送液装置及び送液方法
【課題】 複数のセンサユニットに同じ試料を固定させる際に、より少ない試料、かつ短時間で固定化を行う。
【解決手段】 測定機１１には、プリズムと流路部材２０とからなる測定ステージ１５が複数設けられている。各測定ステージ１５は、プリズムと流路部材２０とによってセンサユニット１２を挟持固定し、センサユニット１２に流路１６を圧接させる。各流路１６の注入口１６ａには、注入用配管４０が接続されており、各排出口１６ｂには、排出用配管４２が接続されている。隣り合う測定ステージ１５同士は、連結用配管４８によって、一方の排出用配管４２と他方の注入用配管４０とが接続されている。この連結用配管４８を介して各センサユニット１２を直列に接続するようにしたので、一度の送液で複数のセンサユニット１２に試料が接触し、少ない試料、かつ短時間で固定化を行うことができる。
【解決手段】 測定機１１には、プリズムと流路部材２０とからなる測定ステージ１５が複数設けられている。各測定ステージ１５は、プリズムと流路部材２０とによってセンサユニット１２を挟持固定し、センサユニット１２に流路１６を圧接させる。各流路１６の注入口１６ａには、注入用配管４０が接続されており、各排出口１６ｂには、排出用配管４２が接続されている。隣り合う測定ステージ１５同士は、連結用配管４８によって、一方の排出用配管４２と他方の注入用配管４０とが接続されている。この連結用配管４８を介して各センサユニット１２を直列に接続するようにしたので、一度の送液で複数のセンサユニット１２に試料が接触し、少ない試料、かつ短時間で固定化を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の反応を検出するセンサ面を有するセンサユニットに、試料溶液を送液する送液装置と、その送液方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンパク質やＤＮＡなどの生化学物質間における相互作用の測定や、薬品のスクリーニングなどを行う際に、全反射減衰を利用して試料の反応を測定する測定装置が知られている。
【０００３】
このような全反射減衰を利用した測定装置の１つに、表面プラズモン共鳴（Surface Plasmon Resonance）現象を利用した測定装置（以下、ＳＰＲ測定装置と称す）がある。なお、表面プラズモンとは、金属中の自由電子が集団的に振動することによって生じ、その金属の表面に沿って進む自由電子の粗密波である。
【０００４】
例えば、特許文献１などで知られるＫｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ配置を採用したＳＰＲ測定装置では、透明な誘電体（以下、プリズムと称す）上に形成された金属膜の表面をセンサ面として、このセンサ面上で試料を反応させた後、プリズムを介してセンサ面の裏面側から全反射条件を満たすように金属膜を照射し、その反射光を測定している。
【０００５】
全反射条件を満たすように金属膜に照射された光のうち、エバネッセント波と呼ばれるわずかな光は、反射せずに金属膜内を透過してセンサ面側に染み出す。この際、エバネッセント波の振動数と表面プラズモンの振動数とが一致するとＳＰＲが発生し、反射光の強度を大きく減衰させる。ＳＰＲ測定装置は、この反射光の減衰を捉えることにより、センサ面上の試料の反応状況を測定する。
【０００６】
タンパク質やＤＮＡなどの生体試料は、乾燥による変性や失活を防ぐため、生理的食塩水や純水、または各種のバッファ液などの溶媒に溶かされた試料溶液として扱われることが多い。特許文献１記載のＳＰＲ測定装置は、こうした生体試料の相互作用などを調べるものであり、センサ面の上には試料溶液を送液するための流路が設けられる。また、センサ面にはリガンドとなる試料を固定させるためのリンカー膜が設けられており、流路にリガンド溶液を注入してリンカー膜にリガンドを固定（固定工程）させた後、アナライト溶液を注入してリガンドとアナライトとを接触（測定工程）させることにより、その相互作用を調べている。
【０００７】
特許文献１記載のＳＰＲ測定装置には、装置本体にプリズムと流路とが配置された測定ステージが設けられており、ガラス基板上に金属膜を形成したチップ型のセンサユニットを測定ステージに装着することで、前述の固定や測定が行われる。また、このＳＰＲ測定装置には、送液チューブとポンプとからなる送液装置が組み込まれており、この送液装置によって容器に保管された試料溶液を流路に送り込んでいる。
【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】
【０００８】
前述の送液装置は、リガンドを固定させる際に、未使用の試料溶液を連続的に流路に送り込んでおり、一度流路に注入した試料溶液は、廃却してしまう。そのため、試料溶液の使いまわしが利かず、複数のセンサユニットに同じリガンドを固定させようとした際にも、多量の試料溶液を用意しなければならなかった。試料溶液の増加は、すなわちそれに含まれる試料の増加に直結してしまうが、リガンドとなる生体試料は非常に高価であるため、より少ない試料で効率よく固定化を行いたいという要望が強かった。
【０００９】
また、リガンドの固定化が完了するまでには、１時間程度という長い時間を必要とするが、前述の送液装置は、固定化の間中、試料溶液を流し続けるため、測定ステージを固定化するセンサユニットに占有させてしまい、複数のセンサユニットに固定化を行う場合の作業効率が悪いという問題もある。
【００１０】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、複数のセンサユニットに同じ試料を固定させる際に、より少ない試料、かつ短時間で固定化を行えるように試料溶液を送液する送液装置、及びその送液方法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】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の送液装置は、略平板状の誘電体ブロックの一面に試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットを複数並べてセットし、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記各センサユニットのそれぞれに対面させ、前記各流路のそれぞれの前記注入口に接続される注入用配管と、前記各流路のそれぞれの前記排出口に接続される排出用配管と、一つの前記流路に注入された後、その流路の前記排出用配管に排出される前記試料溶液を、他の前記流路の前記注入用配管へと送り込む連結用配管と、前記連結用配管のそれぞれに対応して設けられ、前記各排出用配管によって形成される排出経路と、前記各連結用配管によって形成される連結経路とで前記試料溶液の流れ方向を選択的に切り替える切替手段とを備え、前記各切替手段による前記試料溶液の流れ方向を前記連結経路側にすることにより、前記各流路が直列に接続されるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記各流路が直列に接続された際に、最後に位置する前記流路の前記排出用配管と、最初に位置する前記流路の前記注入用配管とを接続する循環用配管と、この循環用配管によって形成される循環経路内で前記試料溶液を循環させる循環手段とを設けることが好ましい。
【００１３】
なお、本発明の送液装置は、略平板状の誘電体ブロックの一面に試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットを複数並べてセットし、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記各センサユニットのそれぞれに対面させ、一つの前記流路に注入された後、その流路から排出される前記試料溶液を、他の前記流路の前記注入口へと送り込む連結用配管を設け、前記各流路を直列に接続する構成としてもよい。
【００１４】
また、本発明の送液方法は、略平板状の誘電体ブロックの一面に試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットを複数並べてセットし、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記各センサユニットのそれぞれに対面させ、一つの前記流路に注入された後、その流路から排出される前記試料溶液を、他の前記流路の前記注入口へと送り込む連結用配管を介して、前記各流路を直列に接続し、前記各センサ面に同じ前記試料溶液を送液することを特徴とする。
【００１５】
