計測装置及び計測を行う方法
【課題】気泡による反応の阻害を回避でき、反応場形成物の劣化が抑制される計測装置及び方法を提供する。
【解決手段】流路は、気泡検出区間及び反応区間を順に経由して液体入口から液体出口へ至る。プリズムは金膜の一方の主面に密着する。抗体固層膜は、金膜の他方の主面に定着し、反応区間に配置され、反応物が反応する反応場を形成する。照射機構は、気泡検出光又は励起光をプリズムに照射する。気泡検出光は、プリズムの内部を進行し気泡検出区間へ向かう。励起光は、プリズムの内部を進行し反応区間へ向かう。測定機構は、気泡検出区間を透過した気泡検出光又は気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量を測定し、反応場から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量を測定する。気泡検出部は、当該光量の測定結果を測定機構から取得し、気泡検出区間への気泡の混入を検出する。
【解決手段】流路は、気泡検出区間及び反応区間を順に経由して液体入口から液体出口へ至る。プリズムは金膜の一方の主面に密着する。抗体固層膜は、金膜の他方の主面に定着し、反応区間に配置され、反応物が反応する反応場を形成する。照射機構は、気泡検出光又は励起光をプリズムに照射する。気泡検出光は、プリズムの内部を進行し気泡検出区間へ向かう。励起光は、プリズムの内部を進行し反応区間へ向かう。測定機構は、気泡検出区間を透過した気泡検出光又は気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量を測定し、反応場から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量を測定する。気泡検出部は、当該光量の測定結果を測定機構から取得し、気泡検出区間への気泡の混入を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う計測装置及び表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電体媒体の内部を進行する励起光が導電体膜と誘電体媒体との界面に全反射条件を満たして入射する場合は、界面からエバネッセント波がもれだし、導電体膜の表面のプラズモンとエバネッセント波とが干渉する。界面への励起光の入射角が共鳴角に設定されプラズモンとエバネッセント波とが共鳴する場合にエバネッセント波の電場は著しく増強される。表面プラズモン励起蛍光分光法（ＳＰＦＳ）による計測においては、この増強された電場が用いられる。
【０００３】
ＳＰＦＳによる計測においては、導電体膜の表面に抗原が捕捉され、捕捉された抗原が蛍光標識される。増強された電場は蛍光標識された抗原に作用し、蛍光標識された抗原からは表面プラズモン励起蛍光が放射される。表面プラズモン励起蛍光の光量の測定結果から抗原の有無、抗原の捕捉量等が特定される。
【０００４】
導電体膜の表面に抗原を捕捉し抗原を蛍光標識するために、導電体膜の表面の近傍に抗原と結合する一次抗体が固定される。一次抗体が固定された後に、抗原を含む液体及び蛍光標識化された二次抗体を含む液体が流路へ供給され、固定された一次抗体に抗原が結合させられ、結合させられた抗原に二次抗体がさらに結合させられる。
【０００５】
反応中に気泡が流路へ混入した場合は、一次抗体への抗原の結合、抗原への二次抗体の結合等が阻害され、計測の誤りが生じる。また、測定中に気泡が流路へ混入した場合は、表面プラズモン共鳴が阻害され、計測の誤りが生じる。このため、流路への気泡の混入を検出することが望まれる。
【０００６】
特許文献１は、気泡の混入の検出に関する。特許文献１においては、流路が反応区間（測定領域１０）を有し、反応区間への気泡の混入が検出される（段落００５８）。特許文献１には、反応物が反応する反応場を形成する反応場形成物（検出素子６）に気泡（気泡７）が付着した状態が示される（図２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２８１５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１によれば、反応区間に気泡が混入し反応場形成物に気泡が付着した場合に気泡が混入したと判定される。したがって、気泡が混入したと判定された場合には、反応場における反応は既に阻害されている。
【０００９】
また、特許文献１においては、気泡検出光が反応場形成物に照射され、気泡検出光により反応場形成物が劣化しやすい。
【００１０】
本発明は、これらの問題を解決するためになされる。本発明の目的は、気泡による反応の阻害を回避でき、反応場形成物の劣化が抑制される計測装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１から第３までの局面は、表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う計測装置に向けられる。
【００１２】
本発明の第１の局面においては、流路形成物、誘電媒媒体、導電体膜、反応場形成物、照射機構、測定機構及び気泡検出部が設けられる。
【００１３】
流路形成物には流路が形成される。流路は、気泡検出区間及び反応区間を順に経由し液体入口から液体出口へ至る。誘電体媒体は導電体膜の第１の主面に密着する。反応場形成物は導電体膜の第２の主面に定着する。反応場形成物は、反応区間に配置され、反応物が反応する反応場を形成する。
【００１４】
気泡が検出される場合は、照射機構は、気泡検出光を誘電体媒体に照射する。気泡検出光は、誘電体媒体の内部を進行し、気泡検出区間へ向かう。計測が行われる場合は、照射機構は、励起光を誘電体媒体に照射する。励起光は、誘電体媒体の内部を進行し、反応区間へ向かう。励起光は、誘電体媒体と導電体膜との界面に共鳴角で入射する。
【００１５】
気泡が検出される場合は、測定機構は、気泡検出区間を透過した気泡検出光又は気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量を測定する。計測が行われる場合は、測定機構は、反応場から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量を測定する。
【００１６】
気泡検出部は、気泡検出区間を透過した気泡検出光又は気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量の測定結果を測定機構から取得し、気泡検出区間への気泡の混入を検出する。
【００１７】
本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第２の局面においては、気泡検出光が臨界角より小さい入射角で誘電体媒体と導電体膜との界面に入射する。測定機構は、気泡検出区間を透過した気泡検出光の光量を測定する。気泡検出部は、気泡検出区間を透過した気泡検出光の光量が基準より減少した場合に気泡検出区間に気泡が混入したと判定する。
【００１８】
本発明の第３の局面は、本発明の第１の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第３の局面においては、誘電体媒体と導電体膜との界面に共鳴角で気泡検出光が入射する。測定機構は、気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量を測定する。気泡検出部は、気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量が基準より増加した場合に気泡検出区間に気泡が混入したと判定する。
【００１９】
本発明の第４の局面は、表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う方法に向けられる。
【００２０】
本発明の第４の局面においては、流路形成物、誘電媒媒体、導電体膜及び反応場形成物を備える構造物が準備される。流路形成物、誘電媒媒体、導電体膜及び反応場形成物は、本発明の第１の局面と同じものである。
【００２１】
気泡検出光は、誘電体媒体に照射され、誘電体媒体の内部を進行し、気泡検出区間へ向かう。同時に、気泡検出区間を透過した気泡検出光又は気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量が測定される。気泡検出区間を透過した気泡検出光又は気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量の測定結果が取得され、気泡検出区間への気泡の混入が検出される。
【００２２】
励起光は、誘電体媒体に照射され、誘電体媒体の内部を進行し、反応区間へ向かい、誘電体媒体と導電体膜との界面に共鳴角で入射する。同時に、反応場から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量が測定される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、反応区間の上流への気泡の混入が検出され、反応区間に気泡が到達する前に気泡の混入が検出される。反応場における反応が阻害される前に気泡の混入が検出され、気泡による反応の阻害を回避できる。気泡検出光が反応場形成物に照射されず、気泡検出光による反応場形成物の劣化が抑制される。
【００２４】
これらの及びこれら以外の本発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮されたときに下記の本発明の詳細な説明によってより明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の計測装置の模式図である。
【図２】センサーチップの分解断面図である。
【図３】コントローラーのブロック図である。
【図４】一次抗体液が流路に満たされた状態の模式図である。
【図５】一次抗体液が流路に満たされた状態の模式図である。
【図６】試料液が流路に満たされた状態の模式図である。
【図７】二次抗体液が流路に満たされた状態の模式図である。
【図８】計測装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】ＳＰＲ曲線及び入射角と電場増強度との関係を示すグラフである。
【図１０】気泡の混入の検出の手順を示すフローチャートである。
【図１１】気泡の混入の検出の手順を示すフローチャートである。
【図１２】気泡の混入の検出の手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２実施形態の計測装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
｛第１実施形態｝
（概略）
第１実施形態は、表面プラズモン励起蛍光分光法（ＳＰＦＳ）による計測を行う計測装置及びＳＰＦＳによる計測を行う方法に関する。
【００２７】
図１の模式図は、第１実施形態の計測装置を示す。図２の模式図は、センサーチップの分解断面図である。図３のブロック図は、コントローラーを示す。
【００２８】
図１に示すように、計測装置１０００は、センサーチップ１０１０、照射機構１０１２、測定機構１０１４、送液機構１０１６、コントローラー１０１８及びディスプレイ１０２０を備える。
【００２９】
照射機構１０１２は、励起光用のレーザーダイオード１０３０、気泡検出光用のレーザーダイオード１０３２、直線偏光板１０３４、ミラー１０３６及びミラー駆動機構１０３８を備える。
【００３０】
測定機構１０１４は、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサー１０５０、反応区間１０９２において反射された励起光用のフォトダイオード（以下では単に「励起光用のフォトダイオード」という。）１０５２、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光用のフォトダイオード（以下では単に「気泡検出光用のフォトダイオード」という。）１０５４及びローパスフィルター１０５６を備える。
【００３１】
図１及び図２に示すように、センサーチップ１０１０は、流路形成物１０６０、プリズム１０６２、金膜１０６４、抗体固層膜１０６６及びシール１０６８を備える。流路形成物１０６０には、流路１０８０が形成される。流路１０８０は、気泡検出区間１０９０及び反応区間１０９２を順に経由し液体入口１１００から液体出口１１０２へ至る。気泡検出区間１０９０は、反応区間１０９２より上流に設けられる。
【００３２】
図１に示すように、コントローラー１０１８は、気泡検出部１１１０を備える。図３に示すように、コントローラー１０１８は、気泡検出部１１１０に加えて、送液制御部１１１２、報知制御部１１１４及び計測制御部１１１６を備える。
【００３３】
計測が行われる前には、送液機構１０１６により、一次抗体を含む液体（以下では「一次抗体液」という。）が液体入口１１００へ供給され、一次抗体が抗体固層膜１０６６に固定され、一次抗体液が液体出口１１０２から回収される。続いて、送液機構１０１６により、計測される抗原を含む液体（以下では「試料液」という。）が液体入口１１００へ供給され、一次抗体に抗原が結合させられ、試料液が液体出口１１０２から回収される。さらに続いて、送液機構１０１６により、蛍光標識化された二次抗体を含む液体（以下では「二次抗体液」という。）が液体入口１１００へ供給され、二次抗体が抗原に結合させられる。
【００３４】
計測が行われる場合には、照射機構１０１２により励起光ＥＬがプリズム１０６２に照射される。プリズム１０６２に照射された励起光ＥＬは、プリズム１０６２の内部を進行し、反応区間１０９２へ向かう。反応区間１０９２へ向かう励起光ＥＬは、プリズム１０６２と金膜１０６４との界面で反射され、プリズム１０６２から出射する。プリズム１０６２と金膜１０６４との界面への励起光ＥＬの入射角θ１は、臨界角θｃ以上であり、全反射条件を満たす。入射角θ１は、共鳴角θｒに設定される。
【００３５】
励起光ＥＬがプリズム１０６２に照射されている間は、プリズム１０６２と金膜１０６４との界面から金膜１０６４の側へエバネッセント波がもれだし、エバネッセント波と金膜１０６４の表面のプラズモンとが共鳴し、エバネッセント波の電場が増強される。この増強された電場が蛍光標識に作用し、抗体固層膜１０６６により形成される反応場から表面プラズモン励起蛍光ＦＬが放射される。表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量は、ＣＣＤセンサー１０５０により測定される。
【００３６】
一次抗体液、試料液及び二次抗体液が液体入口１１００へ供給される場合には、気泡検出区間１０９０への気泡の混入が検出される。気泡検出区間１０９０への気泡の混入が検出される場合は、照射機構１０１２により気泡検出光ＤＬがプリズム１０６２に照射される。プリズム１０６２に照射された気泡検出光ＤＬは、プリズム１０６２の内部を進行し、気泡検出区間１０９０へ向かう。プリズム１０６２と金膜１０６４との界面への気泡検出光ＤＬの入射角θ２は、臨界角θｃより小さく、全反射条件を満たさない。気泡検出区間１０９０へ向かう気泡検出光ＤＬは、気泡検出区間１０９０を透過し、流路形成物１０６０から出射する。気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量は、気泡検出光用のフォトダイオード１０５４により測定される。気泡検出区間１０９０に気泡が混入した場合は、気泡検出区間１０９０を透過する気泡検出光ＤＬの光量が減少する。このため、気泡検出区間１０９０を透過する気泡検出光ＤＬの光量が基準より減少した場合には、気泡検出区間１０９０に気泡が混入したと気泡検出部１１１０により判定される。
