動して溶液Ｂが空気層の下側を流れて液体流路５５内で空気層が浮き、空気層が液体流路５５内の天井面に薄い層を形成して流路内を通過するため、空気層が液体流路５５内の底面の測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に接触することが抑制される。
【００５６】
そして、空気層が液体流路５５内を通過した後に、上記第２速度で溶液を４秒間供給し続けることにより、液体流路５５内の底面近傍の溶液Ａが除々に液体流路５５の断面の中央部に拡散して液体流路５５内の溶液Ａが溶液Ｂに入れ替わる。
【００５７】
以上のように本実施の形態によれば、液体流路５５内を空気層が通過する際に、空気層が液体流路５５内の底面の測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に接触することが抑制されるので、検体物質に泡が付着して測定精度の低下してしまうことを抑制することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、分注ヘッド２０から溶液を供給する際に、上記第１速度で溶液を１秒間供給する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、少なくとも、空気層が測定チップ５０の流路内の底面の検体物質の付着領域を通過する間だけ上記第１速度で溶液を供給すればよい。
【００５９】
その他、本実施の形態では、測定装置として、表面プラズモンセンサーを一例として説明したが、測定装置としては、表面プラズモンセンサーに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施の形態に係るバイオセンサー全体の斜視図である。
【図２】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の斜視図である。
【図３】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の上面図である。
【図４】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の側面図である。
【図５】実施の形態に係る測定チップの斜視図である。
【図６】実施の形態に係る測定チップの分解斜視図である。
【図７】実施の形態に係る測定チップ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８】実施の形態に係る測定チップの流路部材を下側からみた図である。
【図９】実施の形態に係るバイオセンサーの分注ヘッドの鉛直駆動機構を示す斜視図である。
【図１０】実施形態に係るバイオセンサーの液体吸排部の概略構成図である。
【図１１】実施の形態に係るバイオセンサーの光学測定部付近の概略図である。
【図１２】実施の形態に係るバイオセンサーの制御部とその周辺の概略ブロック図である。
【図１３】実施の形態に係る液体流路に対して溶液を供給する速度を示すグラフである。
【図１４】実施の形態に係る液体流路内の空気層の状態を示す模式図である。
【図１５】従来の溶液を供給した場合の流路内での溶液の速度分布を示す図である。
【図１６】従来の液体流路に対して溶液を供給する速度を示すグラフである。
【図１７】従来の液体流路内の溶液の入れ替わり状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ バイオセンサー
２０ 分注ヘッド（供給手段）
５０ 測定チップ（流路部材）
７０ 制御部（制御手段）
ＣＰ ピペットチップ（貯留手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置に係り、特に、液体が流通可能に液体流路が形成され、当該液体流路内の底面に測定対象とする検体物質が付着された測定チップを備えた測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液体が流通可能に液体流路が形成され、当該液体流路内の底面に測定対象とする検体物質が付着された測定チップの前記液体流路に対して、様々な溶液を各々個別に供給して検体物質の反応状態を検出することにより、当該検体物質の特性を測定する測定装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、液体流路に様々な溶液を各々個別に供給し、検体物質が付着した付着部分の界面に対して光ビームを種々の角度で入射させて界面で全反射した光ビームの反射角度毎の光強度分布を検出し、検出した光強度分布から表面プラズモン共鳴現象（Surface Plasmon Resonance：ＳＰＲ）による全反射減衰の発生によって暗線が発生した反射角度を検出することにより、検体物質の特性を測定する測定装置が開示されている。