さらには、前記各流路のそれぞれの前記注入口に接続される注入用配管と、前記各流路のそれぞれの前記排出口に接続される排出用配管とを介して前記各センサ面に個別の前記試料溶液を送液する経路と、前記連結用配管を介して前記各流路を直列に接続する経路とを選択的に切り替えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の送液装置、及び送液方法によれば、各連結用配管によって形成される連結経路を介して、複数並べて配置される各流路を直列に接続するようにしたので、各流路に対面して配置される各センサユニットのセンサ面に、同じ試料溶液を送液することができる。これにより、試料溶液中に溶解した試料が、一度の送液で複数のセンサ面に接触し、複数のセンサユニットに同じ試料を固定させる際に、より少ない試料、かつ短時間で固定化を行うことができる。
【００１７】
また、連結用配管のそれぞれに対応して、各排出用配管によって形成される排出経路と、各連結用配管によって形成される連結経路とで試料溶液の流れ方向を選択的に切り替える切替手段を設けたので、各センサ面に個別の試料溶液を送液することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に示すように、ＳＰＲを利用した測定方法は、大きく分けて、固定工程と、測定工程（データ読み取り工程）と、データ解析工程との３つの工程からなる。ＳＰＲ測定装置は、固定工程及び測定工程を行う測定機１１と、測定機１１によって得られたデータを解析するデータ解析機からなる。
【００１９】
測定には、チップ型のＳＰＲセンサであるセンサユニット１２が用いられる。このセンサユニット１２は、測定機１１の測定ステージ１５にセットされる。センサユニット１２は、センサ本体となるチップ型のセンサ（以下、センサチップという）１８をケース２４に収容したものである。センサチップ１８は、誘電体となる略平板状のガラス基板（誘電体ブロック）１９上に薄膜として金属膜１３を形成したものであり、金属膜１３の上面がＳＰＲが発生するセンサ面１３ａとなり、ガラス基板１９と接する下面が光入射面１３ｂとなる。金属膜１３としては、例えば、金や銀が使用され、その膜厚は、例えば、５０ｎｍである。この膜厚は、金属膜の素材、照射される光の発光波長などに応じて適宜選択される。また、金属膜１３は、例えば、蒸着によって形成される。
【００２０】
測定ステージ１５には、センサ面１３ａと対向する位置に配置される流路１６が形成された流路部材２０が配置されており、他方、光入射面１３ｂと対向する位置にプリズム１４が配置されている。測定ステージ１５において、センサユニット１２は、流路部材２０とプリズム１４とによって上下から挟み込まれる。
【００２１】
図２に示すように、ケース２４は、センサ面１３ａを露呈する開口２８が形成された上ケース２４ａと、光入射面１３ｂを露呈する開口２９が形成された下ケース２４ｂとからなる。センサチップ１８は、これらの上下の各ケース２４ａ，２４ｂによって挟持される形態で収容される。下ケース２４ｂの上面には、開口２９の周囲が凹部となっており、センサチップ１８の下半分が嵌め込まれる。上ケース２４ａの下面にも、開口２８の周囲に凹部が形成されており、ここに上半分が嵌め込まれる。これにより、センサチップ１８の収容位置が位置決めされる。センサチップ１８は、このケース２４に収容された状態で取り扱われる。
【００２２】
流路部材２０は、流路１６と開口２８とが対向する位置で、上ケース２４ａの上面と圧接する。流路１６の底部は開放されており、流路部材２０がセンサユニット１２に圧接すると、前記底部がセンサ面１３ａ及び開口２８の内壁面によって覆われて密閉される。これにより、流路１６，開口２８の内壁及びセンサ面１３ａによってセンサセル１７が構成され、流路１６を通じてセンサ面１３ａへ送液することが可能となる。流路部材２０の上面には、流路１６の注入口１６ａと排出口１６ｂとが形成されており、それぞれに送液用の配管４０、４２が接続されている。流路１６へのリガンドやアナライトの注入及び排出は、これらの配管４０、４２を介して行われる。
【００２３】
プリズム１４の上面は、下ケース２４ｂの開口２９内へ進入してガラス基板１９の底面に圧接されて接合する。なお、図示しないが、プリズム１４の上面には、ガラス基板１９との屈折率マッチングをとるための光学面平滑剤、例えば、ゲルやオイルが塗られている。センサユニット１２を測定ステージ１５にセットすると、この光学面平滑剤がプリズム１４とガラス基板１９との間に挟み込まれ、これらの間に生じる微細なエアギャップを充填する。プリズム１４の下方には、照明部３２と検出器３３からなる測定部３１が配置されている。プリズム１４は、全反射条件を満たすように照射部３２から光入射面１３ｂに向けて照射された光を集光する。プリズム１４によって集光された光は、ガラス基板１９を介して光入射面１３ｂに入射される。このプリズム１４の形状は、例えば、三角柱型（図２参照）をしている。なお、プリズム１４の形状は三角柱型に限らず、光入射面に全反射条件を満たすように光を入射させ得るものであれば、半球型、かまぼこ型（断面が半円）、ピラミッド型など他の形状としてもよい。
【００２４】
測定部３１は、照明部３２と検出器３３からなる。上述したとおり、リガンドとアナライトの反応状況は、共鳴角（光入射面に対して照射された光の入射角）の変化として顕れるので、照明部３２は、全反射条件を満足する様々な入射角の光を光入射面１３ｂに対して照射する。照明部３２は、例えば、光源と、集光レンズ、拡散板、偏光板を含む光学系とからなり、配置位置および設置角度は、照明光の入射角が、上記全反射条件を満足するように調整される。
【００２５】
光源３４としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode），ＬＤ（Laser Diode），ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）などの発光素子が使用される。拡散板は、光源３４からの光を拡散して、発光面内の光量ムラを抑える。偏光板は、照射光のうち、ＳＰＲを生じさせるｐ偏光のみを通過させる。なお、ＬＤを使用する場合など、光源が発する光線自体の偏光の向きが揃っている場合には、偏光板は不要である。また、偏光が揃っている光源を使用した場合でも、拡散板を通過することにより、偏光の向きが不揃いになってしまう場合には、偏光板を使用して偏光の向きが揃えられる。こうして拡散および偏光された光は、集光レンズによって集光されてプリズム１４に照射される。これにより、光強度にバラツキがなく様々な入射角を持つ光線を光入射面１３ｂに入射させることができる。
【００２６】
検出器３３は、光入射面１３ｂで反射する光を受光して、その光強度を検出する。光入射面１３ｂには、様々な角度で光線が入射するので、光入射面１３ｂでは、それらの光線が、それぞれの入射角に応じて様々な反射角で反射する。アナライトとリガンドの反応状況に応じて共鳴角が変化すると、光強度が減衰する反射角も変化する。検出器３３は、例えば、ＣＣＤエリアセンサが使用され、この反射角の変化を、受光面内における反射光の減衰位置の推移として捉える。検出器３３は、こうして得た、反応状況を表す測定データを、データ解析機に出力する。データ解析工程では、測定機１１で得た測定データを解析して、アナライトの特性を分析する。
【００２７】
固定工程は、センサ面１３ａにリガンドを固定する工程であり、測定工程に先立って行われる。固定工程では、配管６４を通じて、流路１６へリガンドを溶媒に溶かしたリガンド溶液２１が注入される。センサ面１３ａのほぼ中央部には、リガンドと結合するリンカー膜２２が形成されている。このリンカー膜２２は、センサユニット１２の製造段階において予め形成される。リンカー膜２２は、リガンドを固定するための固定基となるので、固定するリガンドの種類に応じて適宜選択される。
【００２８】
リガンド溶液２１を注入するリガンド固定化処理を行う前に、前処理として、まず、リンカー膜２２に対して、固定用バッファ液を送液してリンカー膜２２を湿らせた後、リンカー膜２２へリガンドが結合しやすくするためにリンカー膜２２の活性化処理が施される。例えば、アミンカップリング法では、リンカー膜２２としてカルボキシメチルデキストランが使用され、リガンド内のアミノ基をこのデキストランに直接共有結合させる。この場合の活性化液としては、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）とＮ−ヒドロキシコハク酸イミド（ＮＨＳ）との混合液が使用される。この活性化処理の後、固定用バッファ液によって流路１６が洗浄される。
【００２９】