【００３７】
これにより、反応区間１０９２の上流の気泡検出区間１０９０への気泡の混入が検出され、反応区間１０９２に気泡が到達する前に気泡の混入が検出される。反応場における反応が阻害される前に気泡の混入が検出され、気泡による反応の阻害を回避できる。また、気泡検出光ＤＬが抗体固層膜１０６６に照射されず、気泡検出光ＤＬによる抗体固層膜１０６６の劣化が抑制される。
【００３８】
（センサーチップ）
図１及び図２に示すように、プリズム１０６２の上には金膜１０６４が密着させられ、金膜１０６４の上には抗体固層膜１０６６が定着させられる。プリズム１０６２、金膜１０６４及び抗体固層膜１０６６の複合体１１２０には流路形成物１０６０が接合される。プリズム１０６２は金膜１０６４の一方の主面１１３０に密着し、抗体固層膜１０６６は金膜１０６４の他方の主面１１３２に定着する。金膜１０６４は、少なくとも反応区間１０９２に配置され、気泡検出区間１０９０にも広がる。金膜１０６４が反応区間１０９２のみに配置されてもよい。抗体固層膜１０６６は、反応区間１０９２のみに配置され、気泡検出区間１０９０には広がらない。
【００３９】
センサーチップ１０１０は、「検査チップ」「分析チップ」「試料セル」等とも呼ばれる。センサーチップ１０１０は、望ましくは、各辺の長さが数ｍｍから数ｃｍまでの範囲内にある構造物であるが、「チップ」とは呼びがたいより小型の又はより大型の構造物に置き換えられてもよい。
【００４０】
（プリズム）
図１及び図２に示すように、プリズム１０６２は、台形柱体である。望ましくは、プリズム１０６２は、等脚台形柱体である。プリズム１０６２の一方の傾斜側面１１４０は励起光ＥＬの入射面になる。プリズム１０６２の幅狭の平行側面１１４２は気泡検出光ＤＬの入射面になる。プリズム１０６２の幅広の平行側面１１４４は励起光ＥＬの反射面及び気泡検出光ＤＬの出射面になる。プリズム１０６２の他方の傾斜側面１１４６は励起光ＥＬの出射面になる。
【００４１】
一方の傾斜側面１１４０へ入射した励起光ＥＬが幅広の平行側面１１４４に反射され他方の傾斜側面１１４６から出射し、幅狭の平行側面１１４２へ入射した気泡検出光ＤＬが幅広の平行側面１１４４から出射するように一方の傾斜側面１１４０、幅狭の平行側面１１４２、幅広の平行側面１１４４及び他方の傾斜側面１１４６は配置される。
【００４２】
プリズム１０６２の形状は、臨界角θｃ以上の入射角θ１で励起光ＥＬを反射面へ入射させることがで、臨界角θｃより小さい入射角θ２で気泡検出光ＤＬを出射面へ入射させることができるように決められる。この条件が満たされる限り、プリズム１０６２が台形柱体以外でもよく、プリズム１０６２が「プリズム」とは呼びがたい形状物に置き換えられてもよい。例えば、プリズム１０６２が半円柱体であってもよく、プリズム１０６２が板に置き換えられてもよい。
【００４３】
プリズム１０６２は、励起光ＥＬ及び気泡検出光ＤＬに対して透明な材質からなる誘電体媒体である。プリズム１０６２は、ガラス、樹脂等からなる。プリズム１０６２は、射出成形により作製される。プリズム１０６２が射出成形以外により作製されてもよい。
【００４４】
（金膜）
金膜１０６４は、薄膜である。金膜１０６４の膜厚は、望ましくは、３０〜７０ｎｍであり、典型的には５０ｎｍである。ただし、金膜１０６４の膜厚がこの範囲外であってもよい。
【００４５】
金膜１０６４は、スパッタリング、蒸着、メッキ等により形成される。金膜１０６４が他の方法により形成されてもよい。
【００４６】
金膜１０６４が表面プラズモン共鳴を発生させる他の種類の導電体からなる膜に置き換えられてもよい。例えば、金膜１０６４が銀、銅、アルミニウム等の金属又はこれらの金属を含む合金からなる膜に置き換えられてもよい。
【００４７】
（抗体固層膜）
抗体固層膜１０６６は、一次抗体、抗原及び二次抗体等の反応物を反応させる反応場を形成する。抗体固層膜１０６６は、非流動体からなる。したがって、一次抗体液、試料液又は二次抗体液が抗体固層膜１０６６に接触しても、抗体固層膜１０６６は移動しない。
【００４８】
抗体固層膜１０６６は、ラバー製のアプリケーターによりパターニングされる。抗体固層膜１０６６が他の方法により形成されてもよい。
【００４９】
（流路形成物）
流路形成物１０６０には、流路１０８０が形成される。流路１０８０の一部は、流路形成物１０６０の表面に露出し、複合体１１２０により閉塞される。金膜１０６４の他方の主面１１３２は、当該流路１０８０の一部に面する。流路形成物１０６０は、接着、レーザー溶着、超音波溶着、クランプ圧着等により、複合体１１２０に接合される。ただし、流路形成物１０６０が他の方法により複合体１１２０に接合されてもよい。流路形成物１０６０が２個以上の構成物の結合物であってもよい。
【００５０】
流路形成物１０６０は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬ及び気泡検出光ＤＬに対して透明な材質からなる。流路形成物１０６０は、樹脂等からなる。流路形成物１０６０は、射出成形により製造される。流路形成物１０６０が射出成形以外により製造されてもよい。
【００５１】
（送液機構）
送液機構１０１６は、一次抗体液、試料液、二次抗体液、バッファー液等の液体を液体入口１１００へ供給し、一次抗体液、試料液、二次抗体液、バッファー液等の液体を液体出口１１０２から回収する。一次抗体液、試料液及び二次抗体液が液体入口１１００へ供給された場合は、それぞれ、流路１０８０が一次抗体液、試料液及び二次抗体液で満たされ、一次抗体液、試料液及び二次抗体液が抗体固層膜１０６６に接触する。送液機構１０１６が、一次抗体液、試料液、二次抗体液及びバッファー液以外の液体を供給及び回収してもよい。
【００５２】
送液機構１０１６においては、例えば、ポンプにより送液元から液体が吸引され、送液元から送液先へポンプが搬送され、ポンプにより送液先へ液体を吐出される。送液元から送液先へ至る配管に液体が流されてもよい。
【００５３】
液体入口１１００及び液体出口１１０２が時により入れ替えられてもよい。液体入口１１００及び液体出口１１０２が時により入れ替えられる場合は、液体入口１１００と反応区間１０９２との間に気泡検出区間１０９０が設定されるべきであるので、液体入口１１００の変化に応じて気泡検出区間１０９０が変化し、気泡検出区間１０９０の変化に応じて気泡検出光ＤＬが向かう先も移動する。気泡検出光ＤＬの向かう先が２個以上ある場合は、２個以上の気泡検出光用のレーザーダイオード１０３２が設けられてもよく、２個以上の気泡検出光用のフォトダイオード１０５４が設けられてもよい。
【００５４】
（流路への液体の供給）
図４及び図５の模式図は、一次抗体液が流路に満たされた状態を示す。図４は、気泡が流路に混入しなかった場合を示す。図５は、気泡が流路に混入した場合を示す。図６の模式図は、試料液が流路に満たされた状態を示す。図７の模式図は、二次抗体液が流路に満たされた状態を示す。
【００５５】
図４に示すように、一次抗体液１１５０が流路１０８０に満たされた場合は、一次抗体液１１５０に含まれる一次抗体１１６０が予め形成された抗体固層膜１０６６に固定される。しかし、図５に示すように、流路１０８０に気泡１１７０が混入した場合は、一次抗体１１６０の抗体固層膜１０６６への固定が阻害され、抗原の捕捉量が正確に計測されない。一次抗体１１６０は、望ましくは、Ｎ−エチル−Ｎ′−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドヒドロクロリド（ＥＤＣ）／Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）による活性化エステル法により、金膜１０６４の他方の主面１１３２に密着する自己組織化膜（ＳＡＭ）の表面のカルボキシル基に固定される。抗体固層膜１０６６の表面のうち一次抗体１１６０が固定される領域は、反応場となる。
【００５６】
また、図６に示すように、一次抗体１１６０が抗体固層膜１０６６に固定された状態において試料液１１８０が流路１０８０に満たされた場合は、試料液１１８０に含まれる抗原（腫瘍マーカ等）１１９０と抗体固層膜１０６６に固定された一次抗体１１６０とが生化学反応又は免疫反応（抗原抗体反応）により結合し、抗原１１９０が抗体固層膜１０６６に捕捉される。ただし、流路１０８０に気泡１１７０が混入した場合は、一次抗体１１６０と抗原１１９０との結合が阻害され、抗原の捕捉量が正確に計測されない。
【００５７】
さらに、図７に示すように、抗原１１９０が抗体固層膜１０６６に捕捉された状態において二次抗体液１２００が流路１０８０に満たされた場合は、抗体固層膜１０６６に捕捉された抗原１１９０と二次抗体液１２００に含まれる蛍光標識化された二次抗体１２１０とが生化学反応又は免疫反応により結合し、抗原１１９０が二次抗体１２１０に蛍光標識される。ただし、流路１０８０に気泡１１７０が混入した場合は、抗原１１９０と二次抗体１２１０との結合が阻害され、抗原の捕捉量が正確に計測されない。蛍光標識化された二次抗体１２１０にエバネッセント波ＥＦが作用した場合は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬが放射される。
【００５８】
（一次抗体液、試料液及び二次抗体液）
一次抗体液１１５０は、計測される抗原１１９０と結合し抗体固層膜１０６６に固定される一次抗体１１６０を含む。
【００５９】
試料液１１８０は、典型的には、血液等の人間からの採取物であるが、人間以外の生物からの採取物であってもよく、非生物からの採取物であってもよい。希釈、血球分離、試薬の混合等の他の前処理が採取物に対して行われてもよい。
【００６０】
二次抗体液１２００は、計測される抗原１１９０と結合し蛍光標識化された二次抗体１２１０を含む。二次抗体１２１０は、蛍光を放射する蛍光標識となる化学構造を含む。
【００６１】
（レーザーダイオード）
図１に示すように、励起光用のレーザーダイオード１０３０は励起光ＥＬを放射し、気泡検出光用のレーザーダイオード１０３２は、気泡検出光ＤＬを放射する。
【００６２】
励起光用のレーザーダイオード１０３０及び気泡検出光用のレーザーダイオード１０３２の両方又は片方がレーザーダイオード以外の光源、例えば、発光ダイオード、水銀灯、レーザーダイオード以外のレーザー等に置き換えられてもよい。
【００６３】
励起光用又は気泡検出光用の光源から放射される光が平行光線でない場合は、レンズ、ミラー、スリット等により光が平行光線へ変換される。光が直線偏光でない場合は、直線偏光板等により光が直線偏光へ変換される。光が単色光でない場合は、回折格子等により光が単色光へ変換される。
【００６４】
励起光用のレーザーダイオード１０３０が気泡検出光用のレーザーダイオードを兼ねてもよい。励起光用のレーザーダイオード１０３０が気泡検出光用のレーザーダイオードを兼ねる場合は、励起光用のレーザーダイオード１０３０を移動することにより、励起光用のレーザーダイオード１０３０から放射される光が向かう先が気泡検出区間１０９０と反応区間１０９２との間で切り替えられる。励起光用のレーザーダイオード１０３０から放射される光が向かう先がミラー１０３６及びミラー駆動機構１０３８等の光学系により気泡検出区間１０９０と反応区間１０９２との間で切り替えられてもよい。
【００６５】
（直線偏光板）
図１に示すように、直線偏光板１０３４は、励起光ＥＬの光路上に配置され、励起光用のレーザーダイオード１０３０から放射された励起光ＥＬを直線偏光へ変換する。励起光ＥＬの偏光方向は、励起光ＥＬが反射面１１４４に対してｐ偏光になるように選択される。これにより、エバネッセント波ＥＦのもれだしが増加し、表面プラズモン励起蛍光ＦＬが増加し、計測の感度が向上する。
【００６６】
（ミラー及びミラー駆動機構）
ミラー１０３６は、励起光ＥＬの光路上に配置され、直線偏光板１０３４を通過した励起光ＥＬを反射する。ミラー１０３６により反射された励起光ＥＬは、プリズム１０６２に照射される。プリズム１０６２に照射された光は、入射面１１４０へ入射し、反射面１１４４に反射され、出射面１１４６から出射する。反射面１１４４への励起光ＥＬの入射角θ１は、全反射条件θｃ≦θ１を満たす。
【００６７】
ミラー駆動機構１０３８は、モーター、圧電アクチュエーター等の駆動力源を備え、ミラー１０３６を回転させ、ミラー１０３６の姿勢を調整する。また、ミラー駆動機構１０３８は、リニアステッピングモーター等の駆動力源を備え、励起光用のレーザーダイオード１０３０の光軸方向にミラー１０３６を移動させ、ミラー１０３６の位置を調整する。これにより、反射面１１４４における励起光ＥＬの入射位置を抗体固層膜１０６６が定着する領域に維持したまま反射面１１４４への励起光ＥＬの入射角θ１を調整できる。
【００６８】
（ＣＣＤセンサー）
ＣＣＤセンサー１０５０は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置され、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量を測定する。ＣＣＤセンサー１０５０が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、ＣＣＤセンサー１０５０が光電子増倍管等に置き換えられてもよい。
【００６９】
（フォトダイオード）
気泡検出光用のフォトダイオード１０５４は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光路上に配置され、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量を測定する。気泡検出光用のフォトダイオード１０５４が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、気泡検出光用のフォトダイオード１０５４がフォトトランジスター、フォトレジスター等に置き換えられてもよい。
【００７０】
励起光用のフォトダイオード１０５２は、プリズム１０６２と金膜１０６４との界面において反射された励起光ＥＬの光路上に配置されプリズム１０６２と金膜１０６４との界面において反射される励起光ＥＬの光量を測定する。励起光用のフォトダイオード１０５２が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、励起光用のフォトダイオード１０５２がフォトトランジスター、フォトレジスター等に置き換えられてもよい。
【００７１】
（ローパスフィルター）
ローパスフィルター１０５６は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置される。
【００７２】
