被解析分子固定方法、及び、被解析分子固定装置
【課題】 測定セルの薄膜層へ効率よく被解析分子を固定可能な被解析分子固定方法、及び、被解析分子固定装置を提供する。
【解決手段】 供給口４５Ａから液体流路４５へ活性化液Ａを供給し、所定の活性化時間Ｔ１の経過後に、供給口４５Ａから活性化液Ａの貯留されている液体流路４５へ被解析分子Ｍの含有された被解析分子溶液Ｂを供給しつつ排出口４５Ｂから活性化液Ａを排出させて、活性化液Ａを被解析分子溶液Ｂで置換する。
【解決手段】 供給口４５Ａから液体流路４５へ活性化液Ａを供給し、所定の活性化時間Ｔ１の経過後に、供給口４５Ａから活性化液Ａの貯留されている液体流路４５へ被解析分子Ｍの含有された被解析分子溶液Ｂを供給しつつ排出口４５Ｂから活性化液Ａを排出させて、活性化液Ａを被解析分子溶液Ｂで置換する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互作用する物質が検出、測定される被解析分子を薄膜層に固定するための、被解析分子固定方法、及び、被解析分子固定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エバネッセント波を利用した測定装置の１つとして、表面プラズモンセンサーが知られている（特許文献１、２参照）。一般的に、表面プラズモンセンサーは、プリズムと、このプリズムの一面に配置され被解析分子が固定される金属膜と、光ビームを発生させる光源と、光ビームをプリズムに対して、プリズムと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、界面で全反射した光ビームの強度を検出する光検出手段と、を備え、光検出手段の検出結果に基づいて、被解析分子についての解析を行なうものである。
【０００３】
この表面プラズモンセンサーによる解析においては、まず、被解析分子を金属膜上に固定する被解析分子固定化作業が必要となる。通常、金属膜は透明体の上に形成され、金属膜側に各種の液体が供給されることにより、被解析分子固定化作業が行なわれる。このように、透明体の上に金属膜の形成されているものを、以下では測定セルとよぶ。
【０００４】
測定セルの金属膜上には、被解析分子を固定するために、デキストランなどの反応基を有する固定化担体が備えられているので、被解析分子固定化作業としては、まず、被解析分子を固定するための前処理として、反応基を活性化する活性化液が金属膜上へ供給される。また、被解析分子の固定化後は、前記反応基と解析時に供給される反応液中の物質との結合を阻止するためにブロッキング液を供給してブロッキング処理を行なう。
【０００５】
この反応基の活性化等を含めた被解析分子固定化作業の手順として、特許文献１に記載の装置では、緩衝液を間に挟んで各反応液の供給が行われる。すなわち、測定装置に設けられた流路へ、活性化液、緩衝液、被解析分子溶液、緩衝液、ブロッキング液、が順に送液され、流路中に配置された金属膜へ各液が供給される。これは、特許文献１に記載の技術では、金属膜の配置された流路へ送液する反応液を切換える際に、必ず間に緩衝液が供給されるように制御されているためである。
【０００６】
しかしながら、被解析分子の固定化作業において、活性化液の供給と被解析分子溶液の供給との間、及び、被解析分子溶液の供給とブロッキング液の供給との間、に緩衝液を供給する必要は必ずしもなく、緩衝液を供給すると、かえって緩衝液や時間が無駄に費やされてしまう。
【０００７】
また、特許文献１に記載の技術では、固定化担体の反応基の活性化のための待機時間や、被解析分子の固定化のための待機時間（充分な量の被解析分子が反応基と結合するために要する時間）が必要なことを考慮すると、１つの測定セルを長時間流路の設けられた装置に配置しておかなければならないが、複数の測定セルに被解析分子の固定を行いたい場合に、１つの測定セルを装置に配置した状態にしておくのは効率的ではない。
【特許文献１】特許第３２９４６０５号公報
【特許文献２】特許第２７５８９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、測定セルの薄膜層へ効率よく被解析分子を固定可能な被解析分子固定方法、及び、被解析分子固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】
【０００９】
請求項１の被解析分子固定方法は、光ビームを透過可能とされ、平坦面の形成された透明体と、前記透明体の平坦面に形成され、被解析分子の固定される薄膜層と、前記透明体に取り付けられ、前記薄膜層との間に前記薄膜層上で液体を貯留可能な液体流路を構成すると共に、この液体流路へ液体を供給可能な供給口及び供給された液体を排出可能な排出口の形成された流路部材と、を備え、測定装置とは別体とされている測定セルの前記薄膜層上に被解析分子を固定する、被解析分子固定方法であって、前記供給口から前記液体流路へ、前記被解析分子固定のための前処理を行なう前処理液を供給し、前記供給口から前記前処理液の貯留されている前記液体流路へ前記被解析分子の含有された被解析分子溶液を供給しつつ前記排出口から前記前処理液を排出させて前記前処理液を前記被解析分子溶液で置換するものである。
【００１０】
また、請求項５に記載の被解析分子固定装置は、光ビームを透過可能とされ、平坦面の形成された透明体と、前記透明体の平坦面に形成され、被解析分子の固定される薄膜層と、前記透明体に取り付けられ、前記薄膜層との間に前記薄膜層上で液体を貯留可能な液体流路を構成すると共に、この液体流路へ液体を供給可能な供給口及び供給された液体を排出可能な排出口の形成された流路部材と、を備え、測定装置とは別体とされた測定セルへ被解析分子を固定する、被解析分子固定装置であって、前記供給口から前記液体流路へ、前記被解析分子固定のための前処理を行なう前処理液を供給する前処理液供給手段と、前記供給口から前記前処理液の貯留されている前記液体流路へ前記被解析分子の含有された被解析分子溶液を供給しつつ前記排出口から前記前処理液を排出させて前記前処理液を前記被解析分子溶液で置換する、被解析分子溶液供給手段と、を有している。
【００１１】
請求項１の被解析分子固定方法、及び、請求項５の被解析分子固定装置は、測定セルに被解析分子を固定するものであり、測定セルは測定装置と別体とされている。ここで、被解析分子とは、測定装置で各種アナライトとの相互作用が測定されるものである。また、測定セルの構成部材である透明体は、プレート状のものであっても、測定の際に必要なプリズムを兼ねるブロック状のものであってもよい。
【００１２】
上記発明では、緩衝液の供給を間に挟むことなく、前処理液の供給されている液体流路へ被解析分子溶液を供給するので、緩衝液を節約できると共に、緩衝液供給に要する時間を削減して、被解析分子の固定作業全体に要する時間を短縮することができる。
【００１３】
また、請求項１の被解析分子固定方法、及び、請求項５の被解析分子固定装置では、薄膜層上に液体を貯留可能な液体流路が備えられた測定セルが用いられているので、測定装置に液体流路の設けられている場合と異なり、測定装置とは別に前処理液や被解析分子溶液を液体流路内に貯留しておくことができる。したがって、１つの測定セルについての前処理や、被解析分子の固定化のための待機時間中に、他の測定セルへ前処理液や被解析分子溶液を供給することができ、複数の測定セルについて同時並行で被解析分子の固定化作業ができるので、効率よく被解析分子の固定化を行なうことができる。