固定用バッファ液や、リガンド溶液２１の溶媒（希釈液）としては、例えば、各種のバッファ液（緩衝液）の他、生理的食塩水に代表される生理的塩類溶液や、純水が使用される。これらの各液の種類、ｐＨ値、混合物の種類及びその濃度等は、リガンドの種類に応じて適宜決められる。例えば、リガンドとして生体物質を使用する場合には、ｐＨを中性付近に調整した生理的食塩水が使用される場合が多い。しかし、上記アミンカップリング法では、リンカー膜２２は、カルボキシメチルデキストランにより負（マイナス）に帯電するので、このリンカー膜２２と結合しやすいようにタンパク質を陽（プラス）に帯電させるため、生理的とはいえない高濃度のリン酸塩を含む緩衝作用の強いリン酸緩衝溶液（ＰＢＳ：phosphatic−buffered，saline）などが使用される場合もある。
【００３０】
こうした活性化処理及び洗浄が行われた後、センサセル１７へリガンド溶液２１が注入されてリガンド固定化処理が行われる。リガンド溶液２１がセンサセル１７へ注入されると、溶液中で拡散しているリガンド２１ａがリンカー膜２２に接触して結合する。こうしてセンサ面１３ａにリガンド２１ａが固定される。なお、リガンド溶液２１や固定用バッファ液は、各液体毎に予め決められた所定時間、連続的に送液が行われる。
【００３１】
センサ面１３ａへのリガンド２１ａの固定化が完了すると、前記センサセル１７からリガンド溶液２１が排出される。固定化が完了したセンサ面１３ａは、センサセル１７へ洗浄液が注入されて洗浄処理が行われる。この洗浄後、必要に応じて、ブロッキング液を流路１６へ注入して、リンカー膜２２のうち、リガンドが結合しなかった反応基を失活させるブロッキング処理が行われる。ブロッキング液としては、例えば、エタノールアミン−ヒドロクロライドが使用される。このブロッキング処理の後、再びセンサセル１７が洗浄される。
【００３２】
リガンドの固定が終了すると、測定工程が行われる。測定工程では、まず、センサセル１７へ測定用バッファ液が注入され、所定時間連続的に送液された後、アナライトを溶媒に溶かしたアナライト溶液２７を注入し、所定時間連続的に送液される。この後、再び測定用バッファ液が注入され、所定時間連続的に送液される。なお、最初に測定用バッファ液を注入する前に、一度センサセル１７の洗浄を行ってもよい。データの読み取りは、基準となる信号レベルを検出するために、最初に測定用バッファ液を注入した直後から開始され、アナライト溶液２７の注入後、再び測定用バッファ液が注入されて、その送液が終了するまでの間行われる。これにより、基準レベルの検出、アナライトとリガンドの反応状況（結合状況）、測定用バッファ液の注入による結合したアナライトとリガンドの脱離までの信号を測定することができる。
【００３３】
また、図示しないが、リンカー膜２２上には、リガンドが固定されアナライトとリガンドとの反応が生じる反応領域（ａｃｔ）と、リガンドが固定されず、前記反応領域の信号測定に際しての参照信号を得るためのリファレンス領域（ｒｅｆ）とが形成される。このリファレンス領域は、上述したリンカー膜２２を製膜する際に形成される。形成方法としては、例えば、リンカー膜２２に対して表面処理を施して、リンカー膜２２の半分程度の領域について、リガンドと結合する結合基を失活させる。これにより、リンカー膜２２の半分が反応領域となり、残りの半分がリファレンス領域となる。
【００３４】
これら各領域のａｃｔ信号とｒｅｆ信号は、基準レベルの検出から結合反応を経て脱離に至るまで、同時に計測される。データ解析は、こうして得られたａｃｔ信号とｒｅｆ信号の差や比を求めて行われる。データ解析機は、ａｃｔ信号とｒｅｆ信号との差分データを求め、この差分データを測定データとし、これに基づいて解析を行う。こうすることで、センサユニットや各センサセルの個体差や、装置の機械的な変動や、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ことが可能となり、Ｓ／Ｎ比の良好な信号が得られる。
【００３５】
なお、この例では、１つの流路内にａｃｔ領域とｒｅｆ領域の２つの領域を設けた例で説明したが、１つのセンサセルの同一金属膜上に少なくとも２つの流路を設け、一方の流路に対応するセンサ面にリガンドを固定したａｃｔ領域を設定し、他方の流路に対応するセンサ面にリガンドを固定しないｒｅｆ領域を設定し、各領域の信号を検出するようにしてもよい。この場合の各流路は、一端が直列に接続されて、全体として略Ｕ字形を形成する。こうすることで、各流路に同じ液体を流すことができる。
【００３６】
測定用バッファ液や、アナライト溶液２７の溶媒（希釈液）としては、例えば、各種のバッファ液（緩衝液）の他、生理的食塩水に代表される生理的塩類溶液や、純水が使用される。これらの各液の種類、ｐＨ値、混合物の種類及びその濃度等は、リガンドの種類に応じて適宜決められる。例えば、アナライトを溶けやすくするために、生理的食塩水にＤＭＳＯ（ジメチル−スルホ−オキシド）を含ませてもよい。このＤＭＳＯは、信号レベルに大きく影響する。上述したとおり測定用バッファ液は基準レベルの検出に用いられるので、アナライトの溶媒中にＤＭＳＯが含まれる場合には、そのＤＭＳＯ濃度と同程度のＤＭＳＯ濃度を持つ測定用バッファ液を使用することが好ましい。
【００３７】
なお、アナライト溶液２７は、長期間（例えば、１年）保管されることも多く、そうした場合には、経時変化によって、初期のＤＭＳＯ濃度と測定時のＤＭＳＯ濃度との間に濃度差が生じてしまう場合がある。厳密な測定を行う必要がある場合には、こうした濃度差をアナライト溶液２７を注入したときのｒｅｆ信号レベルから推定し、測定データに対して補正（ＤＭＳＯ濃度補正）が行われる。このＤＭＳＯ濃度補正のための補正データは、アナライト溶液２７を注入する前に、ＤＭＳＯ濃度が異なる複数種類の測定用バッファ液をセンサセル１７に注入して、このときのＤＭＳＯ濃度変化に応じた、ｒｅｆ信号レベルとａｃｔ信号レベルのそれぞれの変化量を調べることにより求められる。
【００３８】
図３に示すように、測定機１１には、複数（本例では４つ）の測定ステージ１５が設けられている。各流路１６の注入口１６ａには、注入用配管４０が接続されており、各排出口１６ｂには、排出用配管４２が接続されている。各排出用配管４２は、一本の廃液用配管４４にまとめられ、廃液タンク４６に接続される。また、隣り合う測定ステージ１５同士は、連結用配管４８によって、一方の排出用配管４２と他方の注入用配管４０とが接続されている。なお、測定ステージ１５の数は、４つに限ることなく、２つ又は３つでもよいし、５つ以上でもよい。
【００３９】
各排出用配管４２と各連結用配管４８との接合部には、各排出用配管４２を開閉するバルブ６０と、各連結用配管４８を開閉するバルブ６１とが設けられている。また、各連結用配管４８と各注入用配管４０との接合部にも、各連結用配管４８を開閉するバルブ６２と、各注入用配管４０を開閉するバルブ６３とが設けられている。これにより、各バルブ６０、６３を閉栓し、各バルブ６１、６２を開栓することで、各測定ステージ１５の各流路１６が直列に接続される（図４（ａ）参照）とともに、各バルブ６０、６３を開栓し、各バルブ６１、６２を閉栓することで、各流路１６毎の送液（図４（ｂ）参照）が可能となる。
【００４０】
すなわち、各排出口１６ｂから排出された液体が各排出用配管４２を通って廃液用配管４４へと向かう経路が請求項記載の排出経路に相当し、各排出口１６ｂから排出された液体が各排出用配管４２の一部と各連結用配管４８とを通って注入用配管４０へと向かう経路が請求項記載の連結経路に相当する。さらには、各バルブ６０〜６３によって、請求項記載の切替手段が構成される。
【００４１】
各流路１６が直列に接続された際に、最後に位置する流路１６の排出用配管４２と、最初に位置する流路１６の注入用配管４０とは、循環用配管５０によって接続されている。排出用配管４２と循環用配管５０との接合部には、排出用配管４２を開閉するバルブ６４と、循環用配管５０を開閉するバルブ６５とが設けられており、循環用配管５０と注入用配管４０との接合部には、循環用配管５０を開閉するバルブ６６と、注入用配管４０を開閉するバルブ６７とが設けられている。また、循環用配管５０の経路上には、この循環用配管５０内の液体を矢線Ａ方向に送る循環ポンプ（循環手段）５２が設けられている。これにより、図４（ａ）に示すように、各流路１６を直列に接続した各連結経路と循環用配管５０とによって閉塞したループ（請求項記載の循環経路に相当）を構成し、このループ内で液体を循環させることができる。この循環ポンプ５２としては、例えば、プランジャーポンプや遠心ポンプなどの一般的な送液用のポンプを用いればよい。
【００４２】