【０００４】
ところで、この種の測定装置では、図１５に示すように、液体流路内の溶液を他の種類の溶液に入れ替えてようとして溶液を流した場合、液体流路内における溶液の速度分布は、層流状態となり、液体流路内の壁面に近いほど溶液の速度が遅くなる。
【０００５】
このため、この種の測定装置では、液体流路内の溶液を入れ替える場合に、図１６に示すように、一定速度で所定期間（例えば、５秒）だけ溶液を流すことによって、液体流路内の溶液の入れ替えを行っている。
【特許文献１】特開２００６−９８３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば、図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、２本のピペットを用いて、溶液Ｂが貯留された一方のピペットから溶液Ｂを液体流路に上記一定速度で上記所定期間だけ供給すると共に、他方のピペットで液体流路から溶液Ａを吸引させて液体流路内の溶液を溶液Ａから溶液Ｂに入れ替えるものとした場合、ピペット先端部には空気を入れない方式であって、多くの場合は空気層は混入しないが、何回もの送液をおこなっている間には、溶液の表面張力などの影響により一方のピペットの先端部に空気層が形成されてしまい、当該空気層が液体流路内に混入して検体物質に泡が付着して測定装置の測定精度が低下してしまう場合がある、という問題点があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、検体物質への泡の付着による測定精度の低下を抑制することができる測定装置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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、液体を供給するための供給口と当該供給口より供給された液体が流れる液体流路が設けられ、当該液体流路内の底面に測定対象とする検体物質が付着される流路部材と、前記検体物質の特性の測定に用いる溶液を貯留すると共に、当該溶液を排出するための排出口が前記供給口に挿入可能に形成された貯留手段と、前記排出口を前記供給口に挿入させて前記貯留手段に貯留された前記溶液を前記排出口から前記供給口に移動させることにより前記液体流路に対して前記溶液を供給する供給手段と、前記液体流路に対して前記溶液を供給する際に、前記溶液を、前記液体流路内において、前記排出口を前記供給口に挿入した際に前記排出口の先端部に形成された空気層よりも前記溶液が速く移動して当該溶液が当該空気層の下側を流れる第１速度で移動させた後に、前記第１速度よりも遅い第２速度で移動させる速度パターンを含んだ所定の速度パターンで前記溶液を前記排出口から前記供給口に所定期間だけ移動させるように前記供給手段を制御する制御手段と、を備えている。
【０００９】
請求項１記載の発明は、流路部材に液体を供給するための供給口と当該供給口より供給された液体が流れる液体流路が設けられており、当該流路部材にの液体流路内の底面に測定対象とする検体物質が付着される。そして、貯留手段により、前記検体物質の特性の測定に用いる溶液が貯留されると共に、当該貯留手段に当該溶液を排出するための排出口が前記供給口に挿入可能に形成されており、供給手段により、排出口を供給口に挿入させて貯留手段に貯留された溶液を排出口から供給口に移動させることにより液体流路に対して溶液が供給される。
【００１０】
そして、本発明は、制御手段により、液体流路に対して溶液を供給する際に、溶液を、液体流路内において、排出口を供給口に挿入した際に排出口の先端部に形成された空気層よりも溶液が速く移動して当該溶液が当該空気層の下側を流れる第１速度で移動させた後に、第１速度よりも遅い第２速度で移動させる速度パターンを含んだ所定の速度パターンで溶液を排出口から供給口に所定期間だけ移動させるように供給手段が制御される。
【００１１】
このように請求項１記載の発明によれば、排出口を供給口に挿入させて貯留された溶液を排出口から供給口に移動させることにより液体流路に対して溶液を供給する際に、溶液を、液体流路内において排出口の先端部に形成された空気層よりも溶液が速く移動して当該溶液が当該空気層の下側を流れる第１速度で移動させた後に、第１速度よりも遅い第２速度で移動させる速度パターンを含んだ所定の速度パターンで溶液を排出口から供給口に所定期間だけ移動させるように制御しているので、検体物質への泡の付着による測定精度の低下を抑制することができる。
【００１２】