【００１４】
請求項２の被解析分子固定方法、及び、請求項６の被解析分子固定装置では、前記薄膜層の前記液体流路に露出された部分の一部の測定領域に、前記被解析分子と結合可能な反応基を有する固定化担体が備えられ、前記前処理液が前記反応基を活性化させる活性化液であること、を特徴としている。
【００１５】
このように、薄膜層の一部の測定領域に固定化担体を備え、この固定化担体の反応基を活性化液で活性化することにより、この測定領域に被解析分子を固定することができる。
【００１６】
薄膜層の測定領域以外の部分は、被解析分子を固定せずに、参照領域として使用することができる。
【００１７】
請求項３の被解析分子固定方法は、前記供給口から前記被解析分子溶液の貯留された前記液体流路へ前記被解析分子の固定後の後処理を行なう後処理液を供給しつつ前記排出口から前記被解析分子溶液を排出させて前記被解析分子溶液を前記後処理液で置換すること、を特徴とする。
【００１８】
また、請求項７の被解析分子固定装置は、前記供給口から前記被解析分子溶液の貯留された前記液体流路へ前記被解析分子の固定後の後処理を行なう後処理液を供給しつつ前記排出口から前記被解析分子溶液を排出させて前記被解析分子溶液を前記後処理液で置換する、後処理液供給手段、をさらに備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項３の被解析分子固定方法、及び、請求項７の被解析分子固定装置では、緩衝液の供給を間に挟むことなく、被解析分子溶液の供給されている液体流路へ後処理液を供給するので、緩衝液を節約できると共に、緩衝液供給に要する時間を削減して、被解析分子の固定作業全体に要する時間を短縮することができる。
【００２０】
請求項４の被解析分子固定方法、及び、請求項８の被解析分子固定装置では、前記後処理液が、前記反応基と解析時に供給される反応液中の物質との結合を阻止するためのブロッキング液であることを特徴とする。
【００２１】
このように、ブロッキング液を供給してブロッキング処理をすることにより、活性化された反応基と解析時に供給される反応液中の物質との結合が阻止され、精度よく解析を行なうことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は上記構成としたので、測定セルの薄膜層へ効率よく被解析分子を固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
本実施形態の被解析分子固定装置１０は、後述するセンサースティック４０へ被解析分子Ｍを固定するための装置である。被解析分子Ｍとしては、蛋白質、核酸、脂肪酸などの生理活性物質を解析対象とすることができる。
【００２５】
図１に示すように、本発明の被解析分子固定装置１０は、ベース１２、分注ヘッド１４、及び、コントローラ１６を含んで構成されている。
【００２６】
ベース１２は長方形板状とされ、ベース１２の短手方向（以下「Ｙ方向」という）に沿った両端辺部には、ガイドレール２０Ａ、２０Ｂが立設されている。ガイドレール２０Ａとガイドレール２０Ｂとの間には、ベース１２の長手方向（以下「Ｘ方向」という）に、ガイドレール２２が架け渡されている。ガイドレール２２は、ガイドレール２０Ａ側に設けられた図示しない駆動機構により、Ｙ方向に移動可能とされている。ガイドレール２２には、高さ方向（以下「Ｚ方向」という）に長尺の、ヘッド支持柱２４が取り付けられている。ヘッド支持柱２４は、ガイドレール２０Ａ側に設けられた図示しない駆動機構により、ガイドレール２２に沿ってＸ方向に移動可能とされている。ヘッド支持柱２４には、分注ヘッド１４が取り付けられている。分注ヘッド１４は、ヘッド支持柱２４に設けられた図示しない駆動機構によりヘッド支持柱２４に沿ってＺ方向に移動可能とされている。上記構成により、分注ヘッド１４は、自在にベース１２上の所定位置へ移動することができる。なお、ガイドレール２２、ヘッド支持柱２４、及び、分注ヘッド１４の駆動は、駆動部に１８より制御される。
【００２７】
分注ヘッド１４は、図２に示すように、１２本のチップ取り付け部２６を備え、チップ取り付け部２６には、ピペットチップＣＰが取り付け可能とされている。ここでは、ピペットチップストッカ３２に、ピペットチップＣＰを１つ置きに装填しておくことにより、１２本のチップ取り付け部２６のうちの６本（１本おき）にピペットチップＣＰが取り付けられる。
【００２８】
図１に示すように、ベース１２上には、８個のトレイ３０が載置可能とされている。トレイ３０はベース１２の所定位置に位置決めして取り付けられる。各トレイ３０には、８本のセンサースティック４０が収納されている。したがって、本実施形態の被解析分子固定装置１０には、最大で８×８＝６４本のセンサースティック４０を、一度に載置することができる。センサースティック４０の構成の詳細については後述する。
【００２９】
また、ベース１２上には、ピペットチップＣＰをストックするピペットチップストッカ３２、各種液の、混合、希釈等を行なうための、プレート３４、センサースティック４０へ供給する各種の液を貯留する、７個の液貯留セル３６、及び、センサースティック４０から排出された液を廃棄する廃棄セル３８が配置されている。
【００３０】
コントローラ１６は、被解析分子固定装置１０の全体を制御する機能を有し、駆動部１８と接続されている。コントローラ１６は、図３に示すように、バスＢを介して互いに接続される、ＣＰＵ６０Ａ、ＲＯＭ６０Ｂ、ＲＡＭ６０Ｃ、メモリ６０Ｄ、及び、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）６０Ｅ、を含んで構成され、各種の情報を表示する表示部６２、各種の指示、情報を入力するための入力部６４と接続されている。
【００３１】
メモリ６０Ｄには、被解析分子固定装置１０を制御するための各種プログラムや、被解析分子固定化のための各種データが記録されている。被解析分子固定化のための各種データには、使用する液体の種類、量、液体流路４５への供給の手順、などが含まれている。
【００３２】
センサースティック４０は、後述するバイオセンサー７０で解析する被解析分子Ｍが固定されるものである。図４及び図５に示すように、センサースティック４０は、誘電体ブロック４２、流路部材４４、保持部材４６、接着部材４８、及び、蒸発防止部材４９、で構成されている。
【００３３】
誘電体ブロック４２は、光ビームに対して透明な透明樹脂等で構成されており、断面が台形の棒状とされたプリズム部４２Ａ、及び、プリズム部４２Ａの両端部にプリズム部４２Ａと一体的に形成された被保持部４２Ｂを備えている。プリズム部４２Ａの互いに平行な２面の内の広い側の上面には、図６にも示すように金属膜５０が形成されている。この金属膜５０上に、バイオセンサー７０で解析する解析分子が固定される。誘電体ブロック４２は、いわゆるプリズムとしても機能し、バイオセンサー７０での測定の際には、プリズム部４２Ａの対向する互いに平行でない２つの側面の内の一方から光ビームが入射され、他方から金属膜５０との界面で全反射された光ビームが出射される。
【００３４】