なお、注入用配管４０、排出用配管４２、連結用配管４８、及び循環用配管５０は、金属やプラスチックなどで成形されたリジットなパイプでもよいし、ゴムチューブなどであってもよい。また、これらの各配管の内壁面には、試料溶液中に溶解した試料の吸着を防止するため、非特異吸着の少ない材料を用いることが好ましい。このような材料としては、例えば、非晶質ポリオレフィンエラストマーや、ポリプロピレンなどの晶質ポリオレフィンが知られている。
【００４３】
また、循環ポンプ５２の駆動・停止の切り替えや、各バルブ６０〜６７の開栓・閉栓の切り替えは、手動によるものでもよいし、図示せぬコントローラなどによって自動で制御されるものでもよい。
【００４４】
次に、図５に示すフローチャートを参照しながら、上記構成による測定機１１の作用について説明する。各センサユニット１２のリンカー膜２２にリガンドを固定する際には、まず、バルブ６０〜６５の開栓・閉栓を切り替えて、図４（ａ）に示すように、各流路１６を直列に接続するとともに、循環用配管５０によって閉塞したループが形成されるように送液経路を構成する。
【００４５】
送液経路を構成した後、開栓状態にあるバルブ６７を介してループ内にリガンド溶液２１を注入し、ループ内にリガンド溶液２１を充填させて、バルブ６７を閉栓する。ループ内に閉じ込められたリガンド溶液２１は、循環ポンプ５２によってループ内を循環し、各流路１６を通過して各リンカー膜２２と接触する。これにより、４つのセンサユニット１２に対して、同時に固定化が進められる。所定時間経過（例えば、１時間）して、各リンカー膜２２に充分なリガンドを固定させた後、各バルブ６０、及びバルブ６４を開栓して、ループ内のリガンド溶液２１を廃液タンク４６に排出し、固定工程が終了する。
【００４６】
次に、オペレータから測定開始指示が入力されると、まず、送液経路が図４（ｂ）に示すように、各流路１６に個別に送液が行える形態に切り替えられる。これと同時に、各測定ステージ１５の測定部３１によるデータの読み取りが開始される。データ読み取りが開始されると、各注入用配管４０を介して各センサユニット１２毎に、基準レベル検知用のバッファ液と、アナライト溶液２７と、解離用のバッファ液とが順に送液され、４つのセンサユニット１２の測定が同時に行われる。各測定部３１は、送液される液体毎に、基準レベルの信号と、リガンドとアナライトとの反応状況の信号と、アナライトの解離反応の信号とを取得する。それぞれの信号を取得した後、各測定部３１のデータ読み取りが停止され、測定工程が終了する。
【００４７】
このように、本実施形態の測定機１１によれば、各連結用配管４８によって形成される連結経路を介して４つのセンサユニット１２を直列に接続するようにしたので、一度の送液で４つのセンサユニット１２にリガンドを接触させることができ、４つのセンサユニット１２に個別にリガンド溶液２１を送液する場合と比較して、必要となるリガンド溶液２１の量を減らすことができる。また、４つのセンサユニット１２に同時に固定化を行うことができるので、個別に固定化を行う場合と比較して、当然より短時間で複数のセンサユニット１２を効率よく処理することができる。
【００４８】
また、循環用配管５０によって閉塞したループを形成し、このループ内でリガンド溶液２１を循環させるようにしたので、連続送液しながらより長い時間固定化させようとした際にも、ループ内を充填する分のリガンド溶液２１を用意すればよい。もちろん、バルブ６４を開栓状態にしておいて、リガンド溶液２１を廃液タンク４６に排出しながら固定化を行うようにしてもよい。
【００４９】
さらに、バルブ６０〜６４の切り替えによって、各流路１６毎の送液も行えるようにしたので、測定工程の際には、各センサユニット１２毎に個別のアナライト溶液２７を送液して、従来と同様の測定を行うことができる。なお、上記実施形態では、プリズム１４や測定部３１も複数設けて、複数のセンサユニット１２に対して同時に測定工程を行うようにしているが、プリズム１４と測定部３１とを可動式にし、各センサユニット１２の位置に移動して逐次的に測定を行うようにしてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、全反射減衰を利用した測定装置の一例として、ＳＰＲ測定装置を示したが、全反射減衰を利用した測定装置としては、この他に、例えば、漏洩モードセンサが知られている。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、ＳＰＲの共鳴角と同様に、センサ面上の媒質の屈折率に応じて変化する。この反射角の減衰を検出することにより、前記センサ面上の化学反応が測定される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ＳＰＲ測定方法の説明図である。
【図２】センサユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】測定機の構成を概略的に示す説明図である。
【図４】送液経路の切り替えによる液体の流れ方の違いを示す説明図である。
【図５】固定工程と測定工程との手順を概略的に示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１１ 測定機
１２ センサユニット
１３ 金属膜
１３ａ センサ面
１５ 測定ステージ
１６ 流路
１６ａ 注入口
１６ｂ 排出口
１７ センサセル
１８ センサチップ
１９ ガラス基板（誘電体ブロック）
２１ リガンド溶液
２７ アナライト溶液
４０ 注入用配管
４２ 排出用配管
４８ 連結用配管
５０ 循環用配管
５２ 循環ポンプ（循環手段）
６０〜６７ バルブ（切替手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の反応を検出するセンサ面を有するセンサユニットに、試料溶液を送液する送液装置と、その送液方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンパク質やＤＮＡなどの生化学物質間における相互作用の測定や、薬品のスクリーニングなどを行う際に、全反射減衰を利用して試料の反応を測定する測定装置が知られている。
【０００３】
このような全反射減衰を利用した測定装置の１つに、表面プラズモン共鳴（Surface Plasmon Resonance）現象を利用した測定装置（以下、ＳＰＲ測定装置と称す）がある。なお、表面プラズモンとは、金属中の自由電子が集団的に振動することによって生じ、その金属の表面に沿って進む自由電子の粗密波である。
【０００４】
例えば、特許文献１などで知られるＫｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ配置を採用したＳＰＲ測定装置では、透明な誘電体（以下、プリズムと称す）上に形成された金属膜の表面をセンサ面として、このセンサ面上で試料を反応させた後、プリズムを介してセンサ面の裏面側から全反射条件を満たすように金属膜を照射し、その反射光を測定している。
【０００５】
全反射条件を満たすように金属膜に照射された光のうち、エバネッセント波と呼ばれるわずかな光は、反射せずに金属膜内を透過してセンサ面側に染み出す。この際、エバネッセント波の振動数と表面プラズモンの振動数とが一致するとＳＰＲが発生し、反射光の強度を大きく減衰させる。ＳＰＲ測定装置は、この反射光の減衰を捉えることにより、センサ面上の試料の反応状況を測定する。
【０００６】
タンパク質やＤＮＡなどの生体試料は、乾燥による変性や失活を防ぐため、生理的食塩水や純水、または各種のバッファ液などの溶媒に溶かされた試料溶液として扱われることが多い。特許文献１記載のＳＰＲ測定装置は、こうした生体試料の相互作用などを調べるものであり、センサ面の上には試料溶液を送液するための流路が設けられる。また、センサ面にはリガンドとなる試料を固定させるためのリンカー膜が設けられており、流路にリガンド溶液を注入してリンカー膜にリガンドを固定（固定工程）させた後、アナライト溶液を注入してリガンドとアナライトとを接触（測定工程）させることにより、その相互作用を調べている。
【０００７】
特許文献１記載のＳＰＲ測定装置には、装置本体にプリズムと流路とが配置された測定ステージが設けられており、ガラス基板上に金属膜を形成したチップ型のセンサユニットを測定ステージに装着することで、前述の固定や測定が行われる。また、このＳＰＲ測定装置には、送液チューブとポンプとからなる送液装置が組み込まれており、この送液装置によって容器に保管された試料溶液を流路に送り込んでいる。
【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】
【０００８】