なお、本発明は、請求項２記載の発明ように、前記排出口から前記溶液を前記第１速度で移動させる期間が、少なくとも前記空気層が前記液体流路内の前記検体物質の付着領域を通過する期間であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、請求項３記載の発明ように、前記所定期間が、前記液体流路内の底面近傍の溶液が当該液体流路の断面の中央部へ拡散するのに要する期間であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本発明によれば、排出口を供給口に挿入させて貯留された溶液を排出口から供給口に移動させることにより液体流路に対して溶液を供給する際に、溶液を、液体流路内において排出口の先端部に形成された空気層よりも溶液が速く移動して当該溶液が当該空気層の下側を流れる第１速度で移動させた後に、第１速度よりも遅い第２速度で移動させる速度パターンを含んだ所定の速度パターンで溶液を排出口から供給口に所定期間だけ移動させるように制御しているので、検体物質への泡の付着による測定精度の低下を抑制することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
本実施の形態に係る測定装置としてのバイオセンサー１０は、金属膜の表面に発生する表面プラズモン共鳴現象を利用して、タンパクＴａと試料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。
【００１７】
図１〜図４に示すように、バイオセンサー１０は、下部筐体１１及び上部筐体１２を備えている。上部筐体１２は、断熱部材で構成されており、バイオセンサー１０の上半分全体を覆っている。上部筐体１２内と、外部及び下部筐体１１内との間は、断熱されている。上部筐体１２の手前側は、上方へ開放可能とされており、把手１３が取り付けられている。上部筐体１２の外側には、ディスプレイ１４及び入力部１６が設置されている。
【００１８】
図２は、上部筐体１２を取り去って、図１の奥側からみたバイオセンサー１０の内部を示す図であり、図３は筐体の内部を上面からみた図、図４は図２の手前側からみた内部の側面図である。
【００１９】
上部筐体１２の内部には、分注ヘッド２０、測定部３０、試料ストック部４０、ピペットチップストック部４２、バッファストック部４４、保冷部４６、測定チップストック部４８、ラジエータ６０、ラジエータ送風ファン６２、水平方向送風ファン６４が備えられている。
【００２０】
試料ストック部４０は、試料積層部４０Ａ及び試料セット部４０Ｂで構成されている。試料積層部４０Ａには、個々のセルに検体物質の特性の測定に用いる試料として各々異なるアナライト溶液をストックする試料プレート４０Ｐが、Ｚ方向（鉛直方向）に積層されて収容されている。試料セット部４０Ｂには、１枚の試料プレート４０Ｐが、図示しない搬送機構により試料積層部４０Ａから搬送されてセットされる。
【００２１】
ピペットチップストック部４２は、ピペットチップ積層部４２Ａ及びピペットチップセット部４２Ｂで構成されている。ピペットチップ積層部４２Ａには、複数のピペットチップを保持するピペットチップストッカー４２Ｐが、Ｚ方向に積層されて収容されている。ピペットチップセット部４２Ｂには、１枚のピペットチップストッカー４２Ｐが、図示しない搬送機構によりピペットチップ積層部４２Ａから搬送されてセットされる。
【００２２】
バッファストック部４４は、ボトル収容部４４Ａ及びバッファ供給部４４Ｂで構成されている。ボトル収容部４４Ａには、測定の基準となる基準試料としてのバッファー液が貯留された複数本のボトル４４Ｃが収容されている。バッファ供給部４４Ｂには、バッファプレート４４Ｐがセットされている。バッファプレート４４Ｐは、複数筋に区画されており、各々の区画には濃度の異なるバッファー液が貯留されている。また、バッファプレート４４Ｐの上部には、分注ヘッド２０のアクセス時にピペットチップＣＰが挿入される孔Ｈが構成されている。バッファプレート４４Ｐへは、ホース４４Ｈによりボトル４４Ｃからバッファ液が供給される。
【００２３】
バッファ供給部４４Ｂの隣には、補正用プレート４５が配置され、その隣に保冷部４６が配置されている。補正用プレート４５は、バッファー液の濃度調整を行うためのプレートであり、マトリクス状に複数セルが構成されている。保冷部４６には、冷蔵の必要な試料が配置される。保冷部は低温とされており、この上で試料は低温状態に保たれる。
【００２４】
測定チップストック部４８には、測定チップ収容プレート４８Ｐがセットされている。測定チップ収容プレート４８Ｐには、測定チップ５０が複数本収納されている。
【００２５】
測定チップストック部４８と測定部３０との間には、測定チップ搬送機構４９が備えられている。測定チップ搬送機構４９は、測定チップ５０を両側から挟み込んで保持する保持アーム４９Ａ、回転により保持アーム４９ＡをＹ方向に移動させるボールねじ４９Ｂ、Ｙ方向に配置され、測定チップ５０が載せられる搬送レール４９Ｃ、を含んで構成されている。測定の際には、１本の測定チップ５０が測定チップ搬送機構４９により測定チップ収容プレート４８Ｐから搬送レール４９Ｃ上に載せられ、保持アーム４９Ａにより挟持されつつ測定部３０へ移動してセットされる。