金属膜５０の表面の一部で、後述する液体流路４５に露出された部分の下流側に位置する測定領域Ｅ１には、図７にも示すように、被解析分子Ｍを固定するための固定化担体５０Ａが配置されている。固定化担体５０Ａの反応基との共有結合により、被解析分子Ｍがこの部分に固定される。固定化担体５０Ａとしては、デキストラン、カルボキシメチル基、ＮＴＡなどを用いることができ、被解析分子Ｍに応じて選択される。
【００３５】
金属膜５０上の液体流路４５に露出された部分の上流側に位置する領域は、参照領域Ｅ２とされている。参照領域Ｅ２は、被解析分子Ｍの固定された測定領域Ｅ１から得られる光の屈折率データを補正するために設けられた領域であり、この参照領域Ｅ２にも、光ビームが入射される。なお、参照領域Ｅ２は、各種のアナライトとの結合が阻止されるように、例えばアルキルチオール、アミノアルコール、アミノエーテル等で処理しておくことが好ましい。
【００３６】
プリズム部４２Ａの両側面には、上側の端辺に沿って保持部材４６と係合される係合凸部４２Ｃが、下側の端辺に沿ってプリズム部４２Ａの上面と垂直な仮想面の延長上に構成される垂直凸部４２Ｄが、各々７箇所に形成されている。また、誘電体ブロック４２の下面の長手方向に沿った中央部には、係合溝４２Ｅが形成されている。
【００３７】
流路部材４４は、誘電体ブロック４２のプリズム部４２Ａと略同じ長さの棒状とされ、図６に示すように、誘電体ブロック４２の金属膜５０との間に、液体流路４５を構成する。液体流路４５は、流路部材４４の流路壁４４Ａと金属膜５０とで囲まれて構成されており、供給された液体を金属膜５０上で貯留可能とされている。流路部材４４には、液体流路４５と連通された供給口４５Ａ及び排出口４５Ｂが形成されている。液体流路４５は、流路部材４４の長手方向に６個並んで配置されている。したがって、１本のセンサースティック４０には、独立した６個の液体流路４５が構成される。流路部材４４の側壁には、保持部材４６の内側の図示しない凹部に圧入されて保持部材４６との密着性を確保するための凸部４４Ｂが形成されている。
【００３８】
なお、液体流路４５には、蛋白質を含む液体が供給されることが想定されるので、流路壁４４Ａでの蛋白質の固着を防止するため、流路部材４４の材料としては、蛋白質に対する非特異的な吸着性を有しないことが好ましい。また、流路部材４４は、金属膜５０との密着性を確保して液漏れを防止するため、弾性を有することが好ましい。具体的にはシリコン、ポリプロピレン等を用いることができる。
【００３９】
保持部材４６は、長尺とされ、上面板４６Ａ及び２枚の側面板４６Ｂで構成されている。側面板４６Ｂには、誘電体ブロック４２の係合凸部４２Ｃと係合される係合孔４６Ｃが形成されている。保持部材４６は、流路部材４４を間に挟んで係合孔４６Ｃと係合凸部４２Ｃとが係合されて、誘電体ブロック４２に取り付けられる。これにより、流路部材４４は、誘電体ブロック４２に取り付けられる。上面板４６Ａには、流路部材４４の供給口４５Ａ及び排出口４５Ｂと対向する位置に、流路部材４４に向けて狭くなるテーパー状のピペット挿入孔４６Ｄが形成されている。また、隣り合うピペット挿入孔４６Ｄとピペット挿入孔４６Ｄとの間には、位置決め用のボス４６Ｅが形成されている。
【００４０】
保持部材４６の上面には、蒸発防止部材４９が接着部材４８を介して接着されている。接着部材４８のピペット挿入孔４６Ｄと対向する位置にはピペット挿入用の孔４８Ｄが形成され、ボス４６Ｅと対向する位置には位置決め用の孔４８Ｅが形成されている。また、蒸発防止部材４９のピペット挿入孔４６Ｄと対向する位置には十字状の切り込みであるスリット４９Ｄが形成され、ボス４６Ｅと対向する位置には位置決め用の孔４９Ｅが形成されている。ボス４６Ｅを孔４８Ｅ及び４９Ｅに挿通させて、蒸発防止部材４９を保持部材５２の上面に接着することにより、蒸発防止部材４９のスリット４９Ｄと流路部材４４の供給口４５Ａ及び排出口４５Ｂとが対向するように構成される。ピペットチップＣＰの非挿入時には、スリット４９Ｄ部分が供給口４５Ｂを覆い、液体流路４５に供給されている液体の蒸発が防止される。
【００４１】
なお、この蒸発防止部材５４も、スリット４９ＤからピペットチップＣＰを挿入できるように、弾性を有する材料で構成されることが好ましく、具体的にはシリコンまたはポリプロピレン等を用いることができる。
【００４２】
次に、本実施形態での被解析分子Ｍの固定化の手順について説明する。
【００４３】
まず、センサースティック４０のセットされたトレイ３０をベース１２上に載置する。ベース１２には、トレイ３０を、前述のように最大で８枚載置することができるので、一度に３８４個の液体流路４５に被解析分子Ｍを固定化することができる。また、液貯留セル３６には、活性化液Ａ、被解析分子溶液Ｂ、ブロッキング液Ｃ、洗浄液Ｄ、及び、バッファー液Ｅを各々別々にセットしておく。
【００４４】
ここで、活性化液Ａは、固定化担体５０Ａの反応基を活性化して、固定化担体５０Ａに被解析分子Ｍを固定化するためのものであり、固定化担体５０Ａの種類に応じて選択される。また、被解析分子溶液Ｂは、後述するバイオセンサー７０で各種反応液中の物質との関係が解析される被解析分子Ｍを含んだ液体である。また、ブロッキング液は、活性化した固定化担体５０Ａの反応基と解析時における各種反応液中の物質との結合が阻止されるように、前記反応基と結合する物質を含む溶液である。そして、バッファー液Ｅは、金属膜５０上に固定化された被解析分子Ｍを維持しておくための液体であり、Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ Ｂｕｆｆｅｒ Ｓａｌｉｎｅ（ＰＢＳ）などが、用いられる。
【００４５】
必要なデータの入力後、入力部６４から被解析分子固定化処理のスタート指示が入力されると、コントローラ１６では、図８に示す、被解析分子固定化処理が実行される。
【００４６】
まず、ステップＳ１２で、活性化液Ａの供給指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４で、各センサースティック４０へ活性化液Ａが供給される。活性化液Ａの供給は、具体的には以下のように行なわれる。まず、分注ヘッド１４が活性化液Ａのセットされた液貯留セル３６の上部に移動すると共に下降して、６本のピペットチップＣＰの先端を液貯留セル３６へ挿入する。次に、ピペットチップＣＰ内に液貯留セル３６中の液体を吸引する。そして、分注ヘッド１４を上昇させて１のセンサースティック４０の上部に移動すると共に下降して、６本のピペットチップＣＰの先端をセンサースティック４０の６個の供給口４５Ａへ各々挿入する。そして、６個の液体流路４５へ、吸引していた液体を注入する（図９(Ａ)参照）。１のセンサースティック４０への供給が終了すると、次のセンサースティック４０へ同様にして供給が行なわれ、すべてのセンサースティック４０へ活性化液Ａが供給される。
【００４７】
すべてのセンサースティック４０への活性化液Ａの供給が終了すると、ステップＳ１４で、ピペットチップＣＰの交換指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４がピペットチップストッカ３２の上部に移動して装着されているピペットチップＣＰを取り外すと共に、新しいピペットチップＣＰを装着する。
【００４８】
活性化液Ａが供給された後、ステップＳ１６で活性化時間Ｔ１の間待機する。活性化時間Ｔ１は、固定化担体５０Ａの反応基を活性化させるための適当な時間であり、ユーザーによる登録などにより、予めメモリ６０Ｄに記憶されている。なお、この活性化時間Ｔ１は、最初のセンサースティック４０への活性化液Ａの供給終了時からの経過時間とされる。これにより、活性化時間Ｔ１中に、他のセンサースティック４０へ活性化液Ａを供給することができ、全体としての処理時間を短縮することができる。