ローパスフィルター１０５６は、カットオフ波長より長い波長の光を透過し、カットオフ波長より短い波長の光を減衰させる。カットオフ波長は、励起光ＥＬの波長から表面プラズモン励起蛍光ＦＬの波長までの範囲内で選択される。散乱された励起光ＥＬはローパスフィルター１０５６により減衰し、散乱された励起光ＥＬのごく一部がＣＣＤセンサー１０５０に到達するが、表面プラズモン励起蛍光ＦＬはローパスフィルター１０５６を透過し、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの大部分がＣＣＤセンサー１０５０に到達する。これにより、相対的に光量が小さい表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が測定される場合に相対的に光量が大きい散乱された励起光ＥＬの影響が抑制され、計測の精度が向上する。
【００７３】
（状態の切り替え）
気泡が検出される状態と計測が行われる状態とが切り替えられる場合は、光を放射する光源及び光の光量を測定する光量センサーがコントローラー１０１８により切り替えられる。
【００７４】
気泡が検出される状態においては、気泡検出光用のレーザーダイオード１０３２から気泡検出光ＤＬが放射され、気泡検出光ＤＬがプリズム１０６２に照射される。気泡検出光ＤＬは、プリズム１０６２の内部を進行し、気泡検出区間１０９０へ向かう。気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬは、流路形成物１０６０から出射し、気泡検出光用のフォトダイオード１０５４に入射する。気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量は気泡検出光用のフォトダイオード１０５４により測定される。測定結果はコントローラー１０１８に転送される。
【００７５】
計測が行われる状態においては、励起光用のレーザーダイオード１０３０から励起光ＥＬが放射され、プリズム１０６２に励起光ＥＬが照射される。励起光ＥＬは、プリズム１０６２の内部を進行し、反応区間１０９２へ向かう。表面プラズモン励起蛍光ＦＬは、流路形成物１０６０から出射し、ＣＣＤセンサー１０５０に入射する。表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量はＣＣＤセンサー１０５０により測定される。測定結果はコントローラー１０１８に転送される。
【００７６】
（コントローラー）
コントローラー１０１８は、制御プログラムを実行する組み込みコンピューターである。１個の組み込みコンピューターがコントローラー１０１８の機能を担ってもよいし、２個以上の組み込みコンピューターが分担してコントローラー１０１８の機能を担ってもよい。ソフトウエアを伴わないハードウエアがコントローラー１０１８の全部又は一部の機能を担ってもよい。ハードウエアは、例えば、オペアンプ、コンパレーター等の電子回路である。コントローラー１０１８による処理の全部又は一部が、手作業により実行されてもよく、計測装置１０００の外部において実行されてもよい。
【００７７】
（気泡検出部）
気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の測定結果を気泡検出光用のフォトダイオード１０５４から取得し、気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入を検出する。気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量が基準を超えて減少した場合に気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入したと判定する。
【００７８】
典型的には、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の閾値が基準になる。この場合は、気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入した場合に気泡検出区間１０９０を透過する気泡検出光ＤＬの光量と気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入しない場合に気泡検出区間１０９０を透過する気泡検出光ＤＬの光量とが事前に調べられ、前者の光量と後者の光量との間に閾値が設定される。また、気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量が閾値を下回った場合に気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入したと判定する。
【００７９】
気泡検出区間１０９０を透過する気泡検出光ＤＬの光量の閾値以外が基準になってもよい。例えば、気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入していないことが確認された時からの気泡検出区間１０９０を透過する気泡検出光ＤＬの光量の減少量の閾値が基準であってもよい。この場合は、気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入した場合の気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の減少量が事前に調べられ、当該減少量以下に閾値が設定される。また、気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の減少量が閾値を上回った場合に気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入したと判定する。
【００８０】
気泡検出部１１１０による気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入の検出は、送液機構１０１６及び送液制御部１１１２が省略され手作業により液体入口１１００へ液体が供給され液体出口１１０２から液体が回収される場合にも有用である。
【００８１】
気泡検出部１１１０が、気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入に加えて、反応区間１０９２への気泡１１７０の混入を検出してもよい。反応区間１０９２への気泡１１７０の混入が検出される場合は、気泡検出部１１１０は、プリズム１０６２と金膜１０６４との界面において反射された励起光ＥＬの光量の測定結果を励起光用のフォトダイオード１０５２から取得し、プリズム１０６２と金膜１０６４との界面において反射された励起光ＥＬの光量が基準を超えて増加した場合に反応区間１０９２に気泡１１７０が混入したと判定する。これにより、計測が行われる状態においても気泡１１７０の混入が検出される。
【００８２】
（送液制御部）
送液制御部１１１２は、気泡検出部１１１０の判定結果を取得し、送液機構１０１６を制御し、送液機構１０１６に液体入口１１００へ液体を供給させ液体出口１１０２から液体を回収させる。液体の供給及び回収の処理は、気泡検出部１１１０の検出結果によって変化する。
【００８３】
（報知制御部）
報知制御部１１１４は、気泡検出部１１１０の検出結果を取得し、ディスプレイ１０２０を制御し、計測エラーをディスプレイ１０２０に報知させる。ディスプレイ１０２０に代えて又はディスプレイ１０２０に加えて、他の形式の報知機構が設けられてもよい。報知制御部１１１４は、当該報知機構を制御し、当該報知機構に計測エラーを報知させる。例えば、ランプ等の発光体が報知機構として設けられ、発光体の点灯、発光体の消灯、発光体の発光色の変更、発光体の点滅等により計測エラーが報知されてもよい。ブザー、スピーカー、ベル等の発音体が設けられ、エラー音の発生、エラーメッセージの発声等により計測エラーが報知されてもよい。
【００８４】
（計測制御部）
計測制御部１１１６は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量の測定の開始及び終了を制御する。
【００８５】
（計測装置の動作）
図８のフローチャートは、計測装置の動作を示す。
【００８６】
図８に示すように、計測装置１０００により計測が行われる場合は、センサーチップ１０１０が準備され、センサーチップ１０１０が計測装置１０００に取り付けられる（ステップＳ１０１）。
【００８７】
センサーチップ１０１０が準備され計測装置１０００に取り付けられた後に、励起光ＥＬがプリズム１０６２に照射され、入射角θ１が共鳴角θｒに設定される（ステップＳ１０２）。入射角θ１が共鳴角θｒに設定される場合は、コントローラー１０１８がミラー駆動機構１０３８にミラー１０３６の姿勢及び位置を調整させ、予想される共鳴角θｒの近傍で入射角θ１を走査させる。コントローラー１０１８は、入射角θ１の走査と並行して、反射された励起光ＥＬの光量の測定結果を励起光用のフォトダイオード１０５２から取得する。コントローラー１０１８は、入射角θ１と反射された励起光ＥＬの光量との関係を示すＳＰＲ曲線から反射された励起光ＥＬの光量が極小になる入射角θ１である共鳴角θｒを特定する。反射された励起光ＥＬの光量が極小になる入射角θ１と電場増強度が極大になる入射角θ１とはわずかに異なるので、望ましくは、共鳴角θｒに微小角Δθｒを加算又は減算する補正が行われる。「共鳴角」の語は、当該補正が行われた後のものも含む意味で用いられる。図９のグラフは、ＳＰＲ曲線及び入射角θ１と電場増強度との関係を示す。
【００８８】
入射角θ１が共鳴角θｒに設定された後に、一次抗体１１６０が抗体固層膜１０６６へ固定され（ステップＳ１０３）、抗原１１９０と一次抗体１１６０とが結合させられ（ステップＳ１０４）、抗原１１９０と二次抗体１２１０とが結合させられる（ステップＳ１０５）。一次抗体１１６０が抗体固層膜１０６６に予め固定されたセンサーチップ１０１０が準備される場合は、一次抗体１１６０の抗体固層膜１０６６への固定（ステップＳ１０３）が省略される。
【００８９】
これらの反応が完了した後に、コントローラー１０１８は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量の測定結果をＣＣＤセンサー１０５０から取得し、必要な演算を行う（ステップＳ１０６）。
【００９０】
（一次抗体液及び二次抗体液の供給中における気泡の混入の検出）
図１０のフローチャートは、一次抗体液及び二次抗体液の供給中における気泡の混入の検出の手順を示す。
【００９１】
図１０に示すように、送液制御部１１１２が送液機構１０１６に液体（一次抗体液１１５０又は二次抗体液１２００）を液体入口１１００へ供給させた後に（ステップＳ１２１）、気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の測定結果を気泡検出光用のフォトダイオード１０５４から取得し、気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入を検出する（ステップＳ１２２）。
【００９２】
気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入が検出されない場合は、反応の終了後に（ステップＳ１２３）、送液制御部１１１２が送液機構１０１６に液体を液体出口１１０２から回収させる（ステップＳ１２４）。これにより、液体の送液が正常に完了する。
【００９３】
気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入が検出された場合は、送液制御部１１１２が送液機構１０１６に液体を液体出口１１０２からいったん回収させ（ステップＳ１２５）、液体を液体入口１１００へ再供給させる（ステップＳ１２６）。これにより、気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入した場合に液体入口１１００へ液体が再供給され、気泡１１７０が除去され、計測エラーが回避される。送液制御部１１１２が送液機構１０１６に液体を液体入口１１００へ再供給させることに代えて、報知制御部１１１４がディスプレイ１０２０に計測エラーを報知させてもよい。例えば、反射された励起光ＥＬの光量の異常等のために計測エラーが生じる可能性がある場合には、計測エラーが報知される。
【００９４】
液体が液体入口１１００へ再供給された後に、気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の測定結果を気泡検出光用のフォトダイオード１０５４から再取得し、気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入を再検出する（ステップＳ１２７）。
【００９５】
気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入が再検出されない場合は、反応の終了後に（ステップＳ１２３）、送液制御部１１１２が送液機構１０１６に液体を液体出口１１０２から回収させる（ステップＳ１２４）。
【００９６】
気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入が再検出された場合は、報知制御部１１１４がディスプレイ１０２０に計測エラーを報知させ、センサーチップ１０１０の交換を作業者に促す（ステップＳ１２８）。液体を再々供給せず計測エラーを報知するのは、液体が液体入口１１００へ再供給されても気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量が少ないままである場合は、気泡１１７０の混入ではなくごみの混入等が疑われるためである。したがって、液体が液体入口１１００へ再供給されても気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量が少ないままである場合に計測エラーを報知することは、気泡１１７０の混入以外の要因による計測エラーが見過ごされないようにすることに寄与する。
【００９７】
（試料液の供給中における気泡の混入の検出）
図１１のフローチャートは、試料液の供給中における気泡の混入の検出の手順を示す。
【００９８】
図１１に示すように、送液制御部１１１２が送液機構１０１６に試料液１１８０を液体入口１１００へ供給させた後に（ステップＳ１４１）、気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の測定結果を気泡検出光用のフォトダイオード１０５４から取得し、気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入を検出する（ステップＳ１４２）。
【００９９】
気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入が検出されない場合は、反応の終了後に（ステップＳ１４３）、送液制御部１１１２が送液機構１０１６に試料液１１８０を液体出口１１０２から回収させる（ステップＳ１４４）。
【０１００】
気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入が検出された場合は、試料液１１８０は再供給されず、報知制御部１１１４がディスプレイ１０２０に計測エラーを報知させる（ステップＳ１４５）。これにより、気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入した場合に計測エラーが報知され、計測エラーが見過ごされない。