【００２６】
測定チップ５０は、図５及び図６に示すように、誘電体ブロック５２、流路部材５４、及び、保持部材５６、で構成されている。
【００２７】
誘電体ブロック５２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５２Ａ、及び、プリズム部５２Ａの両端部にプリズム部５２Ａと一体的に形成された被保持部５２Ｂを備えている。プリズム部５２Ａの互いに平行な２面の内の広い側の上面には、金属性の薄膜５７が形成されている。誘電体ブロック５２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５２Ａ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、他方から薄膜５７との界面で全反射された光ビームが出射される。
【００２８】
薄膜５７の表面には、測定対象とする検体物質としてタンパクＴａを薄膜５７上に付着させるための、リンカー層５７Ａが形成されている。このリンカー層５７Ａ上にタンパクＴａが付着される。
【００２９】
プリズム部５２Ａの両側面には、上側の端辺に沿って保持部材５６と係合される係合凸部５２Ｃが形成されている。また、プリズム部５２Ａの下側には、側端辺に沿って搬送レール４９Ｃと係合されるフランジ部５２Ｄが形成されている。
【００３０】
図６に示すように、流路部材５４は、６個のベース部５４Ａを備え、ベース部５４Ａの各々に４本の円筒部材５４Ｂが立設されている。ベース部５４Ａは、３個のベース部５４Ａ毎に、立設された円筒部材５４Ｂのうちの１本の上部が連結部材５４Ｄによって連結されている。流路部材５４は、軟質で弾性変形可能な材料、例えば非晶質ポリオフィレンエラストマーで構成されている。このように、流路部材５４を弾性変形可能な材料で構成することにより、誘電体ブロック５２との密着性を高め、誘電体ブロック５２との間に構成される液体流路５５の密閉性を確保している。
【００３１】
保持部材５６は、長尺とされ、上面部材５６Ａ及び２枚の側面板５６Ｂが蓋状に構成された形状とされている。側面板５６Ｂには、誘電体ブロック５２の係合凸部５２Ｃと係合される係合孔５６Ｃ、及び、上記光ビームの光路に対応する部分に窓５６Ｄが形成されている。保持部材５６は、係合孔５６Ｃと係合凸部５２Ｃとが係合されて、誘電体ブロック５２に取り付けられる。流路部材５４は、保持部材５６と一体成形されており、保持部材５６と誘電体ブロック５２の間に配置される。上面部材５６Ａには、流路部材５４の円筒部材５４Ｂに対応する位置に、受部５９が形成されている。受部５９は略円筒状とされている。
【００３２】
ベース部５４Ａには、図７に示すように、底面側に略Ｓ字状の２本の流路溝５４Ｃが形成されている。流路溝５４Ｃは、端部の各々が１の円筒部材５４Ｂの中空部と連通されている。ベース部５４Ａは、底面が誘電体ブロック５２の上面と密着され、流路溝５４Ｃと誘電体ブロック５２の上面との間に構成される空間と前記中空部とで、液体流路５５が構成される。なお、本実施の形態に係る円筒部材５４Ｂの中空部の流路の高さは２００〜５００μｍであり、液体流路５５の容量は、７μｌとされている。
【００３３】
１個のベース部５４Ａには、２本の液体流路５５が構成される。各々の液体流路５５において、円筒部材５４Ｂの上端面に液体流路５５の出入口５３が構成される。
【００３４】
ここで、２本の液体流路５５のうち、１本は測定流路５５Ａとして用いられ、他の１本は参照流路５５Ｒとして用いられる。測定流路５５Ａの薄膜５７上（リンカー層５７Ａ上）にはタンパクＴａを付着させ、参照流路５５Ｒの薄膜５７上（リンカー層５７Ａ上）にはタンパクＴａを付着させない状態で測定が行われる。
【００３５】
測定流路５５Ａ及び参照流路５５Ｒには、図７に示すように、各々光ビームＬ１、Ｌ２が入射される。光ビームＬ１、Ｌ２は、図８に示すように、ベース部５４Ａの中心線Ｍ上に配置されるＳ字の屈曲部分に照射される。以下、測定流路５５Ａにおける光ビームＬ１の照射領域を測定領域Ｅ１、参照流路５５Ｒにおける光ビームＬ２の照射領域を参照領域Ｅ２という。参照領域Ｅ２は、タンパクＴａが付着した測定領域Ｅ１から得られるデータを補正するための測定を行う領域である。
【００３６】
図９には、分注ヘッド２０の詳細な構成が示されている。
【００３７】