【００４９】
次に、ステップＳ１８で、被解析分子溶液Ｂの供給指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４で、各センサースティック４０へ被解析分子溶液Ｂが供給される。被解析分子溶液Ｂの供給は、供給するセンサースティック４０の順番も含めて、活性化液Ａと同様にして行なわれる。
【００５０】
ここで、供給口４５Ａから液体流路４５へ被解析分子溶液Ｂが注入されると、液体流路４５に供給されていた活性化液Ａは、図９（Ｂ）に示すように、排出口４５Ｂから排出される。すなわち、液体流路４５内の液体は、活性化液Ａから被解析分子溶液Ｂへ置換される。注入する被解析分子溶液Ｂは、活性化液Ａとの置換が確実に行なわれるように、液体流路４５の容積よりも充分多く設定されている。排出された活性化液Ａは、排出口４５Ｂ周辺のセンサースティック４０の上面に溢れる。
【００５１】
次に、ステップＳ２０で、排出された活性化液Ａの回収指示信号が駆動部１８へ出力される。これにより、分注ヘッド１４のピペットチップＣＰにより、センサースティック４０の上面に溢れてる排出液が吸引され（図９（Ｃ）参照）、吸入された排出液が廃液セル３８へ廃棄される。
【００５２】
そして、ステップＳ２２で、ピペットチップＣＰの交換指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、ステップＳ１６と同様にしてピペットチップＣＰの交換が行なわれる。
【００５３】
ステップＳ２４で、固定化時間Ｔ２の間待機する。固定化時間Ｔ２は、被解析分子溶液Ｂ中の被解析分子Ｍを、固定化担体５０Ａ上に固定化されための適当な時間であり、固定する量などに応じて、予めメモリ６０Ｄに記憶されている。固定化時間Ｔ２の経過により、固定化担体５０Ａに被解析分子Ｍが固定化される（図９（Ｄ）参照）。ここでの固定化時間Ｔ２も、活性化時間Ｔ１と同様に、最初のセンサースティック４０への被解析分子溶液Ｂの供給終了時からの経過時間とされる。
【００５４】
次に、ステップＳ２６で、ブロッキング液Ｃの供給指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４で、各センサースティック４０へブロッキング液Ｃが供給される。ブロッキング液Ｃの供給も、活性化液Ａ、被解析分子溶液Ｂと同様にして行なわれる。したがって、供給口４５Ａから液体流路４５へブロッキング液Ｃが注入されると、液体流路４５に供給されていた被解析分子溶液Ｂは、図９（Ｅ）に示すように、排出口４５Ｂから排出され、液体流路４５内の液体は、被解析分子溶液Ｂからブロッキング液Ｃへ置換される。注入するブロッキング液Ｃは、被解析分子溶液Ｂとの置換が確実に行なわれるように、液体流路４５の容積よりも充分多く設定されている。排出された被解析分子溶液Ｂは、センサースティック４０の上面に溢れる。
【００５５】
次に、ステップＳ２８で、排出された被解析分子溶液Ｂの回収指示信号が駆動部１８へ出力される。これにより、分注ヘッド１４のピペットチップＣＰにより、センサースティック４０の上面に溢れている排出液が吸引され（図９（Ｆ）参照）、廃液セル３８へ吸入した排出液が廃棄される。
【００５６】
そして、ステップＳ３０で、ピペットチップＣＰの交換指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、ステップＳ１６、２２と同様にしてピペットチップＣＰの交換が行なわれる。
【００５７】
ステップＳ３２で、ブロッキング時間Ｔ３の間待機する。ブロッキング時間Ｔ３は、固定化担体５０Ａ中の活性化した反応基（被解析分子と未結合のもの）と、ブロッキング液Ｃ中の分子とが結合するために適当な時間であり、ユーザーによる登録などにより、予めメモリ６０Ｄに記憶されている。これにより、ブロッキング処理が行なわれる。ここでのブロッキング時間Ｔ３も、活性化時間Ｔ１、固定化時間Ｔ２と同様に、最初のセンサースティック４０へのブロッキング液Ｃの供給終了時からの経過時間とされる。
【００５８】
次に、ステップＳ３４で、洗浄液Ｄの供給指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４で、各センサースティック４０へ洗浄液Ｄが供給される。洗浄液Ｄの供給も、活性化液Ａ、被解析分子溶液Ｂ、ブロッキング液Ｃと同様にして行なわれる。したがって、供給口４５Ａから液体流路４５へ洗浄液Ｄが注入されると、液体流路４５に供給されていたブロッキング液Ｃは、図９（Ｇ）に示すように、排出口４５Ｂから排出され、液体流路４５内の液体は、ブロッキング液から洗浄液Ｄへ置換される。注入する洗浄液Ｄは、ブロッキング液Ｃとの置換が確実に行なわれ、かつ、液体流路４５の洗浄が充分に行なわれるように、液体流路４５の容積よりも充分多く設定されている。排出されたブロッキング液Ｃは、センサースティック４０の上面に溢れる。洗浄液Ｄにより、液体流路４５の洗浄処理が行なわれる。
【００５９】
次に、ステップＳ３６で、排出されたブロッキング液の回収指示信号が駆動部１８へ出力される。これにより、分注ヘッド１４のピペットチップＣＰにより、センサースティック４０の上面に溢れている排出液が吸引され（図９（Ｈ）参照）、廃液セル３８へ吸入した排出液が廃棄される。
【００６０】
次に、ステップＳ３８で、ピペットチップＣＰの交換指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、ステップＳ１６、２２、３０と同様にしてピペットチップＣＰの交換が行なわれる。
【００６１】
次に、ステップＳ４０で、バッファー液Ｅの供給指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４で、各センサースティック４０へバッファー液Ｅが供給される。バッファー液Ｅの供給も、活性化液Ａ、被解析分子溶液Ｂ、ブロッキング液Ｃと同様にして行なわれる。したがって、供給口４５Ａから液体流路４５へ洗浄液Ｄが注入されると、液体流路４５に供給されていた洗浄液Ｄは、図９（Ｉ）に示すように、排出口４５Ｂから排出され、液体流路４５内の液体は、洗浄液Ｄからバッファー液Ｅへ置換される。注入するバッファー液Ｅは、洗浄液Ｄとの置換が確実に行なわれるように、液体流路４５の容積よりも充分多く設定されている。排出された洗浄液Ｄは、センサースティック４０の上面に溢れる。
【００６２】
そして、ステップＳ４２で、洗浄液Ｄの回収指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４のピペットチップＣＰにより、センサースティック４０の上面に溢れている排出液が吸引され（図９（Ｊ）参照）、吸入された排出液が廃液セル３８へ廃棄され、被解析分子固定化処理が完了する（図９（Ｋ）参照）。
【００６３】
なお、上記では、液体流路４５から排出された液体を、液体を供給したピペットチップＣＰを排出口４５Ｂまで移動させて吸引することにより回収したが、排出された液体の回収は他の方法で行なうこともできる。例えば、図１０に示すように、供給口４５Ａから１つのピペットチップＣＰを挿入して液体を供給すると共に、排出口４５Ｂへ他のピペットチップＣＰを挿入して液体を吸引することにより、液体流路４５内の液置換を行なうことができる。