【０１０１】
試料液１１８０が再供給されない理由は、試料液１１８０が抗体固層膜１０６６に接触していた時間、液体入口１１１０へ供給された試料液１１８０の量等により、抗体固層膜１０６６に捕捉される抗原１１９０の量が変化し、計測結果が変化するからである。ただし、単に抗原１１９０の有無がわかればよい場合のように、試料液１１８０を再供給してもよい場合もある。試料液１１８０を再供給してもよい場合は、一次抗体液１１５０及び二次抗体液１２００と同様に図１０のフローチャートにしたがって気泡１１７０の混入が検出されてもよい。
【０１０２】
（測定中における気泡の混入の検出）
図１２のフローチャートは、測定中における気泡の混入の検出の手順を示す。
【０１０３】
計測制御部１１１６が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量の測定を開始させた後に（ステップＳ１６１）、気泡検出部１１１０は、反射された励起光ＥＬの光量の測定結果を励起光用のフォトダイオード１０５２から取得し、反応区間１０９２への気泡１１７０の混入を検出する（ステップＳ１６２）。
【０１０４】
反応区間１０９２への気泡１１７０の混入が検出されない場合は、測定が継続され、計測制御部１１１６が測定を正常に終了させる（ステップＳ１６３）。
【０１０５】
反応区間１０９２への気泡１１７０の混入が検出された場合は、計測制御部１１１６が測定を中止させ（ステップＳ１６４）、送液制御部１１１２が、送液機構１０１６に二次抗体液１２００を液体出口１１０２からいったん回収させ（ステップＳ１６５）、バッファー液を液体入口１１００へ再供給させる（ステップＳ１６６）。これにより、反応区間１０９２に気泡１１７０が混入した場合に液体入口１１００へバッファー液が再供給され、気泡１１７０が除去され、計測エラーが回避される。送液制御部１１１２が、送液機構１０１６にバッファー液を液体入口１１００へ再供給させることに代えて、報知制御部１１１４がディスプレイ１０２０に計測エラーを報知させてもよい。
【０１０６】
バッファー液が液体入口１１００へ再供給された後に、気泡検出部１１１０は、反射された励起光ＥＬの光量の測定結果を励起光用のフォトダイオード１０５２から再取得し、反応区間１０９２への気泡１１７０の混入を再検出する（ステップＳ１６７）。
【０１０７】
反応区間１０９２への気泡１１７０の混入が再検出されない場合は、計測制御部１１１６が再測定を開始させ（ステップＳ１６８）、再測定を正常に終了させる（ステップＳ１６９）。
【０１０８】
反応区間１０９２への気泡１１７０の混入が再検出された場合は、報知制御部１１１４がディスプレイ１０２０に計測エラーを報知させる（ステップＳ１７０）。バッファー液を再々供給せず計測エラーを報知するのは、二次抗体液１２００が液体出口１１０２から回収された後にバッファー液が液体入口１１００へ再供給されても反射された励起光ＥＬの光量が多いままである場合は、気泡１１７０の混入ではなくごみの混入等が疑われるためである。したがって、バッファー液が液体入口１１００へ再供給されても反射された励起光ＥＬの光量が多いままである場合に計測エラーを報知することは、気泡１１７０の混入以外の要因による計測エラーが見過ごされないようにすることに寄与する。
【０１０９】
｛第２実施形態｝
第２実施形態は、第１実施形態の計測装置を置き換える計測装置に関する。以下では、第１実施形態の計測装置と第２実施形態の計測装置との重要な共通点及び相違点が説明される。説明されない事項については、第１実施形態の計測装置の構成が、そのまま又は変形されてから、第２実施形態の計測装置において採用される。第２実施形態の計測装置の構成物には、第１実施形態の計測装置の対応する構成物と同じ名称が付与される。
【０１１０】
図１３の模式図は、第２実施形態の計測装置を示す。
【０１１１】
図１３に示すように、計測装置２０００は、センサーチップ２０１０、照射機構２０１２、測定機構２０１４、送液機構２０１６、コントローラー２０１８及びディスプレイ２０２０を備える。第２実施形態のセンサーチップ２０１０、送液機構２０１６及びディスプレイ２０２０は、それぞれ、第１実施形態のセンサーチップ１０１０、送液機構１０１６及びディスプレイ１０２０と同じものである。
【０１１２】
照射機構２０１２は、レーザーダイオード２０３０及びレーザーダイオード駆動機構２３００を備える。
【０１１３】
測定機構２０１４は、ＣＣＤセンサー２０５０、フォトダイオード２０５２、フォトダイオード駆動機構２３０２及びローパスフィルター２０５６を備える。第２実施形態のＣＣＤセンサー２０５０及びローパスフィルター２０５６は、それぞれ、第１実施形態のＣＣＤセンサー１０５０及びローパスフィルター１０５６と同じものである。
【０１１４】
センサーチップ２０１０は、流路形成物２０６０、プリズム２０６２、金膜２０６４、抗体固層膜２０６６及びシール２０６８を備える。流路形成物２０６０には、流路２０８０が形成される。流路２０８０は、気泡検出区間２０９０及び反応区間２０９２を順に経由し液体入口２１００から液体出口２１０２へ至る。
【０１１５】
コントローラー２０１８は、気泡検出部２１１０を備える。
【０１１６】
第１実施形態においては、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の減少により気泡検出区間１０９０への気泡の混入が検出される。これに対して、第２実施形態においては、気泡検出区間２０９０において反射された気泡検出光ＤＬの光量の増加により気泡検出区間２０９０への気泡の混入が検出される。
【０１１７】
また、第１実施形態においては、励起光用のレーザーダイオード１０３０とは別に気泡検出光用のレーザーダイオード１０３２が設けられ、励起光用のフォトダイオード１０５２とは別に気泡検出光用のフォトダイオード１０５４が設けられる。これに対して、第２実施形態においては、レーザーダイオード２０３０が励起光用及び気泡検出光用を兼ね、フォトダイオード２０５２が励起光用及び気泡検出光用を兼ねる。ただし、第１実施形態と同じく、励起光用のレーザーダイオードと気泡検出光用のレーザーダイオードとが別個であってもよく、励起光用のフォトダイオードと気泡検出光用のフォトダイオードとが別個であってもよい。
【０１１８】
計測が行われる場合には、レーザーダイオード２０３０により励起光ＥＬがプリズム２０６２に照射される。プリズム２０６２に照射された励起光ＥＬは、プリズム２０６２の内部を進行し、反応区間２０９２へ向かう。反応区間２０９２へ向かう励起光ＥＬは、プリズム２０６２と金膜２０６４との界面で反射され、プリズム２０６２から出射する。プリズム２０６２と金膜２０６４との界面への励起光ＥＬの入射角θは、臨界角θｃ以上であり、共鳴角θｒに設定される。
【０１１９】
励起光ＥＬがプリズム２０６２に照射されている間は、抗体固層膜２０６６により形成される反応場から表面プラズモン励起蛍光ＦＬが放射される。表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量は、ＣＣＤセンサー２０５０により測定される。
【０１２０】
気泡の混入が検出される場合は、レーザーダイオード２０３０により気泡検出光ＤＬがプリズム２０６２に照射される。プリズム２０６２に照射された気泡検出光ＤＬは、プリズム２０６２の内部を進行し、気泡検出区間２０９０へ向かう。気泡検出区間２０９０へ向かう気泡検出光ＤＬは、プリズム２０６２と金膜２０６４との界面で反射され、プリズム２０６２から出射する。プリズム２０６２と金膜２０６４との界面への気泡検出光ＤＬの入射角θは、臨界角θｃ以上であり、共鳴角θｒに設定される。反射された気泡検出光ＤＬの光量は、フォトダイオード２０５２により測定される。気泡検出区間２０９０に気泡が混入した場合は、反射される気泡検出光ＤＬの光量が増加する。このため、反射された気泡検出光ＤＬの光量が基準より増加した場合には、気泡検出区間２０９０に気泡が混入したと気泡検出部２１１０により判定される。
【０１２１】
これにより、反応区間２０９２の上流の気泡検出区間２０９０への気泡の混入が検出され、反応区間２０９２へ気泡が到達する前に気泡の混入が検出される。反応場における反応が阻害される前に気泡の混入が検出され、気泡による反応の阻害を回避できる。また、気泡検出光ＤＬが抗体固層膜２０６６に照射されず、気泡検出光ＤＬによる抗体固層膜２０６６の劣化が抑制される。
【０１２２】
気泡が検出される状態と計測が行われる状態とが切り替えられる場合は、レーザーダイオード駆動機構２３００によりレーザーダイオード２０３０の位置及び姿勢の両方又は片方が調整され、レーザーダイオード２０３０から放射される光の光路が切り替えられる。光学系により光の光路が調整されてもよい。また、フォトダイオード駆動機構２３０２によりフォトダイオード２０５２の位置が調整される。
【０１２３】
気泡検出部２１１０は、反射された気泡検出光ＤＬの光量の測定結果をフォトダイオード２０５２から取得し、気泡検出区間２０９０への気泡の混入を検出する。気泡検出部２１１０は、反射された気泡検出光ＤＬの光量が基準を超えて増加した場合に気泡検出区間２０９０に気泡が混入したと判定する。これは、気泡検出区間２０９０に気泡が混入した場合は、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）条件からのずれにより、プリズム２０６２と金膜２０６４との界面において反射される光の光量が増加することを利用している。
【０１２４】
典型的には、反射された気泡検出光ＤＬの光量の閾値が基準になる。この場合は、気泡検出区間２０９０に気泡が混入した場合に反射される気泡検出光ＤＬの光量と気泡検出区間２０９０に気泡が混入しない場合に反射される気泡検出光ＤＬの光量とが事前に調べられ、前者の光量と後者の光量との間に閾値が設定される。また、気泡検出部２１１０は、反射される気泡検出光ＤＬの光量が閾値を上回った場合に気泡検出区間２０９０に気泡が混入したと判定する。
【０１２５】
反射される気泡検出光ＤＬの光量の閾値以外が基準になってもよい。例えば、気泡検出区間２０９０に気泡が混入していないことが確認された時からの反射された気泡検出光ＤＬの光量の増加量の閾値が基準であってもよい。この場合は、気泡検出区間２０９０に気泡が混入した場合の反射された気泡検出光ＤＬの光量の増加量が事前に調べられ、当該増加量以下に閾値が設定される。また、気泡検出部２１１０は、反射された気泡検出光ＤＬの光量の増加量が閾値を上回った場合に気泡検出区間２０９０に気泡が混入したと判定する。
【０１２６】
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において例示であり、この発明は上記の説明に限定されない。例示されない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定されうる。
【符号の説明】
【０１２７】
１０００，２０００ 計測装置
１０１０，２０１０ センサーチップ
１０１２，２０１２ 照射機構
１０１４，２０１４ 測定機構
１０６０，２０６０ 流路形成物
１０６２，２０６２ プリズム
１０６４，２０６４ 金膜
１０６６，２０６６ 抗体固層膜
１０８０，２０８０ 流路
１０９０，２０９０ 気泡検出区間
１０９２，２０９２ 反応区間
１１００，２１００ 液体入口
１１０２，２１０２ 液体出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う計測装置及び表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電体媒体の内部を進行する励起光が導電体膜と誘電体媒体との界面に全反射条件を満たして入射する場合は、界面からエバネッセント波がもれだし、導電体膜の表面のプラズモンとエバネッセント波とが干渉する。界面への励起光の入射角が共鳴角に設定されプラズモンとエバネッセント波とが共鳴する場合にエバネッセント波の電場は著しく増強される。表面プラズモン励起蛍光分光法（ＳＰＦＳ）による計測においては、この増強された電場が用いられる。
【０００３】
ＳＰＦＳによる計測においては、導電体膜の表面に抗原が捕捉され、捕捉された抗原が蛍光標識される。増強された電場は蛍光標識された抗原に作用し、蛍光標識された抗原からは表面プラズモン励起蛍光が放射される。表面プラズモン励起蛍光の光量の測定結果から抗原の有無、抗原の捕捉量等が特定される。
【０００４】
導電体膜の表面に抗原を捕捉し抗原を蛍光標識するために、導電体膜の表面の近傍に抗原と結合する一次抗体が固定される。一次抗体が固定された後に、抗原を含む液体及び蛍光標識化された二次抗体を含む液体が流路へ供給され、固定された一次抗体に抗原が結合させられ、結合させられた抗原に二次抗体がさらに結合させられる。
【０００５】
反応中に気泡が流路へ混入した場合は、一次抗体への抗原の結合、抗原への二次抗体の結合等が阻害され、計測の誤りが生じる。また、測定中に気泡が流路へ混入した場合は、表面プラズモン共鳴が阻害され、計測の誤りが生じる。このため、流路への気泡の混入を検出することが望まれる。
【０００６】
特許文献１は、気泡の混入の検出に関する。特許文献１においては、流路が反応区間（測定領域１０）を有し、反応区間への気泡の混入が検出される（段落００５８）。特許文献１には、反応物が反応する反応場を形成する反応場形成物（検出素子６）に気泡（気泡７）が付着した状態が示される（図２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２８１５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１によれば、反応区間に気泡が混入し反応場形成物に気泡が付着した場合に気泡が混入したと判定される。したがって、気泡が混入したと判定された場合には、反応場における反応は既に阻害されている。
【０００９】
また、特許文献１においては、気泡検出光が反応場形成物に照射され、気泡検出光により反応場形成物が劣化しやすい。
【００１０】
本発明は、これらの問題を解決するためになされる。本発明の目的は、気泡による反応の阻害を回避でき、反応場形成物の劣化が抑制される計測装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１から第３までの局面は、表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う計測装置に向けられる。
【００１２】
本発明の第１の局面においては、流路形成物、誘電媒媒体、導電体膜、反応場形成物、照射機構、測定機構及び気泡検出部が設けられる。
【００１３】
流路形成物には流路が形成される。流路は、気泡検出区間及び反応区間を順に経由し液体入口から液体出口へ至る。誘電体媒体は導電体膜の第１の主面に密着する。反応場形成物は導電体膜の第２の主面に定着する。反応場形成物は、反応区間に配置され、反応物が反応する反応場を形成する。
【００１４】