分注ヘッド２０は、１２本の分注管２０Ａを備えている。各分注管２０Ａは、Ｘ方向と直交する矢印Ｙ方向に沿って１列に配置されるように保持部材２０Ｂにより保持されている。分注管２０Ａは、隣り合う２本で一対とされ、一方が液体供給用、他方が液体排出用とされている。分注管２０Ａの先端部には、ピペットチップＣＰが取り付けられる。ピペットチップＣＰは、ピペットチップストッカー４２Ｐに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。
【００３８】
図２に示すように、分注ヘッド２０は、上部筐体１２内の上部に設けられ、水平駆動機構２２により矢印Ｘ方向に移動可能とされている。水平駆動機構２２は、ボールねじ２２Ａ、モータ２２Ｂ、ガイドレール２２Ｃにより構成されている。ボールねじ２２Ａ及びガイドレール２２Ｃは、Ｘ方向に配置されている。ガイドレール２２Ｃは平行に２本配置され、そのうちの１本はボールねじ２２Ａの下側に所定間隔離れて配置されている。分注ヘッド２０は、モータ２２Ｂの回転駆動によってボールねじ２２Ａが回転することにより、ガイドレール２２Ｃに沿ってＸ方向に移動される。このＸ方向移動により、分注ヘッド２０は、保冷部４６、補正用プレート４５、バッファ供給部４４Ｂ（バッファプレート４４Ｐ）、測定部３０（測定チップ５０）、試料セット部４０Ｂ（試料プレート４０Ｐ）、及びピペットチップセット部４２Ｂ（ピペットチップストッカー４２Ｐ）に対向する位置にそれぞれ移動可能とされている。
【００３９】
また、図９に示すように、分注ヘッド２０には、分注ヘッド２０を矢印Ｚ方向に移動させる鉛直駆動機構２４が設けられている。鉛直駆動機構２４は、モータ２４Ａ及びＺ方向に配置された駆動軸２４Ｂを含んで構成され、モータ２４Ａの回転駆動によって駆動軸２４Ｂが回転することにより、分注ヘッド２０をＺ方向に移動させる。このＺ方向移動により、分注ヘッド２０は、ピペットチップセット部４２Ｂにセットされたピペットチップストッカー４２Ｐ、試料セット部４０Ｂにセットされた試料プレート４０Ｐ、バッファ供給部４４Ｂにセットされたバッファプレート４４Ｐ、補正用プレート４５、保冷部４６にセットされたプレート、及び測定部３０にセットされた測定チップ５０などにアクセス可能となっている。
【００４０】
図１０に示されるように、分注ヘッド２０には、吸排駆動部２６が接続されている。吸排駆動部２６は、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８を備えている。第１ポンプ２７及び第２ポンプ２８は、前述の一対の分注管２０Ａに各々対応して設けられている。第１ポンプ２７は、シリンジポンプで構成されており、第１シリンダ２７Ａ、第１ピストン２７Ｂ、及び、第１ピストン２７Ｂを駆動させる第１モータ２７Ｃを備えている。第１シリンダ２７Ａは、配管２７Ｈを介して分注ヘッド２０と接続されている。また、第２ポンプ２８も、シリンジポンプで構成されており、第２シリンダ２８Ａ、第２ピストン２８Ｂ、及び、第２ピストン２８Ｂを駆動させる第２モータ２８Ｃを備えている。第２シリンダ２８Ａは、配管２８Ｈを介して分注ヘッド２０と接続されている。
【００４１】
分注ヘッド２０は、第１モータ２７Ｃ及び第２モータ２８Ｃの回転駆動が各々制御されて第１ピストン２７Ｂ及び第２ピストン２８Ｂの駆動が制御されることにより、吸引、排出する溶液の液量、及び吸引、排出する際の溶液の速度が調整可能とされている。
【００４２】
一方、図４に示すように、測定部３０は、光学定盤３２、光出射部３４、受光部３６を含んで構成されている。光学定盤３２には、側方向から見て、上部中央の水平平面で構成される上部台３２Ａ、上部台３２Ａから離れる方向に向かって低くなる出射傾斜部３２Ｂ、上部台３２Ａを挟んで出射傾斜部３２Ｂと逆側に配置される受光傾斜部３２Ｃが形成されている。上部台３２Ａには、Ｙ方向沿って測定チップ５０がセットされるものとされている。光学定盤３２の出射傾斜部３２Ｂには、測定チップ５０へ向かって光ビームＬ１、Ｌ２を出射する光出射部３４が設置されている。また、受光傾斜部３２Ｃには、受光部３６が設置されている。光学定盤３２の隣には、光学定盤３２を冷却する水冷ジャケット３２Ｊが設けられている。
【００４３】
図１１に示すように、光出射部３４には、光源３４Ａ、レンズユニット３４Ｂが備えられている。また、受光部３６には、レンズユニット３６Ａ、ＣＣＤ３６Ｂが備えられている。ＣＣＤ３６Ｂは、バイオセンサー１０の全体の制御を司る制御部７０が接続された画像処理部３８と接続されている。
【００４４】