【００６４】
上記の被解析分子固定化処理によれば、活性化液Ａの供給されている液体流路４５へ、直接、被解析分子溶液Ｂを供給するので、被解析分子溶液Ｂの供給前に活性化液Ａを緩衝液で一旦置換する場合と比較して、処理工程を少なくすることができる。
【００６５】
また、被解析分子溶液Ｂの供給されている液体流路４５へ、直接、ブロッキング液Ｃを供給するので、ブロッキング液Ｃの供給前に被解析分子溶液Ｂを緩衝液で一旦置換する場合と比較して、処理工程を少なくすることができる。
【００６６】
また、本実施形態で使用するセンサースティック４０は、センサースティック４０内に液体流路４５が形成されているので、測定装置側に液体流路が形成されている場合と異なり、１つのセンサースティック４０に活性化液Ａや被解析分子溶液Ｂなどを供給した後、このセンサースティック４０への供給を終了しても、金属膜５０上に活性化液Ａや被解析分子溶液Ｂなどを貯留しておくことができる。したがって、活性化時間Ｔ１、固定化時間Ｔ２、ブロッキング時間Ｔ３の間に、他のセンサースティック４０へ活性化液Ａや被解析分子溶液Ｂなどの液体の供給などの作業を行なうことができ、複数のセンサースティック４０へ被解析分子Ｍの固定を行なう場合には、被解析分子固定化処理全体の時間を短縮することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、センサースティック４０を固定化時間Ｔ２の経過中も被解析分子固定装置１０上に載置しておいたが、一般的に、固定化時間Ｔ２は、長時間となるので、一旦トレイ３０ごと被解析分子固定装置１０から取り外して別の場所へ保管しておき、他のセンサースティック４０の収納されたトレイ３０を被解析分子固定装置１０へ載置して、このセンサースティック４０への被解析分子Ｍの固定化処理を行なうこともできる。このように作業することにより、大量のセンサースティック４０で同時並行的に被解析分子の固定化作業を行なうことができる。
【００６８】
次に、センサースティック４０に固定化された被解析分子Ｍの測定について説明する。
【００６９】
被解析分子Ｍの測定は、図１１に示すバイオセンサー７０で行なわれる。バイオセンサー７０は、金属膜５０の表面に発生する表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）を利用して、被解析分子Ｍの特性を測定する、いわゆる表面プラズモンセンサーである。バイオセンサー７０では、前述のようにしてセンサースティック４０に固定化された被解析分子Ｍに、各種の反応液を供給して、被解析分子Ｍと反応液中の物質との結合の有無、結合速度、結合量、等を測定する。
【００７０】
バイオセンサー７０は、トレイ保持部７２、搬送部７４、反応液プレート保持部７６、液体供給部７８、及び、光学測定部８０、制御部９０を備えている。
【００７１】
トレイ保持部７２は、載置台７２Ａ、及び、ベルト７２Ｂを含んで構成されている。載置台７２Ａは、矢印Ｉ方向に架け渡されたベルト７３に取り付けられており、ベルト７２Ｂの回転により矢印Ｉ方向に移動可能とされている。載置台７２Ａ上には、トレイ３０が２枚、位置決めして載置される。載置台７２Ａの下には、センサースティック４０を後述するスティック保持部材７４Ｃの位置まで押し上げる押上機構７２Ｄが配置されている。
【００７２】
搬送部７４は、上部ガイドレール７４Ａ、下部ガイドレール７４Ｂ、及び、スティック保持部材７４Ｃ、を含んで構成されている。上部ガイドレール７４Ａ及び下部ガイドレール７４Ｂは、トレイ保持部７２及び光学測定部８０の上部で、矢印Ｉ方向と直交する矢印Ｊ方向に水平に配置されている。上部ガイドレール７４Ａには、スティック保持部材７４Ｃが取り付けられている。スティック保持部材７４Ｃは、センサースティック４０の両端部の被保持部４２Ｂを保持可能とされていると共に、上部ガイドレール７４Ａに沿って移動可能とされている。スティック保持部材７４Ｃに保持されたセンサースティック４０の係合溝４２Ｅと下部ガイドレール７４Ｂとが係合され、スティック保持部材７４Ｃが矢印Ｊ方向に移動することにより、図１０に示すように、センサースティック４０が光学測定部８０上の測定部８２に搬送される。この測定部８２で、センサースティック４０に固定された被解析分子Ｍの測定が行われる。測定部８２では、下部ガイドレール７４Ｂが測定のために一部離間されている
反応液プレート保持部７６は、載置台７６Ａ、及び、ガイドレール７６Ｂを含んで構成されている。ガイドレール７６Ｂは、矢印Ｊ方向に沿って配置されている。載置台７６Ａは、ガイドレール７６Ｂに取り付けられ、反応液がセットされた反応液プレート７７を載置可能とされている。載置台７６Ａは、ガイドレール７６Ｂに沿って移動可能とされている。
【００７３】
液体供給部７８は、上部ガイドレール７４Ａ、及び、ガイドレール７６Ｂよりも上方で、矢印Ｉ方向に架け渡された横断レール７８Ａ、及び、ヘッド７８Ｂを含んで構成されている。ヘッド７８Ｂは、横断レール７８Ａに取り付けられ、図１２に示すように、測定部８２と反応液プレート７７との間を移動可能とされている。また、ヘッド７８Ｂは、図示しない駆動機構により、鉛直方向（矢印Ｚ方向）にも移動可能とされている。ヘッド７８Ｂは、先端部にピペットチップＣＰが取り付け可能とされ、いわゆるピペットとしての機能を有している。
【００７４】
光学測定部８０は、図１３に示すように、光源８０Ａ、第１光学系８０Ｂ、第２光学系８０Ｃ、受光部８０Ｄ、信号処理部８０Ｅ、を含んで構成されている。光源８０Ａからは、光ビームＬが出射される。光ビームＬは、第１光学系８０Ｂを介して、２本の光ビームＬ１、Ｌ２となり、測定部８２に配置された誘電体ブロック４２の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２に入射される。光ビームＬは、第１光学系８０Ｂを介して、２本の光ビームＬ１、Ｌ２となり、測定部８２に配置された誘電体ブロック４２の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２に入射される。測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において、光ビームＬ１、Ｌ２は、金属膜５０と誘電体ブロック４２との界面に対して種々の入射角成分を含んで、かつ全反射角以上の角度で入射される。光ビームＬ１、Ｌ２は、誘電体ブロック４２と金属膜５０との界面で全反射される。全反射された光ビームＬ１、Ｌ２も、種々の反射角成分をもって反射される。この全反射された光ビームＬ１、Ｌ２は、第２光学系８０Ｃを経て受光部８０Ｄで受光されて、各々光電変換され、光検出信号が信号処理部８０Ｅへ出力される。信号処理部８０Ｅでは、入力された光検出信号に基づいて所定の処理が行なわれ、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２の全反射減衰角が屈折率データとして求められる。この屈折率データが制御部９０へ出力される。
【００７５】
制御部９０は、バイオセンサー７０の全体を制御する機能を有し、図１３に示すように、光源８０Ａ、信号処理部８０Ｅ、及び、バイオセンサー７０の図示しない駆動系と接続されている。制御部９０は、図１４に示すように、バスＢを介して互いに接続される、ＣＰＵ９０Ａ、ＲＯＭ９０Ｂ、ＲＡＭ９０Ｃ、メモリ９０Ｄ、及び、インターフェースＩ／Ｆ９０Ｅ、を有し、各種の情報を表示する表示部９２、各種の指示、情報を入力するための入力部９４と接続されている。