気泡が検出される場合は、照射機構は、気泡検出光を誘電体媒体に照射する。気泡検出光は、誘電体媒体の内部を進行し、気泡検出区間へ向かう。計測が行われる場合は、照射機構は、励起光を誘電体媒体に照射する。励起光は、誘電体媒体の内部を進行し、反応区間へ向かう。励起光は、誘電体媒体と導電体膜との界面に共鳴角で入射する。
【００１５】
気泡が検出される場合は、測定機構は、気泡検出区間を透過した気泡検出光又は気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量を測定する。計測が行われる場合は、測定機構は、反応場から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量を測定する。
【００１６】
気泡検出部は、気泡検出区間を透過した気泡検出光又は気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量の測定結果を測定機構から取得し、気泡検出区間への気泡の混入を検出する。
【００１７】
本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第２の局面においては、気泡検出光が臨界角より小さい入射角で誘電体媒体と導電体膜との界面に入射する。測定機構は、気泡検出区間を透過した気泡検出光の光量を測定する。気泡検出部は、気泡検出区間を透過した気泡検出光の光量が基準より減少した場合に気泡検出区間に気泡が混入したと判定する。
【００１８】
本発明の第３の局面は、本発明の第１の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第３の局面においては、誘電体媒体と導電体膜との界面に共鳴角で気泡検出光が入射する。測定機構は、気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量を測定する。気泡検出部は、気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量が基準より増加した場合に気泡検出区間に気泡が混入したと判定する。
【００１９】
本発明の第４の局面は、表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う方法に向けられる。
【００２０】
本発明の第４の局面においては、流路形成物、誘電媒媒体、導電体膜及び反応場形成物を備える構造物が準備される。流路形成物、誘電媒媒体、導電体膜及び反応場形成物は、本発明の第１の局面と同じものである。
【００２１】
気泡検出光は、誘電体媒体に照射され、誘電体媒体の内部を進行し、気泡検出区間へ向かう。同時に、気泡検出区間を透過した気泡検出光又は気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量が測定される。気泡検出区間を透過した気泡検出光又は気泡検出区間において反射された気泡検出光の光量の測定結果が取得され、気泡検出区間への気泡の混入が検出される。
【００２２】
励起光は、誘電体媒体に照射され、誘電体媒体の内部を進行し、反応区間へ向かい、誘電体媒体と導電体膜との界面に共鳴角で入射する。同時に、反応場から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量が測定される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、反応区間の上流への気泡の混入が検出され、反応区間に気泡が到達する前に気泡の混入が検出される。反応場における反応が阻害される前に気泡の混入が検出され、気泡による反応の阻害を回避できる。気泡検出光が反応場形成物に照射されず、気泡検出光による反応場形成物の劣化が抑制される。
【００２４】
これらの及びこれら以外の本発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮されたときに下記の本発明の詳細な説明によってより明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の計測装置の模式図である。
【図２】センサーチップの分解断面図である。
【図３】コントローラーのブロック図である。
【図４】一次抗体液が流路に満たされた状態の模式図である。
【図５】一次抗体液が流路に満たされた状態の模式図である。
【図６】試料液が流路に満たされた状態の模式図である。
【図７】二次抗体液が流路に満たされた状態の模式図である。
【図８】計測装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】ＳＰＲ曲線及び入射角と電場増強度との関係を示すグラフである。
【図１０】気泡の混入の検出の手順を示すフローチャートである。
【図１１】気泡の混入の検出の手順を示すフローチャートである。
【図１２】気泡の混入の検出の手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２実施形態の計測装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
｛第１実施形態｝
（概略）
第１実施形態は、表面プラズモン励起蛍光分光法（ＳＰＦＳ）による計測を行う計測装置及びＳＰＦＳによる計測を行う方法に関する。
【００２７】
図１の模式図は、第１実施形態の計測装置を示す。図２の模式図は、センサーチップの分解断面図である。図３のブロック図は、コントローラーを示す。
【００２８】
図１に示すように、計測装置１０００は、センサーチップ１０１０、照射機構１０１２、測定機構１０１４、送液機構１０１６、コントローラー１０１８及びディスプレイ１０２０を備える。
【００２９】
照射機構１０１２は、励起光用のレーザーダイオード１０３０、気泡検出光用のレーザーダイオード１０３２、直線偏光板１０３４、ミラー１０３６及びミラー駆動機構１０３８を備える。
【００３０】
測定機構１０１４は、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサー１０５０、反応区間１０９２において反射された励起光用のフォトダイオード（以下では単に「励起光用のフォトダイオード」という。）１０５２、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光用のフォトダイオード（以下では単に「気泡検出光用のフォトダイオード」という。）１０５４及びローパスフィルター１０５６を備える。
【００３１】
図１及び図２に示すように、センサーチップ１０１０は、流路形成物１０６０、プリズム１０６２、金膜１０６４、抗体固層膜１０６６及びシール１０６８を備える。流路形成物１０６０には、流路１０８０が形成される。流路１０８０は、気泡検出区間１０９０及び反応区間１０９２を順に経由し液体入口１１００から液体出口１１０２へ至る。気泡検出区間１０９０は、反応区間１０９２より上流に設けられる。
【００３２】
図１に示すように、コントローラー１０１８は、気泡検出部１１１０を備える。図３に示すように、コントローラー１０１８は、気泡検出部１１１０に加えて、送液制御部１１１２、報知制御部１１１４及び計測制御部１１１６を備える。
【００３３】
計測が行われる前には、送液機構１０１６により、一次抗体を含む液体（以下では「一次抗体液」という。）が液体入口１１００へ供給され、一次抗体が抗体固層膜１０６６に固定され、一次抗体液が液体出口１１０２から回収される。続いて、送液機構１０１６により、計測される抗原を含む液体（以下では「試料液」という。）が液体入口１１００へ供給され、一次抗体に抗原が結合させられ、試料液が液体出口１１０２から回収される。さらに続いて、送液機構１０１６により、蛍光標識化された二次抗体を含む液体（以下では「二次抗体液」という。）が液体入口１１００へ供給され、二次抗体が抗原に結合させられる。
【００３４】
計測が行われる場合には、照射機構１０１２により励起光ＥＬがプリズム１０６２に照射される。プリズム１０６２に照射された励起光ＥＬは、プリズム１０６２の内部を進行し、反応区間１０９２へ向かう。反応区間１０９２へ向かう励起光ＥＬは、プリズム１０６２と金膜１０６４との界面で反射され、プリズム１０６２から出射する。プリズム１０６２と金膜１０６４との界面への励起光ＥＬの入射角θ１は、臨界角θｃ以上であり、全反射条件を満たす。入射角θ１は、共鳴角θｒに設定される。
【００３５】
励起光ＥＬがプリズム１０６２に照射されている間は、プリズム１０６２と金膜１０６４との界面から金膜１０６４の側へエバネッセント波がもれだし、エバネッセント波と金膜１０６４の表面のプラズモンとが共鳴し、エバネッセント波の電場が増強される。この増強された電場が蛍光標識に作用し、抗体固層膜１０６６により形成される反応場から表面プラズモン励起蛍光ＦＬが放射される。表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量は、ＣＣＤセンサー１０５０により測定される。
【００３６】
一次抗体液、試料液及び二次抗体液が液体入口１１００へ供給される場合には、気泡検出区間１０９０への気泡の混入が検出される。気泡検出区間１０９０への気泡の混入が検出される場合は、照射機構１０１２により気泡検出光ＤＬがプリズム１０６２に照射される。プリズム１０６２に照射された気泡検出光ＤＬは、プリズム１０６２の内部を進行し、気泡検出区間１０９０へ向かう。プリズム１０６２と金膜１０６４との界面への気泡検出光ＤＬの入射角θ２は、臨界角θｃより小さく、全反射条件を満たさない。気泡検出区間１０９０へ向かう気泡検出光ＤＬは、気泡検出区間１０９０を透過し、流路形成物１０６０から出射する。気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量は、気泡検出光用のフォトダイオード１０５４により測定される。気泡検出区間１０９０に気泡が混入した場合は、気泡検出区間１０９０を透過する気泡検出光ＤＬの光量が減少する。このため、気泡検出区間１０９０を透過する気泡検出光ＤＬの光量が基準より減少した場合には、気泡検出区間１０９０に気泡が混入したと気泡検出部１１１０により判定される。
【００３７】
これにより、反応区間１０９２の上流の気泡検出区間１０９０への気泡の混入が検出され、反応区間１０９２に気泡が到達する前に気泡の混入が検出される。反応場における反応が阻害される前に気泡の混入が検出され、気泡による反応の阻害を回避できる。また、気泡検出光ＤＬが抗体固層膜１０６６に照射されず、気泡検出光ＤＬによる抗体固層膜１０６６の劣化が抑制される。
【００３８】
（センサーチップ）
図１及び図２に示すように、プリズム１０６２の上には金膜１０６４が密着させられ、金膜１０６４の上には抗体固層膜１０６６が定着させられる。プリズム１０６２、金膜１０６４及び抗体固層膜１０６６の複合体１１２０には流路形成物１０６０が接合される。プリズム１０６２は金膜１０６４の一方の主面１１３０に密着し、抗体固層膜１０６６は金膜１０６４の他方の主面１１３２に定着する。金膜１０６４は、少なくとも反応区間１０９２に配置され、気泡検出区間１０９０にも広がる。金膜１０６４が反応区間１０９２のみに配置されてもよい。抗体固層膜１０６６は、反応区間１０９２のみに配置され、気泡検出区間１０９０には広がらない。
【００３９】
センサーチップ１０１０は、「検査チップ」「分析チップ」「試料セル」等とも呼ばれる。センサーチップ１０１０は、望ましくは、各辺の長さが数ｍｍから数ｃｍまでの範囲内にある構造物であるが、「チップ」とは呼びがたいより小型の又はより大型の構造物に置き換えられてもよい。
【００４０】
（プリズム）
図１及び図２に示すように、プリズム１０６２は、台形柱体である。望ましくは、プリズム１０６２は、等脚台形柱体である。プリズム１０６２の一方の傾斜側面１１４０は励起光ＥＬの入射面になる。プリズム１０６２の幅狭の平行側面１１４２は気泡検出光ＤＬの入射面になる。プリズム１０６２の幅広の平行側面１１４４は励起光ＥＬの反射面及び気泡検出光ＤＬの出射面になる。プリズム１０６２の他方の傾斜側面１１４６は励起光ＥＬの出射面になる。
【００４１】
一方の傾斜側面１１４０へ入射した励起光ＥＬが幅広の平行側面１１４４に反射され他方の傾斜側面１１４６から出射し、幅狭の平行側面１１４２へ入射した気泡検出光ＤＬが幅広の平行側面１１４４から出射するように一方の傾斜側面１１４０、幅狭の平行側面１１４２、幅広の平行側面１１４４及び他方の傾斜側面１１４６は配置される。
【００４２】
プリズム１０６２の形状は、臨界角θｃ以上の入射角θ１で励起光ＥＬを反射面へ入射させることがで、臨界角θｃより小さい入射角θ２で気泡検出光ＤＬを出射面へ入射させることができるように決められる。この条件が満たされる限り、プリズム１０６２が台形柱体以外でもよく、プリズム１０６２が「プリズム」とは呼びがたい形状物に置き換えられてもよい。例えば、プリズム１０６２が半円柱体であってもよく、プリズム１０６２が板に置き換えられてもよい。
【００４３】
プリズム１０６２は、励起光ＥＬ及び気泡検出光ＤＬに対して透明な材質からなる誘電体媒体である。プリズム１０６２は、ガラス、樹脂等からなる。プリズム１０６２は、射出成形により作製される。プリズム１０６２が射出成形以外により作製されてもよい。
【００４４】
（金膜）
金膜１０６４は、薄膜である。金膜１０６４の膜厚は、望ましくは、３０〜７０ｎｍであり、典型的には５０ｎｍである。ただし、金膜１０６４の膜厚がこの範囲外であってもよい。
【００４５】
金膜１０６４は、スパッタリング、蒸着、メッキ等により形成される。金膜１０６４が他の方法により形成されてもよい。
【００４６】
金膜１０６４が表面プラズモン共鳴を発生させる他の種類の導電体からなる膜に置き換えられてもよい。例えば、金膜１０６４が銀、銅、アルミニウム等の金属又はこれらの金属を含む合金からなる膜に置き換えられてもよい。
【００４７】
（抗体固層膜）
抗体固層膜１０６６は、一次抗体、抗原及び二次抗体等の反応物を反応させる反応場を形成する。抗体固層膜１０６６は、非流動体からなる。したがって、一次抗体液、試料液又は二次抗体液が抗体固層膜１０６６に接触しても、抗体固層膜１０６６は移動しない。
【００４８】
抗体固層膜１０６６は、ラバー製のアプリケーターによりパターニングされる。抗体固層膜１０６６が他の方法により形成されてもよい。
【００４９】
（流路形成物）
流路形成物１０６０には、流路１０８０が形成される。流路１０８０の一部は、流路形成物１０６０の表面に露出し、複合体１１２０により閉塞される。金膜１０６４の他方の主面１１３２は、当該流路１０８０の一部に面する。流路形成物１０６０は、接着、レーザー溶着、超音波溶着、クランプ圧着等により、複合体１１２０に接合される。ただし、流路形成物１０６０が他の方法により複合体１１２０に接合されてもよい。流路形成物１０６０が２個以上の構成物の結合物であってもよい。
【００５０】
流路形成物１０６０は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬ及び気泡検出光ＤＬに対して透明な材質からなる。流路形成物１０６０は、樹脂等からなる。流路形成物１０６０は、射出成形により製造される。流路形成物１０６０が射出成形以外により製造されてもよい。
【００５１】
（送液機構）