光源３４Ａからは、発散状態の光ビームＬが出射される。レンズユニット３４Ｂは、偏光ビームスプリッタを内蔵しており、光源３４Ａから入射する光ビームＬのＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離し、光ビームＬのＰ偏光成分をＺ方向に対して一定の幅を持った比較的太い２本の平行な光ビームＬ１、Ｌ２に分ける。そして、レンズユニット３４Ｂは、この２本の平行な光ビームＬ１、Ｌ２を薄膜５７と誘電体ブロック５２との界面の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２に対して全反射角以上の種々の入射角で測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２において収束光状態となるように入射させる。よって、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に入射する光ビームＬ１、Ｌ２は、誘電体ブロック５２と薄膜５７との界面において種々の反射角で全反射される。この全反射された光ビームＬ１、Ｌ２は、レンズユニット３６Ａを経てＣＣＤ３６Ｂに結像される。ＣＣＤ３６Ｂは、全反射された２本の光ビームＬ１、Ｌ２を共に受光可能な面積の受光面を有するエリアセンサとされており、受光面に結像した像を示す画像情報を生成して出力する。この出力された画像情報は画像処理部３８に入力される。画像処理部３８では、入力された画像情報に基づいて所定の処理を行なって、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２での屈折率変化データを導出する。導出された屈折率変化データは、制御部７０へ出力される。
【００４５】
ここで、この屈折率変化データは、測定チップ５０に試料及びバッファー液をそれぞれ個別に供給してそれぞれ光出射部３４から光ビームＬを出射させて測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に光ビームＬ１、Ｌ２を照射し、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において全反射された光ビームＬ１、Ｌ２に暗線が発生する反射角度をそれぞれ求めた場合の、測定領域Ｅ１において試料及びバッファー液で暗線が発生する反射角度の角度差と、参照領域Ｅ２において試料及びバッファー液で暗線が発生する反射角度の角度差との差に基づいて求められるものである。薄膜５７と誘電体ブロック５２との界面に特定の入射角で入射した光ビームＬ１、Ｌ２は、界面に表面プラズモンを励起させ、これにより、特定の入射角で入射した光ビームＬ１、Ｌ２の反射光の強度が鋭く低下して暗線として観察される。この暗線となる光ビームＬ１、Ｌ２の入射角が全反射減衰角θＳＰであり、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において検出される全反射減衰角θＳＰの変化（角度差）の差が屈折率変化データとなる。
【００４６】
図１２には、バイオセンサー１０の動作を制御する制御系の機能構成を示すブロック図が示されている。
【００４７】
同図に示されるように、制御部７０には、ディスプレイ１４及び入力部１６が接続されている。
【００４８】
また、制御部７０には、上記モータ２２Ｂ、モータ２４Ａ、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃが接続されている。
【００４９】
制御部７０は、モータ２２Ｂ及びモータ２４Ａの回転駆動を制御することにより、分注ヘッド２０のＸ方向及びＺ方向への移動を制御する。また、制御部７０は、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃの回転駆動を制御することにより、分注ヘッド２０の各分注管２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰへの試料やバッファ液の吸引や排出を制御する。
【００５０】
制御部７０では、入力部１６を介してオペレータにより入力されたバイオセンサー１０に対する動作指示に応じて測定チップ５０の各液体流路５５への試料やバッファ液などの溶液の注入、屈折率データの取得、解析等を含む測定処理が実行される。また、制御部７０では、画像処理部３８より入力する屈折率変化データに基づいて、タンパクＴａと試料Ａとの反応状態を測定し、測定結果をディスプレイ１４に表示させる。
【００５１】
次に、タンパクＴａの特性を測定する際の本実施の形態に係るバイオセンサー１０の作用について説明する。
【００５２】