前述の送液装置は、リガンドを固定させる際に、未使用の試料溶液を連続的に流路に送り込んでおり、一度流路に注入した試料溶液は、廃却してしまう。そのため、試料溶液の使いまわしが利かず、複数のセンサユニットに同じリガンドを固定させようとした際にも、多量の試料溶液を用意しなければならなかった。試料溶液の増加は、すなわちそれに含まれる試料の増加に直結してしまうが、リガンドとなる生体試料は非常に高価であるため、より少ない試料で効率よく固定化を行いたいという要望が強かった。
【０００９】
また、リガンドの固定化が完了するまでには、１時間程度という長い時間を必要とするが、前述の送液装置は、固定化の間中、試料溶液を流し続けるため、測定ステージを固定化するセンサユニットに占有させてしまい、複数のセンサユニットに固定化を行う場合の作業効率が悪いという問題もある。
【００１０】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、複数のセンサユニットに同じ試料を固定させる際に、より少ない試料、かつ短時間で固定化を行えるように試料溶液を送液する送液装置、及びその送液方法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】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の送液装置は、略平板状の誘電体ブロックの一面に試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットを複数並べてセットし、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記各センサユニットのそれぞれに対面させ、前記各流路のそれぞれの前記注入口に接続される注入用配管と、前記各流路のそれぞれの前記排出口に接続される排出用配管と、一つの前記流路に注入された後、その流路の前記排出用配管に排出される前記試料溶液を、他の前記流路の前記注入用配管へと送り込む連結用配管と、前記連結用配管のそれぞれに対応して設けられ、前記各排出用配管によって形成される排出経路と、前記各連結用配管によって形成される連結経路とで前記試料溶液の流れ方向を選択的に切り替える切替手段とを備え、前記各切替手段による前記試料溶液の流れ方向を前記連結経路側にすることにより、前記各流路が直列に接続されるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記各流路が直列に接続された際に、最後に位置する前記流路の前記排出用配管と、最初に位置する前記流路の前記注入用配管とを接続する循環用配管と、この循環用配管によって形成される循環経路内で前記試料溶液を循環させる循環手段とを設けることが好ましい。
【００１３】
なお、本発明の送液装置は、略平板状の誘電体ブロックの一面に試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットを複数並べてセットし、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記各センサユニットのそれぞれに対面させ、一つの前記流路に注入された後、その流路から排出される前記試料溶液を、他の前記流路の前記注入口へと送り込む連結用配管を設け、前記各流路を直列に接続する構成としてもよい。
【００１４】
また、本発明の送液方法は、略平板状の誘電体ブロックの一面に試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットを複数並べてセットし、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記各センサユニットのそれぞれに対面させ、一つの前記流路に注入された後、その流路から排出される前記試料溶液を、他の前記流路の前記注入口へと送り込む連結用配管を介して、前記各流路を直列に接続し、前記各センサ面に同じ前記試料溶液を送液することを特徴とする。
【００１５】
さらには、前記各流路のそれぞれの前記注入口に接続される注入用配管と、前記各流路のそれぞれの前記排出口に接続される排出用配管とを介して前記各センサ面に個別の前記試料溶液を送液する経路と、前記連結用配管を介して前記各流路を直列に接続する経路とを選択的に切り替えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の送液装置、及び送液方法によれば、各連結用配管によって形成される連結経路を介して、複数並べて配置される各流路を直列に接続するようにしたので、各流路に対面して配置される各センサユニットのセンサ面に、同じ試料溶液を送液することができる。これにより、試料溶液中に溶解した試料が、一度の送液で複数のセンサ面に接触し、複数のセンサユニットに同じ試料を固定させる際に、より少ない試料、かつ短時間で固定化を行うことができる。
【００１７】
また、連結用配管のそれぞれに対応して、各排出用配管によって形成される排出経路と、各連結用配管によって形成される連結経路とで試料溶液の流れ方向を選択的に切り替える切替手段を設けたので、各センサ面に個別の試料溶液を送液することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に示すように、ＳＰＲを利用した測定方法は、大きく分けて、固定工程と、測定工程（データ読み取り工程）と、データ解析工程との３つの工程からなる。ＳＰＲ測定装置は、固定工程及び測定工程を行う測定機１１と、測定機１１によって得られたデータを解析するデータ解析機からなる。
【００１９】
測定には、チップ型のＳＰＲセンサであるセンサユニット１２が用いられる。このセンサユニット１２は、測定機１１の測定ステージ１５にセットされる。センサユニット１２は、センサ本体となるチップ型のセンサ（以下、センサチップという）１８をケース２４に収容したものである。センサチップ１８は、誘電体となる略平板状のガラス基板（誘電体ブロック）１９上に薄膜として金属膜１３を形成したものであり、金属膜１３の上面がＳＰＲが発生するセンサ面１３ａとなり、ガラス基板１９と接する下面が光入射面１３ｂとなる。金属膜１３としては、例えば、金や銀が使用され、その膜厚は、例えば、５０ｎｍである。この膜厚は、金属膜の素材、照射される光の発光波長などに応じて適宜選択される。また、金属膜１３は、例えば、蒸着によって形成される。
【００２０】
測定ステージ１５には、センサ面１３ａと対向する位置に配置される流路１６が形成された流路部材２０が配置されており、他方、光入射面１３ｂと対向する位置にプリズム１４が配置されている。測定ステージ１５において、センサユニット１２は、流路部材２０とプリズム１４とによって上下から挟み込まれる。
【００２１】
図２に示すように、ケース２４は、センサ面１３ａを露呈する開口２８が形成された上ケース２４ａと、光入射面１３ｂを露呈する開口２９が形成された下ケース２４ｂとからなる。センサチップ１８は、これらの上下の各ケース２４ａ，２４ｂによって挟持される形態で収容される。下ケース２４ｂの上面には、開口２９の周囲が凹部となっており、センサチップ１８の下半分が嵌め込まれる。上ケース２４ａの下面にも、開口２８の周囲に凹部が形成されており、ここに上半分が嵌め込まれる。これにより、センサチップ１８の収容位置が位置決めされる。センサチップ１８は、このケース２４に収容された状態で取り扱われる。
【００２２】
流路部材２０は、流路１６と開口２８とが対向する位置で、上ケース２４ａの上面と圧接する。流路１６の底部は開放されており、流路部材２０がセンサユニット１２に圧接すると、前記底部がセンサ面１３ａ及び開口２８の内壁面によって覆われて密閉される。これにより、流路１６，開口２８の内壁及びセンサ面１３ａによってセンサセル１７が構成され、流路１６を通じてセンサ面１３ａへ送液することが可能となる。流路部材２０の上面には、流路１６の注入口１６ａと排出口１６ｂとが形成されており、それぞれに送液用の配管４０、４２が接続されている。流路１６へのリガンドやアナライトの注入及び排出は、これらの配管４０、４２を介して行われる。
【００２３】
プリズム１４の上面は、下ケース２４ｂの開口２９内へ進入してガラス基板１９の底面に圧接されて接合する。なお、図示しないが、プリズム１４の上面には、ガラス基板１９との屈折率マッチングをとるための光学面平滑剤、例えば、ゲルやオイルが塗られている。センサユニット１２を測定ステージ１５にセットすると、この光学面平滑剤がプリズム１４とガラス基板１９との間に挟み込まれ、これらの間に生じる微細なエアギャップを充填する。プリズム１４の下方には、照明部３２と検出器３３からなる測定部３１が配置されている。プリズム１４は、全反射条件を満たすように照射部３２から光入射面１３ｂに向けて照射された光を集光する。プリズム１４によって集光された光は、ガラス基板１９を介して光入射面１３ｂに入射される。このプリズム１４の形状は、例えば、三角柱型（図２参照）をしている。なお、プリズム１４の形状は三角柱型に限らず、光入射面に全反射条件を満たすように光を入射させ得るものであれば、半球型、かまぼこ型（断面が半円）、ピラミッド型など他の形状としてもよい。