送液機構１０１６は、一次抗体液、試料液、二次抗体液、バッファー液等の液体を液体入口１１００へ供給し、一次抗体液、試料液、二次抗体液、バッファー液等の液体を液体出口１１０２から回収する。一次抗体液、試料液及び二次抗体液が液体入口１１００へ供給された場合は、それぞれ、流路１０８０が一次抗体液、試料液及び二次抗体液で満たされ、一次抗体液、試料液及び二次抗体液が抗体固層膜１０６６に接触する。送液機構１０１６が、一次抗体液、試料液、二次抗体液及びバッファー液以外の液体を供給及び回収してもよい。
【００５２】
送液機構１０１６においては、例えば、ポンプにより送液元から液体が吸引され、送液元から送液先へポンプが搬送され、ポンプにより送液先へ液体を吐出される。送液元から送液先へ至る配管に液体が流されてもよい。
【００５３】
液体入口１１００及び液体出口１１０２が時により入れ替えられてもよい。液体入口１１００及び液体出口１１０２が時により入れ替えられる場合は、液体入口１１００と反応区間１０９２との間に気泡検出区間１０９０が設定されるべきであるので、液体入口１１００の変化に応じて気泡検出区間１０９０が変化し、気泡検出区間１０９０の変化に応じて気泡検出光ＤＬが向かう先も移動する。気泡検出光ＤＬの向かう先が２個以上ある場合は、２個以上の気泡検出光用のレーザーダイオード１０３２が設けられてもよく、２個以上の気泡検出光用のフォトダイオード１０５４が設けられてもよい。
【００５４】
（流路への液体の供給）
図４及び図５の模式図は、一次抗体液が流路に満たされた状態を示す。図４は、気泡が流路に混入しなかった場合を示す。図５は、気泡が流路に混入した場合を示す。図６の模式図は、試料液が流路に満たされた状態を示す。図７の模式図は、二次抗体液が流路に満たされた状態を示す。
【００５５】
図４に示すように、一次抗体液１１５０が流路１０８０に満たされた場合は、一次抗体液１１５０に含まれる一次抗体１１６０が予め形成された抗体固層膜１０６６に固定される。しかし、図５に示すように、流路１０８０に気泡１１７０が混入した場合は、一次抗体１１６０の抗体固層膜１０６６への固定が阻害され、抗原の捕捉量が正確に計測されない。一次抗体１１６０は、望ましくは、Ｎ−エチル−Ｎ′−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドヒドロクロリド（ＥＤＣ）／Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）による活性化エステル法により、金膜１０６４の他方の主面１１３２に密着する自己組織化膜（ＳＡＭ）の表面のカルボキシル基に固定される。抗体固層膜１０６６の表面のうち一次抗体１１６０が固定される領域は、反応場となる。
【００５６】
また、図６に示すように、一次抗体１１６０が抗体固層膜１０６６に固定された状態において試料液１１８０が流路１０８０に満たされた場合は、試料液１１８０に含まれる抗原（腫瘍マーカ等）１１９０と抗体固層膜１０６６に固定された一次抗体１１６０とが生化学反応又は免疫反応（抗原抗体反応）により結合し、抗原１１９０が抗体固層膜１０６６に捕捉される。ただし、流路１０８０に気泡１１７０が混入した場合は、一次抗体１１６０と抗原１１９０との結合が阻害され、抗原の捕捉量が正確に計測されない。
【００５７】
さらに、図７に示すように、抗原１１９０が抗体固層膜１０６６に捕捉された状態において二次抗体液１２００が流路１０８０に満たされた場合は、抗体固層膜１０６６に捕捉された抗原１１９０と二次抗体液１２００に含まれる蛍光標識化された二次抗体１２１０とが生化学反応又は免疫反応により結合し、抗原１１９０が二次抗体１２１０に蛍光標識される。ただし、流路１０８０に気泡１１７０が混入した場合は、抗原１１９０と二次抗体１２１０との結合が阻害され、抗原の捕捉量が正確に計測されない。蛍光標識化された二次抗体１２１０にエバネッセント波ＥＦが作用した場合は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬが放射される。
【００５８】
（一次抗体液、試料液及び二次抗体液）
一次抗体液１１５０は、計測される抗原１１９０と結合し抗体固層膜１０６６に固定される一次抗体１１６０を含む。
【００５９】
試料液１１８０は、典型的には、血液等の人間からの採取物であるが、人間以外の生物からの採取物であってもよく、非生物からの採取物であってもよい。希釈、血球分離、試薬の混合等の他の前処理が採取物に対して行われてもよい。
【００６０】
二次抗体液１２００は、計測される抗原１１９０と結合し蛍光標識化された二次抗体１２１０を含む。二次抗体１２１０は、蛍光を放射する蛍光標識となる化学構造を含む。
【００６１】
（レーザーダイオード）
図１に示すように、励起光用のレーザーダイオード１０３０は励起光ＥＬを放射し、気泡検出光用のレーザーダイオード１０３２は、気泡検出光ＤＬを放射する。
【００６２】
励起光用のレーザーダイオード１０３０及び気泡検出光用のレーザーダイオード１０３２の両方又は片方がレーザーダイオード以外の光源、例えば、発光ダイオード、水銀灯、レーザーダイオード以外のレーザー等に置き換えられてもよい。
【００６３】
励起光用又は気泡検出光用の光源から放射される光が平行光線でない場合は、レンズ、ミラー、スリット等により光が平行光線へ変換される。光が直線偏光でない場合は、直線偏光板等により光が直線偏光へ変換される。光が単色光でない場合は、回折格子等により光が単色光へ変換される。
【００６４】
励起光用のレーザーダイオード１０３０が気泡検出光用のレーザーダイオードを兼ねてもよい。励起光用のレーザーダイオード１０３０が気泡検出光用のレーザーダイオードを兼ねる場合は、励起光用のレーザーダイオード１０３０を移動することにより、励起光用のレーザーダイオード１０３０から放射される光が向かう先が気泡検出区間１０９０と反応区間１０９２との間で切り替えられる。励起光用のレーザーダイオード１０３０から放射される光が向かう先がミラー１０３６及びミラー駆動機構１０３８等の光学系により気泡検出区間１０９０と反応区間１０９２との間で切り替えられてもよい。
【００６５】
（直線偏光板）
図１に示すように、直線偏光板１０３４は、励起光ＥＬの光路上に配置され、励起光用のレーザーダイオード１０３０から放射された励起光ＥＬを直線偏光へ変換する。励起光ＥＬの偏光方向は、励起光ＥＬが反射面１１４４に対してｐ偏光になるように選択される。これにより、エバネッセント波ＥＦのもれだしが増加し、表面プラズモン励起蛍光ＦＬが増加し、計測の感度が向上する。
【００６６】
（ミラー及びミラー駆動機構）
ミラー１０３６は、励起光ＥＬの光路上に配置され、直線偏光板１０３４を通過した励起光ＥＬを反射する。ミラー１０３６により反射された励起光ＥＬは、プリズム１０６２に照射される。プリズム１０６２に照射された光は、入射面１１４０へ入射し、反射面１１４４に反射され、出射面１１４６から出射する。反射面１１４４への励起光ＥＬの入射角θ１は、全反射条件θｃ≦θ１を満たす。
【００６７】
ミラー駆動機構１０３８は、モーター、圧電アクチュエーター等の駆動力源を備え、ミラー１０３６を回転させ、ミラー１０３６の姿勢を調整する。また、ミラー駆動機構１０３８は、リニアステッピングモーター等の駆動力源を備え、励起光用のレーザーダイオード１０３０の光軸方向にミラー１０３６を移動させ、ミラー１０３６の位置を調整する。これにより、反射面１１４４における励起光ＥＬの入射位置を抗体固層膜１０６６が定着する領域に維持したまま反射面１１４４への励起光ＥＬの入射角θ１を調整できる。
【００６８】
（ＣＣＤセンサー）
ＣＣＤセンサー１０５０は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置され、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量を測定する。ＣＣＤセンサー１０５０が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、ＣＣＤセンサー１０５０が光電子増倍管等に置き換えられてもよい。
【００６９】
（フォトダイオード）
気泡検出光用のフォトダイオード１０５４は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光路上に配置され、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量を測定する。気泡検出光用のフォトダイオード１０５４が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、気泡検出光用のフォトダイオード１０５４がフォトトランジスター、フォトレジスター等に置き換えられてもよい。
【００７０】
励起光用のフォトダイオード１０５２は、プリズム１０６２と金膜１０６４との界面において反射された励起光ＥＬの光路上に配置されプリズム１０６２と金膜１０６４との界面において反射される励起光ＥＬの光量を測定する。励起光用のフォトダイオード１０５２が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、励起光用のフォトダイオード１０５２がフォトトランジスター、フォトレジスター等に置き換えられてもよい。
【００７１】
（ローパスフィルター）
ローパスフィルター１０５６は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置される。
【００７２】
ローパスフィルター１０５６は、カットオフ波長より長い波長の光を透過し、カットオフ波長より短い波長の光を減衰させる。カットオフ波長は、励起光ＥＬの波長から表面プラズモン励起蛍光ＦＬの波長までの範囲内で選択される。散乱された励起光ＥＬはローパスフィルター１０５６により減衰し、散乱された励起光ＥＬのごく一部がＣＣＤセンサー１０５０に到達するが、表面プラズモン励起蛍光ＦＬはローパスフィルター１０５６を透過し、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの大部分がＣＣＤセンサー１０５０に到達する。これにより、相対的に光量が小さい表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が測定される場合に相対的に光量が大きい散乱された励起光ＥＬの影響が抑制され、計測の精度が向上する。
【００７３】
（状態の切り替え）
気泡が検出される状態と計測が行われる状態とが切り替えられる場合は、光を放射する光源及び光の光量を測定する光量センサーがコントローラー１０１８により切り替えられる。
【００７４】
気泡が検出される状態においては、気泡検出光用のレーザーダイオード１０３２から気泡検出光ＤＬが放射され、気泡検出光ＤＬがプリズム１０６２に照射される。気泡検出光ＤＬは、プリズム１０６２の内部を進行し、気泡検出区間１０９０へ向かう。気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬは、流路形成物１０６０から出射し、気泡検出光用のフォトダイオード１０５４に入射する。気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量は気泡検出光用のフォトダイオード１０５４により測定される。測定結果はコントローラー１０１８に転送される。
【００７５】
計測が行われる状態においては、励起光用のレーザーダイオード１０３０から励起光ＥＬが放射され、プリズム１０６２に励起光ＥＬが照射される。励起光ＥＬは、プリズム１０６２の内部を進行し、反応区間１０９２へ向かう。表面プラズモン励起蛍光ＦＬは、流路形成物１０６０から出射し、ＣＣＤセンサー１０５０に入射する。表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量はＣＣＤセンサー１０５０により測定される。測定結果はコントローラー１０１８に転送される。
【００７６】
（コントローラー）
コントローラー１０１８は、制御プログラムを実行する組み込みコンピューターである。１個の組み込みコンピューターがコントローラー１０１８の機能を担ってもよいし、２個以上の組み込みコンピューターが分担してコントローラー１０１８の機能を担ってもよい。ソフトウエアを伴わないハードウエアがコントローラー１０１８の全部又は一部の機能を担ってもよい。ハードウエアは、例えば、オペアンプ、コンパレーター等の電子回路である。コントローラー１０１８による処理の全部又は一部が、手作業により実行されてもよく、計測装置１０００の外部において実行されてもよい。
【００７７】
（気泡検出部）
気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の測定結果を気泡検出光用のフォトダイオード１０５４から取得し、気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入を検出する。気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量が基準を超えて減少した場合に気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入したと判定する。
【００７８】
典型的には、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の閾値が基準になる。この場合は、気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入した場合に気泡検出区間１０９０を透過する気泡検出光ＤＬの光量と気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入しない場合に気泡検出区間１０９０を透過する気泡検出光ＤＬの光量とが事前に調べられ、前者の光量と後者の光量との間に閾値が設定される。また、気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量が閾値を下回った場合に気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入したと判定する。
【００７９】
気泡検出区間１０９０を透過する気泡検出光ＤＬの光量の閾値以外が基準になってもよい。例えば、気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入していないことが確認された時からの気泡検出区間１０９０を透過する気泡検出光ＤＬの光量の減少量の閾値が基準であってもよい。この場合は、気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入した場合の気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の減少量が事前に調べられ、当該減少量以下に閾値が設定される。また、気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の減少量が閾値を上回った場合に気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入したと判定する。
【００８０】