【００７６】
メモリ９０Ｄには、バイオセンサー７０を制御するための各種プログラムや、各種データが記録されている。
【００７７】
次に、バイオセンサー７０での測定手順について説明する。
【００７８】
まず、バイオセンサー７０の載置台７２Ａに被解析分子Ｍの固定化されたセンサースティック４０入りのトレイ３０をセットする。バイオセンサー７０には、８本のセンサースティック４０入りの２枚のトレイ３０をセットすることができ、１６×６＝９６個の液体流路４５を用いた測定を行なうことができる。
【００７９】
また、載置台７６Ａに反応液の入った反応液プレート７７をセットする。反応液プレート７７は、一度に載置可能な液体流路４５の数に対応させて、９６個の異なる反応液を貯留できるようになっている。
【００８０】
ユーザーにより、入力部９４から測定開始の指示が入力されると、押上機構７２Ｄにより、プレート３０にセットされた１のセンサースティック４０がスティック保持部材７４Ｃの位置まで押し上げられ、スティック保持部材７４Ｃにより保持される。そして、スティック保持部材７４Ｃがセンサースティック４０を保持したまま下部ガイドレール７４Ｂに沿って移動して、センサースティック４０を測定部８２へ搬送する。
【００８１】
測定部８２では、センサースティック４０の測定は、１つの液体流路４５ずつ順に行なわれる。測定対象となる液体流路４５を測定位置に配置し、光ビームＬ１、Ｌ２を、測定領域Ｅ１、参照領域Ｅ２へ各々入射させる。また、液体流路４５に反応液を供給する。反応液の供給は、ヘッド７８Ｂが、反応液プレート７７側へ移動して所定の反応液を吸引した後、測定部８２側へ移動して吸引した反応液を、液体流路４５の供給口４５Ａから注入することにより行なう。測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２へ入射した光ビームＬ１、Ｌ２は、全反射され、第２光学系８０Ｃを経て受光部８０Ｄで受光される。受光部８０Ｄでは、受光した光を、測定領域Ｅ１、参照領域Ｅ２毎に光電変換して光検出信号を信号処理部８０Ｅへ出力する。信号処理部８０Ｅでは、光検出信号に所定の処理が加えられ、屈折率データとして、制御部９０へ出力される。制御部９０では、測定領域Ｅ１からの光検出信号により得られる屈折率データを、参照領域Ｅ２からの光検出信号により得られる屈折率データで補正するなどの処理が行なわれ、被解析分子Ｍと反応液中の物質との結合状態を示す結合状態データを生成し、所定時間毎の結合状態データをメモリ９０Ｄに記憶すると共に、所定時間毎の結合状態を示す情報として、表示部９２へ表示する。これにより、被解析分子Ｍと反応液中の物質との結合の有無、結合速度、結合量、等を測定することができる。
【００８２】
１つの液体流路４５についての測定が終了すると、センサースティック４０を１の液体流路４５のピッチ分だけ矢印Ｊ方向に移動させて、次の液体流路４５についての測定を、上記と同様にして行なう。当該センサースティック４０のすべての液体流路４５についての測定が終了すると、このセンサースティック４０は、スティック保持部材７４Ｃにより保持されて、トレイ３０へ戻され、次のセンサースティック４０が測定部８２へ搬送され、このセンサースティック４０を用いての測定が行なわれる。
【００８３】
本実施形態のバイオセンサー７０によれば、液体流路４５がバイオセンサー７０と切り離された外部部品としてのセンサースティック４０に形成されているので、バイオセンサー７０に液体流路を形成する場合と比較して、簡易な構成のバイオセンサーとすることができる。また、バイオセンサー７０では、液体流路４５上で反応液を流し続けることなく、液体流路４５中に反応液を貯留した状態で測定するので、少ない量の反応液で測定をすることができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、バイオセンサーとして、表面プラズモンセンサーを一例として説明したが、バイオセンサーとしては、表面プラズモンセンサーに限定されるものではない。その他の例えば、水晶発振子マイクロバランス（ＱＣＭ）測定技術、金のコロイド粒子から超微粒子までの機能化表面を使用した光学的測定技術など、あらゆるバイオセンサーでの測定に用いる被解析分子の固定に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本実施形態の被解析分子固定装置の全体を示す斜視図である。
【図２】本実施形態の被解析分子固定装置の分注ヘッドにピペットチップが取り付けられた状態を示す図である。
【図３】本実施形態のコントローラとその周辺の概略ブロック図である。
【図４】本実施形態のセンサースティックの斜視図である。
【図５】本実施形態のセンサースティックの分解斜視図である。
【図６】本実施形態のセンサースティックの１の液体流路部分の断面図である。
【図７】本実施形態のセンサースティックの１の液体流路部分へ光ビームが入射されている状態を示す斜視図である。
【図８】本実施形態の被解析分子固定化処理のフローチャートである。
【図９−１】本実施形態の被解析分子固定化処理の手順を示す（Ａ）〜（Ｃ）の説明図である。
【図９−２】本実施形態の被解析分子固定化処理の手順を示す（Ｄ）〜（Ｆ）の説明図である。
【図９−３】本実施形態の被解析分子固定化処理の手順を示す（Ｇ）〜（Ｉ）の説明図である。
【図９−４】本実施形態の被解析分子固定化処理の手順を示す（Ｊ）〜（Ｋ）の説明図である。
【図１０】液置換の他の方法を示す説明図である。
【図１１】本実施形態のバイオセンサーの全体斜視図である。
【図１２】本実施形態のバイオセンサーの全体斜視図において、ヘッドが測定部付近に位置している状態を示す図である。
【図１３】本実施形態のバイオセンサーの光学測定部付近の概略図である。
【図１４】本実施形態の制御部とその周辺の概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 被解析分子固定装置
１４ 分注ヘッド
１６ コントローラ
１８ 駆動部
４０ センサースティック
４２Ａ プリズム部
４２ 誘電体ブロック
４４ 流路部材
４５ 液体流路
４５Ａ 供給口
４５Ｂ 排出口
５０ 金属膜
５０Ａ 固定化担体
６０Ｄ メモリ
７０ バイオセンサー
８０ 光学測定部
Ａ 活性化液
Ｂ 被解析分子溶液
Ｃ ブロッキング液
Ｄ 洗浄液
Ｍ 被解析分子
Ｅ１ 測定領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互作用する物質が検出、測定される被解析分子を薄膜層に固定するための、被解析分子固定方法、及び、被解析分子固定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エバネッセント波を利用した測定装置の１つとして、表面プラズモンセンサーが知られている（特許文献１、２参照）。一般的に、表面プラズモンセンサーは、プリズムと、このプリズムの一面に配置され被解析分子が固定される金属膜と、光ビームを発生させる光源と、光ビームをプリズムに対して、プリズムと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、界面で全反射した光ビームの強度を検出する光検出手段と、を備え、光検出手段の検出結果に基づいて、被解析分子についての解析を行なうものである。