バイオセンサー１０は、測定チップ５０の各液体流路５５に試料やバッファ液などの溶液の供給する場合、分注ヘッド２０を、供給対象とする溶液が保存された保冷部４６や、試料セット部４０Ｂ、バッファ供給部４４Ｂ上へ移動させ、一対の分注管２０Ａの一方（計６本）に取り付けられたピペットチップＣＰで溶液を吸引する。このときの吸引量は、一対の液体流路５５Ａ、５５Ｒに供給するため、２本分の量である。そして、溶液を吸引した６本の分注管２０Ａ側のピペットチップＣＰを、測定チップ５０の測定流路５５Ａ側の片方の出入口５３（以下「供給口５３Ａ」という）へ挿入すると共に、排出用の列の６本の分注管２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰを他方の出入口５３（以下「排出口５３Ｂ」という）へ挿入する。そして、供給口５３Ａ側の分注管２０Ａから半量の溶液を供給すると共に、排出口５３Ｂ側の分注管２０Ａで液体を吸入することにより行われる。続いて、参照流路５５Ｒ側へも、同様にしてピペットチップＣＰの残り半量の溶液が供給される。
【００５３】
この測定チップ５０の測定流路５５Ａ及び参照流路５５Ｒに対して溶液を供給する際、制御部７０は、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃの回転駆動を制御することにより、図１３に示すように、溶液を、第１速度（例えば、９［μｌ／ｓｅｃ］）で溶液を１秒間供給した後、第２速度（例えば、４［μｌ／ｓｅｃ］）で溶液を４秒間供給するように制御している。
【００５４】
なお、上述したように、液体流路５５の容量は、７μｌとされており、本実施の形態に係る各試料やバッファ液は水と同等の液粘度であり、溶液Ｂの吸引時にピペットチップＣＰの先端部に形成される空気層は２〜５μｌである。
【００５５】
これにより、例えば、図１７（Ａ）に示すように、分注ヘッド２０から溶液Ｂを供給して液体流路５５内の溶液Ａを溶液Ｂに入れ替えようとした場合、ピペットチップＣＰの先端部に空気層が形成されていたとしても、ピペットチップＣＰから溶液Ｂを上記第１速度で１秒間供給することにより、図１４に示すように、液体流路５５内において溶液Ｂが空気層よりも速く移動して溶液Ｂが空気層の下側を流れて液体流路５５内で空気層が浮き、空気層が液体流路５５内の天井面に薄い層を形成して流路内を通過するため、空気層が液体流路５５内の底面の測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に接触することが抑制される。
【００５６】
そして、空気層が液体流路５５内を通過した後に、上記第２速度で溶液を４秒間供給し続けることにより、液体流路５５内の底面近傍の溶液Ａが除々に液体流路５５の断面の中央部に拡散して液体流路５５内の溶液Ａが溶液Ｂに入れ替わる。
【００５７】
以上のように本実施の形態によれば、液体流路５５内を空気層が通過する際に、空気層が液体流路５５内の底面の測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に接触することが抑制されるので、検体物質に泡が付着して測定精度の低下してしまうことを抑制することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、分注ヘッド２０から溶液を供給する際に、上記第１速度で溶液を１秒間供給する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、少なくとも、空気層が測定チップ５０の流路内の底面の検体物質の付着領域を通過する間だけ上記第１速度で溶液を供給すればよい。
【００５９】
その他、本実施の形態では、測定装置として、表面プラズモンセンサーを一例として説明したが、測定装置としては、表面プラズモンセンサーに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施の形態に係るバイオセンサー全体の斜視図である。
【図２】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の斜視図である。
【図３】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の上面図である。
【図４】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の側面図である。
【図５】実施の形態に係る測定チップの斜視図である。
【図６】実施の形態に係る測定チップの分解斜視図である。
【図７】実施の形態に係る測定チップ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８】実施の形態に係る測定チップの流路部材を下側からみた図である。
【図９】実施の形態に係るバイオセンサーの分注ヘッドの鉛直駆動機構を示す斜視図である。
【図１０】実施形態に係るバイオセンサーの液体吸排部の概略構成図である。
【図１１】実施の形態に係るバイオセンサーの光学測定部付近の概略図である。
【図１２】実施の形態に係るバイオセンサーの制御部とその周辺の概略ブロック図である。
【図１３】実施の形態に係る液体流路に対して溶液を供給する速度を示すグラフである。
【図１４】実施の形態に係る液体流路内の空気層の状態を示す模式図である。