【００２４】
測定部３１は、照明部３２と検出器３３からなる。上述したとおり、リガンドとアナライトの反応状況は、共鳴角（光入射面に対して照射された光の入射角）の変化として顕れるので、照明部３２は、全反射条件を満足する様々な入射角の光を光入射面１３ｂに対して照射する。照明部３２は、例えば、光源と、集光レンズ、拡散板、偏光板を含む光学系とからなり、配置位置および設置角度は、照明光の入射角が、上記全反射条件を満足するように調整される。
【００２５】
光源３４としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode），ＬＤ（Laser Diode），ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）などの発光素子が使用される。拡散板は、光源３４からの光を拡散して、発光面内の光量ムラを抑える。偏光板は、照射光のうち、ＳＰＲを生じさせるｐ偏光のみを通過させる。なお、ＬＤを使用する場合など、光源が発する光線自体の偏光の向きが揃っている場合には、偏光板は不要である。また、偏光が揃っている光源を使用した場合でも、拡散板を通過することにより、偏光の向きが不揃いになってしまう場合には、偏光板を使用して偏光の向きが揃えられる。こうして拡散および偏光された光は、集光レンズによって集光されてプリズム１４に照射される。これにより、光強度にバラツキがなく様々な入射角を持つ光線を光入射面１３ｂに入射させることができる。
【００２６】
検出器３３は、光入射面１３ｂで反射する光を受光して、その光強度を検出する。光入射面１３ｂには、様々な角度で光線が入射するので、光入射面１３ｂでは、それらの光線が、それぞれの入射角に応じて様々な反射角で反射する。アナライトとリガンドの反応状況に応じて共鳴角が変化すると、光強度が減衰する反射角も変化する。検出器３３は、例えば、ＣＣＤエリアセンサが使用され、この反射角の変化を、受光面内における反射光の減衰位置の推移として捉える。検出器３３は、こうして得た、反応状況を表す測定データを、データ解析機に出力する。データ解析工程では、測定機１１で得た測定データを解析して、アナライトの特性を分析する。
【００２７】
固定工程は、センサ面１３ａにリガンドを固定する工程であり、測定工程に先立って行われる。固定工程では、配管６４を通じて、流路１６へリガンドを溶媒に溶かしたリガンド溶液２１が注入される。センサ面１３ａのほぼ中央部には、リガンドと結合するリンカー膜２２が形成されている。このリンカー膜２２は、センサユニット１２の製造段階において予め形成される。リンカー膜２２は、リガンドを固定するための固定基となるので、固定するリガンドの種類に応じて適宜選択される。
【００２８】
リガンド溶液２１を注入するリガンド固定化処理を行う前に、前処理として、まず、リンカー膜２２に対して、固定用バッファ液を送液してリンカー膜２２を湿らせた後、リンカー膜２２へリガンドが結合しやすくするためにリンカー膜２２の活性化処理が施される。例えば、アミンカップリング法では、リンカー膜２２としてカルボキシメチルデキストランが使用され、リガンド内のアミノ基をこのデキストランに直接共有結合させる。この場合の活性化液としては、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）とＮ−ヒドロキシコハク酸イミド（ＮＨＳ）との混合液が使用される。この活性化処理の後、固定用バッファ液によって流路１６が洗浄される。
【００２９】
固定用バッファ液や、リガンド溶液２１の溶媒（希釈液）としては、例えば、各種のバッファ液（緩衝液）の他、生理的食塩水に代表される生理的塩類溶液や、純水が使用される。これらの各液の種類、ｐＨ値、混合物の種類及びその濃度等は、リガンドの種類に応じて適宜決められる。例えば、リガンドとして生体物質を使用する場合には、ｐＨを中性付近に調整した生理的食塩水が使用される場合が多い。しかし、上記アミンカップリング法では、リンカー膜２２は、カルボキシメチルデキストランにより負（マイナス）に帯電するので、このリンカー膜２２と結合しやすいようにタンパク質を陽（プラス）に帯電させるため、生理的とはいえない高濃度のリン酸塩を含む緩衝作用の強いリン酸緩衝溶液（ＰＢＳ：phosphatic−buffered，saline）などが使用される場合もある。
【００３０】
こうした活性化処理及び洗浄が行われた後、センサセル１７へリガンド溶液２１が注入されてリガンド固定化処理が行われる。リガンド溶液２１がセンサセル１７へ注入されると、溶液中で拡散しているリガンド２１ａがリンカー膜２２に接触して結合する。こうしてセンサ面１３ａにリガンド２１ａが固定される。なお、リガンド溶液２１や固定用バッファ液は、各液体毎に予め決められた所定時間、連続的に送液が行われる。
【００３１】
センサ面１３ａへのリガンド２１ａの固定化が完了すると、前記センサセル１７からリガンド溶液２１が排出される。固定化が完了したセンサ面１３ａは、センサセル１７へ洗浄液が注入されて洗浄処理が行われる。この洗浄後、必要に応じて、ブロッキング液を流路１６へ注入して、リンカー膜２２のうち、リガンドが結合しなかった反応基を失活させるブロッキング処理が行われる。ブロッキング液としては、例えば、エタノールアミン−ヒドロクロライドが使用される。このブロッキング処理の後、再びセンサセル１７が洗浄される。
【００３２】
リガンドの固定が終了すると、測定工程が行われる。測定工程では、まず、センサセル１７へ測定用バッファ液が注入され、所定時間連続的に送液された後、アナライトを溶媒に溶かしたアナライト溶液２７を注入し、所定時間連続的に送液される。この後、再び測定用バッファ液が注入され、所定時間連続的に送液される。なお、最初に測定用バッファ液を注入する前に、一度センサセル１７の洗浄を行ってもよい。データの読み取りは、基準となる信号レベルを検出するために、最初に測定用バッファ液を注入した直後から開始され、アナライト溶液２７の注入後、再び測定用バッファ液が注入されて、その送液が終了するまでの間行われる。これにより、基準レベルの検出、アナライトとリガンドの反応状況（結合状況）、測定用バッファ液の注入による結合したアナライトとリガンドの脱離までの信号を測定することができる。
【００３３】
また、図示しないが、リンカー膜２２上には、リガンドが固定されアナライトとリガンドとの反応が生じる反応領域（ａｃｔ）と、リガンドが固定されず、前記反応領域の信号測定に際しての参照信号を得るためのリファレンス領域（ｒｅｆ）とが形成される。このリファレンス領域は、上述したリンカー膜２２を製膜する際に形成される。形成方法としては、例えば、リンカー膜２２に対して表面処理を施して、リンカー膜２２の半分程度の領域について、リガンドと結合する結合基を失活させる。これにより、リンカー膜２２の半分が反応領域となり、残りの半分がリファレンス領域となる。
【００３４】
これら各領域のａｃｔ信号とｒｅｆ信号は、基準レベルの検出から結合反応を経て脱離に至るまで、同時に計測される。データ解析は、こうして得られたａｃｔ信号とｒｅｆ信号の差や比を求めて行われる。データ解析機は、ａｃｔ信号とｒｅｆ信号との差分データを求め、この差分データを測定データとし、これに基づいて解析を行う。こうすることで、センサユニットや各センサセルの個体差や、装置の機械的な変動や、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ことが可能となり、Ｓ／Ｎ比の良好な信号が得られる。
【００３５】
なお、この例では、１つの流路内にａｃｔ領域とｒｅｆ領域の２つの領域を設けた例で説明したが、１つのセンサセルの同一金属膜上に少なくとも２つの流路を設け、一方の流路に対応するセンサ面にリガンドを固定したａｃｔ領域を設定し、他方の流路に対応するセンサ面にリガンドを固定しないｒｅｆ領域を設定し、各領域の信号を検出するようにしてもよい。この場合の各流路は、一端が直列に接続されて、全体として略Ｕ字形を形成する。こうすることで、各流路に同じ液体を流すことができる。
【００３６】