気泡検出部１１１０による気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入の検出は、送液機構１０１６及び送液制御部１１１２が省略され手作業により液体入口１１００へ液体が供給され液体出口１１０２から液体が回収される場合にも有用である。
【００８１】
気泡検出部１１１０が、気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入に加えて、反応区間１０９２への気泡１１７０の混入を検出してもよい。反応区間１０９２への気泡１１７０の混入が検出される場合は、気泡検出部１１１０は、プリズム１０６２と金膜１０６４との界面において反射された励起光ＥＬの光量の測定結果を励起光用のフォトダイオード１０５２から取得し、プリズム１０６２と金膜１０６４との界面において反射された励起光ＥＬの光量が基準を超えて増加した場合に反応区間１０９２に気泡１１７０が混入したと判定する。これにより、計測が行われる状態においても気泡１１７０の混入が検出される。
【００８２】
（送液制御部）
送液制御部１１１２は、気泡検出部１１１０の判定結果を取得し、送液機構１０１６を制御し、送液機構１０１６に液体入口１１００へ液体を供給させ液体出口１１０２から液体を回収させる。液体の供給及び回収の処理は、気泡検出部１１１０の検出結果によって変化する。
【００８３】
（報知制御部）
報知制御部１１１４は、気泡検出部１１１０の検出結果を取得し、ディスプレイ１０２０を制御し、計測エラーをディスプレイ１０２０に報知させる。ディスプレイ１０２０に代えて又はディスプレイ１０２０に加えて、他の形式の報知機構が設けられてもよい。報知制御部１１１４は、当該報知機構を制御し、当該報知機構に計測エラーを報知させる。例えば、ランプ等の発光体が報知機構として設けられ、発光体の点灯、発光体の消灯、発光体の発光色の変更、発光体の点滅等により計測エラーが報知されてもよい。ブザー、スピーカー、ベル等の発音体が設けられ、エラー音の発生、エラーメッセージの発声等により計測エラーが報知されてもよい。
【００８４】
（計測制御部）
計測制御部１１１６は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量の測定の開始及び終了を制御する。
【００８５】
（計測装置の動作）
図８のフローチャートは、計測装置の動作を示す。
【００８６】
図８に示すように、計測装置１０００により計測が行われる場合は、センサーチップ１０１０が準備され、センサーチップ１０１０が計測装置１０００に取り付けられる（ステップＳ１０１）。
【００８７】
センサーチップ１０１０が準備され計測装置１０００に取り付けられた後に、励起光ＥＬがプリズム１０６２に照射され、入射角θ１が共鳴角θｒに設定される（ステップＳ１０２）。入射角θ１が共鳴角θｒに設定される場合は、コントローラー１０１８がミラー駆動機構１０３８にミラー１０３６の姿勢及び位置を調整させ、予想される共鳴角θｒの近傍で入射角θ１を走査させる。コントローラー１０１８は、入射角θ１の走査と並行して、反射された励起光ＥＬの光量の測定結果を励起光用のフォトダイオード１０５２から取得する。コントローラー１０１８は、入射角θ１と反射された励起光ＥＬの光量との関係を示すＳＰＲ曲線から反射された励起光ＥＬの光量が極小になる入射角θ１である共鳴角θｒを特定する。反射された励起光ＥＬの光量が極小になる入射角θ１と電場増強度が極大になる入射角θ１とはわずかに異なるので、望ましくは、共鳴角θｒに微小角Δθｒを加算又は減算する補正が行われる。「共鳴角」の語は、当該補正が行われた後のものも含む意味で用いられる。図９のグラフは、ＳＰＲ曲線及び入射角θ１と電場増強度との関係を示す。
【００８８】
入射角θ１が共鳴角θｒに設定された後に、一次抗体１１６０が抗体固層膜１０６６へ固定され（ステップＳ１０３）、抗原１１９０と一次抗体１１６０とが結合させられ（ステップＳ１０４）、抗原１１９０と二次抗体１２１０とが結合させられる（ステップＳ１０５）。一次抗体１１６０が抗体固層膜１０６６に予め固定されたセンサーチップ１０１０が準備される場合は、一次抗体１１６０の抗体固層膜１０６６への固定（ステップＳ１０３）が省略される。
【００８９】
これらの反応が完了した後に、コントローラー１０１８は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量の測定結果をＣＣＤセンサー１０５０から取得し、必要な演算を行う（ステップＳ１０６）。
【００９０】
（一次抗体液及び二次抗体液の供給中における気泡の混入の検出）
図１０のフローチャートは、一次抗体液及び二次抗体液の供給中における気泡の混入の検出の手順を示す。
【００９１】
図１０に示すように、送液制御部１１１２が送液機構１０１６に液体（一次抗体液１１５０又は二次抗体液１２００）を液体入口１１００へ供給させた後に（ステップＳ１２１）、気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の測定結果を気泡検出光用のフォトダイオード１０５４から取得し、気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入を検出する（ステップＳ１２２）。
【００９２】
気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入が検出されない場合は、反応の終了後に（ステップＳ１２３）、送液制御部１１１２が送液機構１０１６に液体を液体出口１１０２から回収させる（ステップＳ１２４）。これにより、液体の送液が正常に完了する。
【００９３】
気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入が検出された場合は、送液制御部１１１２が送液機構１０１６に液体を液体出口１１０２からいったん回収させ（ステップＳ１２５）、液体を液体入口１１００へ再供給させる（ステップＳ１２６）。これにより、気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入した場合に液体入口１１００へ液体が再供給され、気泡１１７０が除去され、計測エラーが回避される。送液制御部１１１２が送液機構１０１６に液体を液体入口１１００へ再供給させることに代えて、報知制御部１１１４がディスプレイ１０２０に計測エラーを報知させてもよい。例えば、反射された励起光ＥＬの光量の異常等のために計測エラーが生じる可能性がある場合には、計測エラーが報知される。
【００９４】
液体が液体入口１１００へ再供給された後に、気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の測定結果を気泡検出光用のフォトダイオード１０５４から再取得し、気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入を再検出する（ステップＳ１２７）。
【００９５】
気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入が再検出されない場合は、反応の終了後に（ステップＳ１２３）、送液制御部１１１２が送液機構１０１６に液体を液体出口１１０２から回収させる（ステップＳ１２４）。
【００９６】
気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入が再検出された場合は、報知制御部１１１４がディスプレイ１０２０に計測エラーを報知させ、センサーチップ１０１０の交換を作業者に促す（ステップＳ１２８）。液体を再々供給せず計測エラーを報知するのは、液体が液体入口１１００へ再供給されても気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量が少ないままである場合は、気泡１１７０の混入ではなくごみの混入等が疑われるためである。したがって、液体が液体入口１１００へ再供給されても気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量が少ないままである場合に計測エラーを報知することは、気泡１１７０の混入以外の要因による計測エラーが見過ごされないようにすることに寄与する。
【００９７】
（試料液の供給中における気泡の混入の検出）
図１１のフローチャートは、試料液の供給中における気泡の混入の検出の手順を示す。
【００９８】
図１１に示すように、送液制御部１１１２が送液機構１０１６に試料液１１８０を液体入口１１００へ供給させた後に（ステップＳ１４１）、気泡検出部１１１０は、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の測定結果を気泡検出光用のフォトダイオード１０５４から取得し、気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入を検出する（ステップＳ１４２）。
【００９９】
気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入が検出されない場合は、反応の終了後に（ステップＳ１４３）、送液制御部１１１２が送液機構１０１６に試料液１１８０を液体出口１１０２から回収させる（ステップＳ１４４）。
【０１００】
気泡検出区間１０９０への気泡１１７０の混入が検出された場合は、試料液１１８０は再供給されず、報知制御部１１１４がディスプレイ１０２０に計測エラーを報知させる（ステップＳ１４５）。これにより、気泡検出区間１０９０に気泡１１７０が混入した場合に計測エラーが報知され、計測エラーが見過ごされない。
【０１０１】
試料液１１８０が再供給されない理由は、試料液１１８０が抗体固層膜１０６６に接触していた時間、液体入口１１１０へ供給された試料液１１８０の量等により、抗体固層膜１０６６に捕捉される抗原１１９０の量が変化し、計測結果が変化するからである。ただし、単に抗原１１９０の有無がわかればよい場合のように、試料液１１８０を再供給してもよい場合もある。試料液１１８０を再供給してもよい場合は、一次抗体液１１５０及び二次抗体液１２００と同様に図１０のフローチャートにしたがって気泡１１７０の混入が検出されてもよい。
【０１０２】
（測定中における気泡の混入の検出）
図１２のフローチャートは、測定中における気泡の混入の検出の手順を示す。
【０１０３】
計測制御部１１１６が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量の測定を開始させた後に（ステップＳ１６１）、気泡検出部１１１０は、反射された励起光ＥＬの光量の測定結果を励起光用のフォトダイオード１０５２から取得し、反応区間１０９２への気泡１１７０の混入を検出する（ステップＳ１６２）。
【０１０４】
反応区間１０９２への気泡１１７０の混入が検出されない場合は、測定が継続され、計測制御部１１１６が測定を正常に終了させる（ステップＳ１６３）。
【０１０５】
反応区間１０９２への気泡１１７０の混入が検出された場合は、計測制御部１１１６が測定を中止させ（ステップＳ１６４）、送液制御部１１１２が、送液機構１０１６に二次抗体液１２００を液体出口１１０２からいったん回収させ（ステップＳ１６５）、バッファー液を液体入口１１００へ再供給させる（ステップＳ１６６）。これにより、反応区間１０９２に気泡１１７０が混入した場合に液体入口１１００へバッファー液が再供給され、気泡１１７０が除去され、計測エラーが回避される。送液制御部１１１２が、送液機構１０１６にバッファー液を液体入口１１００へ再供給させることに代えて、報知制御部１１１４がディスプレイ１０２０に計測エラーを報知させてもよい。
【０１０６】
バッファー液が液体入口１１００へ再供給された後に、気泡検出部１１１０は、反射された励起光ＥＬの光量の測定結果を励起光用のフォトダイオード１０５２から再取得し、反応区間１０９２への気泡１１７０の混入を再検出する（ステップＳ１６７）。
【０１０７】
反応区間１０９２への気泡１１７０の混入が再検出されない場合は、計測制御部１１１６が再測定を開始させ（ステップＳ１６８）、再測定を正常に終了させる（ステップＳ１６９）。
【０１０８】
反応区間１０９２への気泡１１７０の混入が再検出された場合は、報知制御部１１１４がディスプレイ１０２０に計測エラーを報知させる（ステップＳ１７０）。バッファー液を再々供給せず計測エラーを報知するのは、二次抗体液１２００が液体出口１１０２から回収された後にバッファー液が液体入口１１００へ再供給されても反射された励起光ＥＬの光量が多いままである場合は、気泡１１７０の混入ではなくごみの混入等が疑われるためである。したがって、バッファー液が液体入口１１００へ再供給されても反射された励起光ＥＬの光量が多いままである場合に計測エラーを報知することは、気泡１１７０の混入以外の要因による計測エラーが見過ごされないようにすることに寄与する。
【０１０９】
｛第２実施形態｝
第２実施形態は、第１実施形態の計測装置を置き換える計測装置に関する。以下では、第１実施形態の計測装置と第２実施形態の計測装置との重要な共通点及び相違点が説明される。説明されない事項については、第１実施形態の計測装置の構成が、そのまま又は変形されてから、第２実施形態の計測装置において採用される。第２実施形態の計測装置の構成物には、第１実施形態の計測装置の対応する構成物と同じ名称が付与される。
【０１１０】
図１３の模式図は、第２実施形態の計測装置を示す。
【０１１１】
図１３に示すように、計測装置２０００は、センサーチップ２０１０、照射機構２０１２、測定機構２０１４、送液機構２０１６、コントローラー２０１８及びディスプレイ２０２０を備える。第２実施形態のセンサーチップ２０１０、送液機構２０１６及びディスプレイ２０２０は、それぞれ、第１実施形態のセンサーチップ１０１０、送液機構１０１６及びディスプレイ１０２０と同じものである。
【０１１２】
照射機構２０１２は、レーザーダイオード２０３０及びレーザーダイオード駆動機構２３００を備える。
【０１１３】
測定機構２０１４は、ＣＣＤセンサー２０５０、フォトダイオード２０５２、フォトダイオード駆動機構２３０２及びローパスフィルター２０５６を備える。第２実施形態のＣＣＤセンサー２０５０及びローパスフィルター２０５６は、それぞれ、第１実施形態のＣＣＤセンサー１０５０及びローパスフィルター１０５６と同じものである。
【０１１４】
センサーチップ２０１０は、流路形成物２０６０、プリズム２０６２、金膜２０６４、抗体固層膜２０６６及びシール２０６８を備える。流路形成物２０６０には、流路２０８０が形成される。流路２０８０は、気泡検出区間２０９０及び反応区間２０９２を順に経由し液体入口２１００から液体出口２１０２へ至る。
【０１１５】
コントローラー２０１８は、気泡検出部２１１０を備える。
【０１１６】
第１実施形態においては、気泡検出区間１０９０を透過した気泡検出光ＤＬの光量の減少により気泡検出区間１０９０への気泡の混入が検出される。これに対して、第２実施形態においては、気泡検出区間２０９０において反射された気泡検出光ＤＬの光量の増加により気泡検出区間２０９０への気泡の混入が検出される。
【０１１７】