【図１５】従来の溶液を供給した場合の流路内での溶液の速度分布を示す図である。
【図１６】従来の液体流路に対して溶液を供給する速度を示すグラフである。
【図１７】従来の液体流路内の溶液の入れ替わり状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ バイオセンサー
２０ 分注ヘッド（供給手段）
５０ 測定チップ（流路部材）
７０ 制御部（制御手段）
ＣＰ ピペットチップ（貯留手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を供給するための供給口と当該供給口より供給された液体が流れる液体流路が設けられ、当該液体流路内の底面に測定対象とする検体物質が付着される流路部材と、
前記検体物質の特性の測定に用いる溶液を貯留すると共に、当該溶液を排出するための排出口が前記供給口に挿入可能に形成された貯留手段と、
前記排出口を前記供給口に挿入させて前記貯留手段に貯留された前記溶液を前記排出口から前記供給口に移動させることにより前記液体流路に対して前記溶液を供給する供給手段と、
前記液体流路に対して前記溶液を供給する際に、前記溶液を、前記液体流路内において、前記排出口を前記供給口に挿入した際に前記排出口の先端部に形成された空気層よりも前記溶液が速く移動して当該溶液が当該空気層の下側を流れる第１速度で移動させた後に、前記第１速度よりも遅い第２速度で移動させる速度パターンを含んだ所定の速度パターンで前記溶液を前記排出口から前記供給口に所定期間だけ移動させるように前記供給手段を制御する制御手段と、
を備えた測定装置。
【請求項２】
前記排出口から前記溶液を前記第１速度で移動させる期間は、少なくとも前記空気層が前記液体流路内の前記検体物質の付着領域を通過する期間である
請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記所定期間は、前記液体流路内の底面近傍の溶液が当該液体流路の断面の中央部へ拡散するのに要する期間である
請求項１又は請求項２記載の測定装置。
【請求項１】
液体を供給するための供給口と当該供給口より供給された液体が流れる液体流路が設けられ、当該液体流路内の底面に測定対象とする検体物質が付着される流路部材と、
前記検体物質の特性の測定に用いる溶液を貯留すると共に、当該溶液を排出するための排出口が前記供給口に挿入可能に形成された貯留手段と、
前記排出口を前記供給口に挿入させて前記貯留手段に貯留された前記溶液を前記排出口から前記供給口に移動させることにより前記液体流路に対して前記溶液を供給する供給手段と、
前記液体流路に対して前記溶液を供給する際に、前記溶液を、前記液体流路内において、前記排出口を前記供給口に挿入した際に前記排出口の先端部に形成された空気層よりも前記溶液が速く移動して当該溶液が当該空気層の下側を流れる第１速度で移動させた後に、前記第１速度よりも遅い第２速度で移動させる速度パターンを含んだ所定の速度パターンで前記溶液を前記排出口から前記供給口に所定期間だけ移動させるように前記供給手段を制御する制御手段と、
を備えた測定装置。
【請求項２】
前記排出口から前記溶液を前記第１速度で移動させる期間は、少なくとも前記空気層が前記液体流路内の前記検体物質の付着領域を通過する期間である
請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記所定期間は、前記液体流路内の底面近傍の溶液が当該液体流路の断面の中央部へ拡散するのに要する期間である
請求項１又は請求項２記載の測定装置。
【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１６】
【図１７】
【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１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００８−２３３０１９（Ｐ２００８−２３３０１９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７６７８５（Ｐ２００７−７６７８５）
【出願日】平成１９年３月２３日（２００７．３．２３）
【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２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２３日（２００７．３．２３）
【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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