測定用バッファ液や、アナライト溶液２７の溶媒（希釈液）としては、例えば、各種のバッファ液（緩衝液）の他、生理的食塩水に代表される生理的塩類溶液や、純水が使用される。これらの各液の種類、ｐＨ値、混合物の種類及びその濃度等は、リガンドの種類に応じて適宜決められる。例えば、アナライトを溶けやすくするために、生理的食塩水にＤＭＳＯ（ジメチル−スルホ−オキシド）を含ませてもよい。このＤＭＳＯは、信号レベルに大きく影響する。上述したとおり測定用バッファ液は基準レベルの検出に用いられるので、アナライトの溶媒中にＤＭＳＯが含まれる場合には、そのＤＭＳＯ濃度と同程度のＤＭＳＯ濃度を持つ測定用バッファ液を使用することが好ましい。
【００３７】
なお、アナライト溶液２７は、長期間（例えば、１年）保管されることも多く、そうした場合には、経時変化によって、初期のＤＭＳＯ濃度と測定時のＤＭＳＯ濃度との間に濃度差が生じてしまう場合がある。厳密な測定を行う必要がある場合には、こうした濃度差をアナライト溶液２７を注入したときのｒｅｆ信号レベルから推定し、測定データに対して補正（ＤＭＳＯ濃度補正）が行われる。このＤＭＳＯ濃度補正のための補正データは、アナライト溶液２７を注入する前に、ＤＭＳＯ濃度が異なる複数種類の測定用バッファ液をセンサセル１７に注入して、このときのＤＭＳＯ濃度変化に応じた、ｒｅｆ信号レベルとａｃｔ信号レベルのそれぞれの変化量を調べることにより求められる。
【００３８】
図３に示すように、測定機１１には、複数（本例では４つ）の測定ステージ１５が設けられている。各流路１６の注入口１６ａには、注入用配管４０が接続されており、各排出口１６ｂには、排出用配管４２が接続されている。各排出用配管４２は、一本の廃液用配管４４にまとめられ、廃液タンク４６に接続される。また、隣り合う測定ステージ１５同士は、連結用配管４８によって、一方の排出用配管４２と他方の注入用配管４０とが接続されている。なお、測定ステージ１５の数は、４つに限ることなく、２つ又は３つでもよいし、５つ以上でもよい。
【００３９】
各排出用配管４２と各連結用配管４８との接合部には、各排出用配管４２を開閉するバルブ６０と、各連結用配管４８を開閉するバルブ６１とが設けられている。また、各連結用配管４８と各注入用配管４０との接合部にも、各連結用配管４８を開閉するバルブ６２と、各注入用配管４０を開閉するバルブ６３とが設けられている。これにより、各バルブ６０、６３を閉栓し、各バルブ６１、６２を開栓することで、各測定ステージ１５の各流路１６が直列に接続される（図４（ａ）参照）とともに、各バルブ６０、６３を開栓し、各バルブ６１、６２を閉栓することで、各流路１６毎の送液（図４（ｂ）参照）が可能となる。
【００４０】
すなわち、各排出口１６ｂから排出された液体が各排出用配管４２を通って廃液用配管４４へと向かう経路が請求項記載の排出経路に相当し、各排出口１６ｂから排出された液体が各排出用配管４２の一部と各連結用配管４８とを通って注入用配管４０へと向かう経路が請求項記載の連結経路に相当する。さらには、各バルブ６０〜６３によって、請求項記載の切替手段が構成される。
【００４１】
各流路１６が直列に接続された際に、最後に位置する流路１６の排出用配管４２と、最初に位置する流路１６の注入用配管４０とは、循環用配管５０によって接続されている。排出用配管４２と循環用配管５０との接合部には、排出用配管４２を開閉するバルブ６４と、循環用配管５０を開閉するバルブ６５とが設けられており、循環用配管５０と注入用配管４０との接合部には、循環用配管５０を開閉するバルブ６６と、注入用配管４０を開閉するバルブ６７とが設けられている。また、循環用配管５０の経路上には、この循環用配管５０内の液体を矢線Ａ方向に送る循環ポンプ（循環手段）５２が設けられている。これにより、図４（ａ）に示すように、各流路１６を直列に接続した各連結経路と循環用配管５０とによって閉塞したループ（請求項記載の循環経路に相当）を構成し、このループ内で液体を循環させることができる。この循環ポンプ５２としては、例えば、プランジャーポンプや遠心ポンプなどの一般的な送液用のポンプを用いればよい。
【００４２】
なお、注入用配管４０、排出用配管４２、連結用配管４８、及び循環用配管５０は、金属やプラスチックなどで成形されたリジットなパイプでもよいし、ゴムチューブなどであってもよい。また、これらの各配管の内壁面には、試料溶液中に溶解した試料の吸着を防止するため、非特異吸着の少ない材料を用いることが好ましい。このような材料としては、例えば、非晶質ポリオレフィンエラストマーや、ポリプロピレンなどの晶質ポリオレフィンが知られている。
【００４３】
また、循環ポンプ５２の駆動・停止の切り替えや、各バルブ６０〜６７の開栓・閉栓の切り替えは、手動によるものでもよいし、図示せぬコントローラなどによって自動で制御されるものでもよい。
【００４４】
次に、図５に示すフローチャートを参照しながら、上記構成による測定機１１の作用について説明する。各センサユニット１２のリンカー膜２２にリガンドを固定する際には、まず、バルブ６０〜６５の開栓・閉栓を切り替えて、図４（ａ）に示すように、各流路１６を直列に接続するとともに、循環用配管５０によって閉塞したループが形成されるように送液経路を構成する。
【００４５】
送液経路を構成した後、開栓状態にあるバルブ６７を介してループ内にリガンド溶液２１を注入し、ループ内にリガンド溶液２１を充填させて、バルブ６７を閉栓する。ループ内に閉じ込められたリガンド溶液２１は、循環ポンプ５２によってループ内を循環し、各流路１６を通過して各リンカー膜２２と接触する。これにより、４つのセンサユニット１２に対して、同時に固定化が進められる。所定時間経過（例えば、１時間）して、各リンカー膜２２に充分なリガンドを固定させた後、各バルブ６０、及びバルブ６４を開栓して、ループ内のリガンド溶液２１を廃液タンク４６に排出し、固定工程が終了する。
【００４６】
次に、オペレータから測定開始指示が入力されると、まず、送液経路が図４（ｂ）に示すように、各流路１６に個別に送液が行える形態に切り替えられる。これと同時に、各測定ステージ１５の測定部３１によるデータの読み取りが開始される。データ読み取りが開始されると、各注入用配管４０を介して各センサユニット１２毎に、基準レベル検知用のバッファ液と、アナライト溶液２７と、解離用のバッファ液とが順に送液され、４つのセンサユニット１２の測定が同時に行われる。各測定部３１は、送液される液体毎に、基準レベルの信号と、リガンドとアナライトとの反応状況の信号と、アナライトの解離反応の信号とを取得する。それぞれの信号を取得した後、各測定部３１のデータ読み取りが停止され、測定工程が終了する。
【００４７】
このように、本実施形態の測定機１１によれば、各連結用配管４８によって形成される連結経路を介して４つのセンサユニット１２を直列に接続するようにしたので、一度の送液で４つのセンサユニット１２にリガンドを接触させることができ、４つのセンサユニット１２に個別にリガンド溶液２１を送液する場合と比較して、必要となるリガンド溶液２１の量を減らすことができる。また、４つのセンサユニット１２に同時に固定化を行うことができるので、個別に固定化を行う場合と比較して、当然より短時間で複数のセンサユニット１２を効率よく処理することができる。
【００４８】
また、循環用配管５０によって閉塞したループを形成し、このループ内でリガンド溶液２１を循環させるようにしたので、連続送液しながらより長い時間固定化させようとした際にも、ループ内を充填する分のリガンド溶液２１を用意すればよい。もちろん、バルブ６４を開栓状態にしておいて、リガンド溶液２１を廃液タンク４６に排出しながら固定化を行うようにしてもよい。
【００４９】
さらに、バルブ６０〜６４の切り替えによって、各流路１６毎の送液も行えるようにしたので、測定工程の際には、各センサユニット１２毎に個別のアナライト溶液２７を送液して、従来と同様の測定を行うことができる。なお、上記実施形態では、プリズム１４や測定部３１も複数設けて、複数のセンサユニット１２に対して同時に測定工程を行うようにしているが、プリズム１４と測定部３１とを可動式にし、各センサユニット１２の位置に移動して逐次的に測定を行うようにしてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、全反射減衰を利用した測定装置の一例として、ＳＰＲ測定装置を示したが、全反射減衰を利用した測定装置としては、この他に、例えば、漏洩モードセンサが知られている。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、ＳＰＲの共鳴角と同様に、センサ面上の媒質の屈折率に応じて変化する。この反射角の減衰を検出することにより、前記センサ面上の化学反応が測定される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ＳＰＲ測定方法の説明図である。