また、第１実施形態においては、励起光用のレーザーダイオード１０３０とは別に気泡検出光用のレーザーダイオード１０３２が設けられ、励起光用のフォトダイオード１０５２とは別に気泡検出光用のフォトダイオード１０５４が設けられる。これに対して、第２実施形態においては、レーザーダイオード２０３０が励起光用及び気泡検出光用を兼ね、フォトダイオード２０５２が励起光用及び気泡検出光用を兼ねる。ただし、第１実施形態と同じく、励起光用のレーザーダイオードと気泡検出光用のレーザーダイオードとが別個であってもよく、励起光用のフォトダイオードと気泡検出光用のフォトダイオードとが別個であってもよい。
【０１１８】
計測が行われる場合には、レーザーダイオード２０３０により励起光ＥＬがプリズム２０６２に照射される。プリズム２０６２に照射された励起光ＥＬは、プリズム２０６２の内部を進行し、反応区間２０９２へ向かう。反応区間２０９２へ向かう励起光ＥＬは、プリズム２０６２と金膜２０６４との界面で反射され、プリズム２０６２から出射する。プリズム２０６２と金膜２０６４との界面への励起光ＥＬの入射角θは、臨界角θｃ以上であり、共鳴角θｒに設定される。
【０１１９】
励起光ＥＬがプリズム２０６２に照射されている間は、抗体固層膜２０６６により形成される反応場から表面プラズモン励起蛍光ＦＬが放射される。表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量は、ＣＣＤセンサー２０５０により測定される。
【０１２０】
気泡の混入が検出される場合は、レーザーダイオード２０３０により気泡検出光ＤＬがプリズム２０６２に照射される。プリズム２０６２に照射された気泡検出光ＤＬは、プリズム２０６２の内部を進行し、気泡検出区間２０９０へ向かう。気泡検出区間２０９０へ向かう気泡検出光ＤＬは、プリズム２０６２と金膜２０６４との界面で反射され、プリズム２０６２から出射する。プリズム２０６２と金膜２０６４との界面への気泡検出光ＤＬの入射角θは、臨界角θｃ以上であり、共鳴角θｒに設定される。反射された気泡検出光ＤＬの光量は、フォトダイオード２０５２により測定される。気泡検出区間２０９０に気泡が混入した場合は、反射される気泡検出光ＤＬの光量が増加する。このため、反射された気泡検出光ＤＬの光量が基準より増加した場合には、気泡検出区間２０９０に気泡が混入したと気泡検出部２１１０により判定される。
【０１２１】
これにより、反応区間２０９２の上流の気泡検出区間２０９０への気泡の混入が検出され、反応区間２０９２へ気泡が到達する前に気泡の混入が検出される。反応場における反応が阻害される前に気泡の混入が検出され、気泡による反応の阻害を回避できる。また、気泡検出光ＤＬが抗体固層膜２０６６に照射されず、気泡検出光ＤＬによる抗体固層膜２０６６の劣化が抑制される。
【０１２２】
気泡が検出される状態と計測が行われる状態とが切り替えられる場合は、レーザーダイオード駆動機構２３００によりレーザーダイオード２０３０の位置及び姿勢の両方又は片方が調整され、レーザーダイオード２０３０から放射される光の光路が切り替えられる。光学系により光の光路が調整されてもよい。また、フォトダイオード駆動機構２３０２によりフォトダイオード２０５２の位置が調整される。
【０１２３】
気泡検出部２１１０は、反射された気泡検出光ＤＬの光量の測定結果をフォトダイオード２０５２から取得し、気泡検出区間２０９０への気泡の混入を検出する。気泡検出部２１１０は、反射された気泡検出光ＤＬの光量が基準を超えて増加した場合に気泡検出区間２０９０に気泡が混入したと判定する。これは、気泡検出区間２０９０に気泡が混入した場合は、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）条件からのずれにより、プリズム２０６２と金膜２０６４との界面において反射される光の光量が増加することを利用している。
【０１２４】
典型的には、反射された気泡検出光ＤＬの光量の閾値が基準になる。この場合は、気泡検出区間２０９０に気泡が混入した場合に反射される気泡検出光ＤＬの光量と気泡検出区間２０９０に気泡が混入しない場合に反射される気泡検出光ＤＬの光量とが事前に調べられ、前者の光量と後者の光量との間に閾値が設定される。また、気泡検出部２１１０は、反射される気泡検出光ＤＬの光量が閾値を上回った場合に気泡検出区間２０９０に気泡が混入したと判定する。
【０１２５】
反射される気泡検出光ＤＬの光量の閾値以外が基準になってもよい。例えば、気泡検出区間２０９０に気泡が混入していないことが確認された時からの反射された気泡検出光ＤＬの光量の増加量の閾値が基準であってもよい。この場合は、気泡検出区間２０９０に気泡が混入した場合の反射された気泡検出光ＤＬの光量の増加量が事前に調べられ、当該増加量以下に閾値が設定される。また、気泡検出部２１１０は、反射された気泡検出光ＤＬの光量の増加量が閾値を上回った場合に気泡検出区間２０９０に気泡が混入したと判定する。
【０１２６】
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において例示であり、この発明は上記の説明に限定されない。例示されない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定されうる。
【符号の説明】
【０１２７】
１０００，２０００ 計測装置
１０１０，２０１０ センサーチップ
１０１２，２０１２ 照射機構
１０１４，２０１４ 測定機構
１０６０，２０６０ 流路形成物
１０６２，２０６２ プリズム
１０６４，２０６４ 金膜
１０６６，２０６６ 抗体固層膜
１０８０，２０８０ 流路
１０９０，２０９０ 気泡検出区間
１０９２，２０９２ 反応区間
１１００，２１００ 液体入口
１１０２，２１０２ 液体出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う計測装置であって、
気泡検出区間及び反応区間を順に経由し液体入口から液体出口へ至る流路が形成される流路形成物と、
誘電体媒体と、
前記反応区間に配置され、反応物が反応する反応場を形成する反応場形成物と、
第１の主面及び第２の主面を有し、前記第１の主面に前記誘電体媒体が密着し、前記第２の主面に前記反応場形成物が定着する導電体膜と、
気泡の混入が検出される場合に気泡検出光を前記誘電体媒体に照射し前記気泡検出光に前記誘電体媒体の内部を進行させ前記気泡検出光を前記気泡検出区間へ向かわせ、計測が行われる場合に励起光を前記誘電体媒体に照射し前記励起光に前記誘電体媒体の内部を進行させ前記励起光を前記反応区間へ向かわせ前記誘電体媒体と前記導電体膜との界面に共鳴角で前記励起光を入射させる照射機構と、
気泡の混入が検出される場合に前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光又は前記前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量を測定し、計測が行われる場合に前記反応場から放射された表面プラズモン励起蛍光の光量を測定する測定機構と、
前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光又は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量の測定結果を前記測定機構から取得し、前記気泡検出区間への気泡の混入を検出する気泡検出部と、
を備える計測装置。
【請求項２】
請求項１の計測装置において、
前記照射機構は前記誘電体媒体と前記導電体膜との界面に臨界角より小さい入射角で前記気泡検出光を入射させ、
前記測定機構は前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光の光量を測定し、
前記気泡検出部は前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光の光量が基準より減少した場合に前記気泡検出区間へ気泡が混入したと判定する
計測装置。
【請求項３】
請求項１の計測装置において、
前記照射機構は前記誘電体媒体と前記導電体膜との界面に共鳴角で前記気泡検出光を入射させ、
前記測定機構は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量を測定し、
前記気泡検出部は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量が基準より増加した場合に前記気泡検出区間に気泡が混入したと判定する
計測装置。
【請求項４】
表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う方法であって、
(a) 流路形成物、誘電体媒体、導電体膜及び反応場形成物を備え、気泡検出区間及び反応区間を順に経由し液体入口から液体出口へ至る流路が前記流路形成物に形成され、前記導電体膜が第１の主面及び第２の主面を有し、前記誘電体媒体が前記第１の主面に密着し、前記反応場形成物が前記第２の主面に定着し、前記反応場形成物が前記反応区間に配置され反応物が反応する反応場を形成する構造物を準備する工程と、
(b) 気泡検出光を前記誘電体媒体に照射し、前記気泡検出光に前記誘電体媒体の内部を進行させ、前記気泡検出光を前記気泡検出区間へ向かわせる工程と、
(c) 前記工程(b)と同時に前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光又は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量を測定する工程と、
(d) 前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光又は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量の測定結果を取得し、前記気泡検出区間への気泡の混入を検出する工程と、
(e) 励起光を前記誘電体媒体に照射し、前記励起光に前記誘電体媒体の内部を進行させ、前記励起光を前記反応区間へ向かわせ、前記誘電体媒体と前記導電体膜との界面に共鳴角で前記励起光を入射させる工程と、
(f) 前記工程(e)と同時に前記反応場から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量を測定する工程と、
を備える計測する方法。
【請求項１】
表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う計測装置であって、
気泡検出区間及び反応区間を順に経由し液体入口から液体出口へ至る流路が形成される流路形成物と、
誘電体媒体と、
前記反応区間に配置され、反応物が反応する反応場を形成する反応場形成物と、
第１の主面及び第２の主面を有し、前記第１の主面に前記誘電体媒体が密着し、前記第２の主面に前記反応場形成物が定着する導電体膜と、
気泡の混入が検出される場合に気泡検出光を前記誘電体媒体に照射し前記気泡検出光に前記誘電体媒体の内部を進行させ前記気泡検出光を前記気泡検出区間へ向かわせ、計測が行われる場合に励起光を前記誘電体媒体に照射し前記励起光に前記誘電体媒体の内部を進行させ前記励起光を前記反応区間へ向かわせ前記誘電体媒体と前記導電体膜との界面に共鳴角で前記励起光を入射させる照射機構と、
気泡の混入が検出される場合に前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光又は前記前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量を測定し、計測が行われる場合に前記反応場から放射された表面プラズモン励起蛍光の光量を測定する測定機構と、
前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光又は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量の測定結果を前記測定機構から取得し、前記気泡検出区間への気泡の混入を検出する気泡検出部と、
を備える計測装置。
【請求項２】
請求項１の計測装置において、
前記照射機構は前記誘電体媒体と前記導電体膜との界面に臨界角より小さい入射角で前記気泡検出光を入射させ、
前記測定機構は前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光の光量を測定し、
前記気泡検出部は前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光の光量が基準より減少した場合に前記気泡検出区間へ気泡が混入したと判定する
計測装置。
【請求項３】
請求項１の計測装置において、
前記照射機構は前記誘電体媒体と前記導電体膜との界面に共鳴角で前記気泡検出光を入射させ、
前記測定機構は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量を測定し、
前記気泡検出部は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量が基準より増加した場合に前記気泡検出区間に気泡が混入したと判定する
計測装置。
【請求項４】
表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う方法であって、
(a) 流路形成物、誘電体媒体、導電体膜及び反応場形成物を備え、気泡検出区間及び反応区間を順に経由し液体入口から液体出口へ至る流路が前記流路形成物に形成され、前記導電体膜が第１の主面及び第２の主面を有し、前記誘電体媒体が前記第１の主面に密着し、前記反応場形成物が前記第２の主面に定着し、前記反応場形成物が前記反応区間に配置され反応物が反応する反応場を形成する構造物を準備する工程と、
(b) 気泡検出光を前記誘電体媒体に照射し、前記気泡検出光に前記誘電体媒体の内部を進行させ、前記気泡検出光を前記気泡検出区間へ向かわせる工程と、
(c) 前記工程(b)と同時に前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光又は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量を測定する工程と、
(d) 前記気泡検出区間を透過した前記気泡検出光又は前記気泡検出区間において反射された前記気泡検出光の光量の測定結果を取得し、前記気泡検出区間への気泡の混入を検出する工程と、
(e) 励起光を前記誘電体媒体に照射し、前記励起光に前記誘電体媒体の内部を進行させ、前記励起光を前記反応区間へ向かわせ、前記誘電体媒体と前記導電体膜との界面に共鳴角で前記励起光を入射させる工程と、
(f) 前記工程(e)と同時に前記反応場から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量を測定する工程と、
を備える計測する方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−５７５８０（Ｐ２０１３−５７５８０Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５６７７（Ｐ２０１１−１９５６７７）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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