【０００３】
この表面プラズモンセンサーによる解析においては、まず、被解析分子を金属膜上に固定する被解析分子固定化作業が必要となる。通常、金属膜は透明体の上に形成され、金属膜側に各種の液体が供給されることにより、被解析分子固定化作業が行なわれる。このように、透明体の上に金属膜の形成されているものを、以下では測定セルとよぶ。
【０００４】
測定セルの金属膜上には、被解析分子を固定するために、デキストランなどの反応基を有する固定化担体が備えられているので、被解析分子固定化作業としては、まず、被解析分子を固定するための前処理として、反応基を活性化する活性化液が金属膜上へ供給される。また、被解析分子の固定化後は、前記反応基と解析時に供給される反応液中の物質との結合を阻止するためにブロッキング液を供給してブロッキング処理を行なう。
【０００５】
この反応基の活性化等を含めた被解析分子固定化作業の手順として、特許文献１に記載の装置では、緩衝液を間に挟んで各反応液の供給が行われる。すなわち、測定装置に設けられた流路へ、活性化液、緩衝液、被解析分子溶液、緩衝液、ブロッキング液、が順に送液され、流路中に配置された金属膜へ各液が供給される。これは、特許文献１に記載の技術では、金属膜の配置された流路へ送液する反応液を切換える際に、必ず間に緩衝液が供給されるように制御されているためである。
【０００６】
しかしながら、被解析分子の固定化作業において、活性化液の供給と被解析分子溶液の供給との間、及び、被解析分子溶液の供給とブロッキング液の供給との間、に緩衝液を供給する必要は必ずしもなく、緩衝液を供給すると、かえって緩衝液や時間が無駄に費やされてしまう。
【０００７】
また、特許文献１に記載の技術では、固定化担体の反応基の活性化のための待機時間や、被解析分子の固定化のための待機時間（充分な量の被解析分子が反応基と結合するために要する時間）が必要なことを考慮すると、１つの測定セルを長時間流路の設けられた装置に配置しておかなければならないが、複数の測定セルに被解析分子の固定を行いたい場合に、１つの測定セルを装置に配置した状態にしておくのは効率的ではない。
【特許文献１】特許第３２９４６０５号公報
【特許文献２】特許第２７５８９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、測定セルの薄膜層へ効率よく被解析分子を固定可能な被解析分子固定方法、及び、被解析分子固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】
【０００９】
請求項１の被解析分子固定方法は、光ビームを透過可能とされ、平坦面の形成された透明体と、前記透明体の平坦面に形成され、被解析分子の固定される薄膜層と、前記透明体に取り付けられ、前記薄膜層との間に前記薄膜層上で液体を貯留可能な液体流路を構成すると共に、この液体流路へ液体を供給可能な供給口及び供給された液体を排出可能な排出口の形成された流路部材と、を備え、測定装置とは別体とされている測定セルの前記薄膜層上に被解析分子を固定する、被解析分子固定方法であって、前記供給口から前記液体流路へ、前記被解析分子固定のための前処理を行なう前処理液を供給し、前記供給口から前記前処理液の貯留されている前記液体流路へ前記被解析分子の含有された被解析分子溶液を供給しつつ前記排出口から前記前処理液を排出させて前記前処理液を前記被解析分子溶液で置換するものである。
【００１０】
また、請求項５に記載の被解析分子固定装置は、光ビームを透過可能とされ、平坦面の形成された透明体と、前記透明体の平坦面に形成され、被解析分子の固定される薄膜層と、前記透明体に取り付けられ、前記薄膜層との間に前記薄膜層上で液体を貯留可能な液体流路を構成すると共に、この液体流路へ液体を供給可能な供給口及び供給された液体を排出可能な排出口の形成された流路部材と、を備え、測定装置とは別体とされた測定セルへ被解析分子を固定する、被解析分子固定装置であって、前記供給口から前記液体流路へ、前記被解析分子固定のための前処理を行なう前処理液を供給する前処理液供給手段と、前記供給口から前記前処理液の貯留されている前記液体流路へ前記被解析分子の含有された被解析分子溶液を供給しつつ前記排出口から前記前処理液を排出させて前記前処理液を前記被解析分子溶液で置換する、被解析分子溶液供給手段と、を有している。
【００１１】
請求項１の被解析分子固定方法、及び、請求項５の被解析分子固定装置は、測定セルに被解析分子を固定するものであり、測定セルは測定装置と別体とされている。ここで、被解析分子とは、測定装置で各種アナライトとの相互作用が測定されるものである。また、測定セルの構成部材である透明体は、プレート状のものであっても、測定の際に必要なプリズムを兼ねるブロック状のものであってもよい。
【００１２】
上記発明では、緩衝液の供給を間に挟むことなく、前処理液の供給されている液体流路へ被解析分子溶液を供給するので、緩衝液を節約できると共に、緩衝液供給に要する時間を削減して、被解析分子の固定作業全体に要する時間を短縮することができる。
【００１３】
また、請求項１の被解析分子固定方法、及び、請求項５の被解析分子固定装置では、薄膜層上に液体を貯留可能な液体流路が備えられた測定セルが用いられているので、測定装置に液体流路の設けられている場合と異なり、測定装置とは別に前処理液や被解析分子溶液を液体流路内に貯留しておくことができる。したがって、１つの測定セルについての前処理や、被解析分子の固定化のための待機時間中に、他の測定セルへ前処理液や被解析分子溶液を供給することができ、複数の測定セルについて同時並行で被解析分子の固定化作業ができるので、効率よく被解析分子の固定化を行なうことができる。
【００１４】
請求項２の被解析分子固定方法、及び、請求項６の被解析分子固定装置では、前記薄膜層の前記液体流路に露出された部分の一部の測定領域に、前記被解析分子と結合可能な反応基を有する固定化担体が備えられ、前記前処理液が前記反応基を活性化させる活性化液であること、を特徴としている。
【００１５】
このように、薄膜層の一部の測定領域に固定化担体を備え、この固定化担体の反応基を活性化液で活性化することにより、この測定領域に被解析分子を固定することができる。
【００１６】
薄膜層の測定領域以外の部分は、被解析分子を固定せずに、参照領域として使用することができる。
【００１７】
請求項３の被解析分子固定方法は、前記供給口から前記被解析分子溶液の貯留された前記液体流路へ前記被解析分子の固定後の後処理を行なう後処理液を供給しつつ前記排出口から前記被解析分子溶液を排出させて前記被解析分子溶液を前記後処理液で置換すること、を特徴とする。
【００１８】
また、請求項７の被解析分子固定装置は、前記供給口から前記被解析分子溶液の貯留された前記液体流路へ前記被解析分子の固定後の後処理を行なう後処理液を供給しつつ前記排出口から前記被解析分子溶液を排出させて前記被解析分子溶液を前記後処理液で置換する、後処理液供給手段、をさらに備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項３の被解析分子固定方法、及び、請求項７の被解析分子固定装置では、緩衝液の供給を間に挟むことなく、被解析分子溶液の供給されている液体流路へ後処理液を供給するので、緩衝液を節約できると共に、緩衝液供給に要する時間を削減して、被解析分子の固定作業全体に要する時間を短縮することができる。