【図２】センサユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】測定機の構成を概略的に示す説明図である。
【図４】送液経路の切り替えによる液体の流れ方の違いを示す説明図である。
【図５】固定工程と測定工程との手順を概略的に示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１１ 測定機
１２ センサユニット
１３ 金属膜
１３ａ センサ面
１５ 測定ステージ
１６ 流路
１６ａ 注入口
１６ｂ 排出口
１７ センサセル
１８ センサチップ
１９ ガラス基板（誘電体ブロック）
２１ リガンド溶液
２７ アナライト溶液
４０ 注入用配管
４２ 排出用配管
４８ 連結用配管
５０ 循環用配管
５２ 循環ポンプ（循環手段）
６０〜６７ バルブ（切替手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平板状の誘電体ブロックの一面に試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットを複数並べてセットし、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記各センサユニットのそれぞれに対面させ、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して前記センサ面に送液する送液装置において、
前記各流路のそれぞれの前記注入口に接続される注入用配管と、
前記各流路のそれぞれの前記排出口に接続される排出用配管と、
一つの前記流路に注入された後、その流路の前記排出用配管に排出される前記試料溶液を、他の前記流路の前記注入用配管へと送り込む連結用配管と、
前記連結用配管のそれぞれに対応して設けられ、前記各排出用配管によって形成される排出経路と、前記各連結用配管によって形成される連結経路とで前記試料溶液の流れ方向を選択的に切り替える切替手段とを備え、
前記各切替手段による前記試料溶液の流れ方向を前記連結経路側にすることにより、前記各流路が直列に接続されるようにしたことを特徴とする送液装置。
【請求項２】
前記各流路が直列に接続された際に、最後に位置する前記流路の前記排出用配管と、最初に位置する前記流路の前記注入用配管とを接続する循環用配管と、
この循環用配管によって形成される循環経路内で前記試料溶液を循環させる循環手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載の送液装置。
【請求項３】
略平板状の誘電体ブロックの一面に試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットを複数並べてセットし、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記各センサユニットのそれぞれに対面させ、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して前記センサ面に送液する送液装置において、
一つの前記流路に注入された後、その流路から排出される前記試料溶液を、他の前記流路の前記注入口へと送り込む連結用配管を設け、
前記各流路を直列に接続したことを特徴とする送液装置。
【請求項４】
略平板状の誘電体ブロックの一面に試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットを複数並べてセットし、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記各センサユニットのそれぞれに対面させ、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して前記センサ面に送液する送液方法において、
一つの前記流路に注入された後、その流路から排出される前記試料溶液を、他の前記流路の前記注入口へと送り込む連結用配管を介して、前記各流路を直列に接続し、前記各センサ面に同じ前記試料溶液を送液することを特徴とする送液方法。
【請求項５】
前記各流路のそれぞれの前記注入口に接続される注入用配管と、前記各流路のそれぞれの前記排出口に接続される排出用配管とを介して前記各センサ面に個別の前記試料溶液を送液する経路と、
前記連結用配管を介して前記各流路を直列に接続する経路とを選択的に切り替えることを特徴とする請求項４記載の送液方法。
【請求項１】
略平板状の誘電体ブロックの一面に試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットを複数並べてセットし、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記各センサユニットのそれぞれに対面させ、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して前記センサ面に送液する送液装置において、
前記各流路のそれぞれの前記注入口に接続される注入用配管と、
前記各流路のそれぞれの前記排出口に接続される排出用配管と、
一つの前記流路に注入された後、その流路の前記排出用配管に排出される前記試料溶液を、他の前記流路の前記注入用配管へと送り込む連結用配管と、
前記連結用配管のそれぞれに対応して設けられ、前記各排出用配管によって形成される排出経路と、前記各連結用配管によって形成される連結経路とで前記試料溶液の流れ方向を選択的に切り替える切替手段とを備え、
前記各切替手段による前記試料溶液の流れ方向を前記連結経路側にすることにより、前記各流路が直列に接続されるようにしたことを特徴とする送液装置。
【請求項２】
前記各流路が直列に接続された際に、最後に位置する前記流路の前記排出用配管と、最初に位置する前記流路の前記注入用配管とを接続する循環用配管と、
この循環用配管によって形成される循環経路内で前記試料溶液を循環させる循環手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載の送液装置。
【請求項３】
略平板状の誘電体ブロックの一面に試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットを複数並べてセットし、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記各センサユニットのそれぞれに対面させ、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して前記センサ面に送液する送液装置において、
一つの前記流路に注入された後、その流路から排出される前記試料溶液を、他の前記流路の前記注入口へと送り込む連結用配管を設け、
前記各流路を直列に接続したことを特徴とする送液装置。
【請求項４】
略平板状の誘電体ブロックの一面に試料の反応を検出するためのセンサ面を有するセンサユニットを複数並べてセットし、両端に注入口と排出口とが形成された流路を前記各センサユニットのそれぞれに対面させ、前記試料が溶解した試料溶液を前記流路に注入して前記センサ面に送液する送液方法において、
一つの前記流路に注入された後、その流路から排出される前記試料溶液を、他の前記流路の前記注入口へと送り込む連結用配管を介して、前記各流路を直列に接続し、前記各センサ面に同じ前記試料溶液を送液することを特徴とする送液方法。
【請求項５】
前記各流路のそれぞれの前記注入口に接続される注入用配管と、前記各流路のそれぞれの前記排出口に接続される排出用配管とを介して前記各センサ面に個別の前記試料溶液を送液する経路と、
前記連結用配管を介して前記各流路を直列に接続する経路とを選択的に切り替えることを特徴とする請求項４記載の送液方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２５０８４６（Ｐ２００６−２５０８４６Ａ）
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７０５３１（Ｐ２００５−７０５３１）
【出願日】平成１７年３月１４日（２００５．３．１４）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１４日（２００５．３．１４）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
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