【００２０】
請求項４の被解析分子固定方法、及び、請求項８の被解析分子固定装置では、前記後処理液が、前記反応基と解析時に供給される反応液中の物質との結合を阻止するためのブロッキング液であることを特徴とする。
【００２１】
このように、ブロッキング液を供給してブロッキング処理をすることにより、活性化された反応基と解析時に供給される反応液中の物質との結合が阻止され、精度よく解析を行なうことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は上記構成としたので、測定セルの薄膜層へ効率よく被解析分子を固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
本実施形態の被解析分子固定装置１０は、後述するセンサースティック４０へ被解析分子Ｍを固定するための装置である。被解析分子Ｍとしては、蛋白質、核酸、脂肪酸などの生理活性物質を解析対象とすることができる。
【００２５】
図１に示すように、本発明の被解析分子固定装置１０は、ベース１２、分注ヘッド１４、及び、コントローラ１６を含んで構成されている。
【００２６】
ベース１２は長方形板状とされ、ベース１２の短手方向（以下「Ｙ方向」という）に沿った両端辺部には、ガイドレール２０Ａ、２０Ｂが立設されている。ガイドレール２０Ａとガイドレール２０Ｂとの間には、ベース１２の長手方向（以下「Ｘ方向」という）に、ガイドレール２２が架け渡されている。ガイドレール２２は、ガイドレール２０Ａ側に設けられた図示しない駆動機構により、Ｙ方向に移動可能とされている。ガイドレール２２には、高さ方向（以下「Ｚ方向」という）に長尺の、ヘッド支持柱２４が取り付けられている。ヘッド支持柱２４は、ガイドレール２０Ａ側に設けられた図示しない駆動機構により、ガイドレール２２に沿ってＸ方向に移動可能とされている。ヘッド支持柱２４には、分注ヘッド１４が取り付けられている。分注ヘッド１４は、ヘッド支持柱２４に設けられた図示しない駆動機構によりヘッド支持柱２４に沿ってＺ方向に移動可能とされている。上記構成により、分注ヘッド１４は、自在にベース１２上の所定位置へ移動することができる。なお、ガイドレール２２、ヘッド支持柱２４、及び、分注ヘッド１４の駆動は、駆動部に１８より制御される。
【００２７】
分注ヘッド１４は、図２に示すように、１２本のチップ取り付け部２６を備え、チップ取り付け部２６には、ピペットチップＣＰが取り付け可能とされている。ここでは、ピペットチップストッカ３２に、ピペットチップＣＰを１つ置きに装填しておくことにより、１２本のチップ取り付け部２６のうちの６本（１本おき）にピペットチップＣＰが取り付けられる。
【００２８】
図１に示すように、ベース１２上には、８個のトレイ３０が載置可能とされている。トレイ３０はベース１２の所定位置に位置決めして取り付けられる。各トレイ３０には、８本のセンサースティック４０が収納されている。したがって、本実施形態の被解析分子固定装置１０には、最大で８×８＝６４本のセンサースティック４０を、一度に載置することができる。センサースティック４０の構成の詳細については後述する。
【００２９】
また、ベース１２上には、ピペットチップＣＰをストックするピペットチップストッカ３２、各種液の、混合、希釈等を行なうための、プレート３４、センサースティック４０へ供給する各種の液を貯留する、７個の液貯留セル３６、及び、センサースティック４０から排出された液を廃棄する廃棄セル３８が配置されている。
【００３０】
コントローラ１６は、被解析分子固定装置１０の全体を制御する機能を有し、駆動部１８と接続されている。コントローラ１６は、図３に示すように、バスＢを介して互いに接続される、ＣＰＵ６０Ａ、ＲＯＭ６０Ｂ、ＲＡＭ６０Ｃ、メモリ６０Ｄ、及び、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）６０Ｅ、を含んで構成され、各種の情報を表示する表示部６２、各種の指示、情報を入力するための入力部６４と接続されている。
【００３１】
メモリ６０Ｄには、被解析分子固定装置１０を制御するための各種プログラムや、被解析分子固定化のための各種データが記録されている。被解析分子固定化のための各種データには、使用する液体の種類、量、液体流路４５への供給の手順、などが含まれている。
【００３２】
センサースティック４０は、後述するバイオセンサー７０で解析する被解析分子Ｍが固定されるものである。図４及び図５に示すように、センサースティック４０は、誘電体ブロック４２、流路部材４４、保持部材４６、接着部材４８、及び、蒸発防止部材４９、で構成されている。
【００３３】
誘電体ブロック４２は、光ビームに対して透明な透明樹脂等で構成されており、断面が台形の棒状とされたプリズム部４２Ａ、及び、プリズム部４２Ａの両端部にプリズム部４２Ａと一体的に形成された被保持部４２Ｂを備えている。プリズム部４２Ａの互いに平行な２面の内の広い側の上面には、図６にも示すように金属膜５０が形成されている。この金属膜５０上に、バイオセンサー７０で解析する解析分子が固定される。誘電体ブロック４２は、いわゆるプリズムとしても機能し、バイオセンサー７０での測定の際には、プリズム部４２Ａの対向する互いに平行でない２つの側面の内の一方から光ビームが入射され、他方から金属膜５０との界面で全反射された光ビームが出射される。
【００３４】
金属膜５０の表面の一部で、後述する液体流路４５に露出された部分の下流側に位置する測定領域Ｅ１には、図７にも示すように、被解析分子Ｍを固定するための固定化担体５０Ａが配置されている。固定化担体５０Ａの反応基との共有結合により、被解析分子Ｍがこの部分に固定される。固定化担体５０Ａとしては、デキストラン、カルボキシメチル基、ＮＴＡなどを用いることができ、被解析分子Ｍに応じて選択される。
【００３５】
金属膜５０上の液体流路４５に露出された部分の上流側に位置する領域は、参照領域Ｅ２とされている。参照領域Ｅ２は、被解析分子Ｍの固定された測定領域Ｅ１から得られる光の屈折率データを補正するために設けられた領域であり、この参照領域Ｅ２にも、光ビームが入射される。なお、参照領域Ｅ２は、各種のアナライトとの結合が阻止されるように、例えばアルキルチオール、アミノアルコール、アミノエーテル等で処理しておくことが好ましい。
【００３６】
プリズム部４２Ａの両側面には、上側の端辺に沿って保持部材４６と係合される係合凸部４２Ｃが、下側の端辺に沿ってプリズム部４２Ａの上面と垂直な仮想面の延長上に構成される垂直凸部４２Ｄが、各々７箇所に形成されている。また、誘電体ブロック４２の下面の長手方向に沿った中央部には、係合溝４２Ｅが形成されている。
【００３７】
流路部材４４は、誘電体ブロック４２のプリズム部４２Ａと略同じ長さの棒状とされ、図６に示すように、誘電体ブロック４２の金属膜５０との間に、液体流路４５を構成する。液体流路４５は、流路部材４４の流路壁４４Ａと金属膜５０とで囲まれて構成されており、供給された液体を金属膜５０上で貯留可能とされている。流路部材４４には、液体流路４５と連通された供給口４５Ａ及び排出口４５Ｂが形成されている。液体流路４５は、流路部材４４の長手方向に６個並んで配置されている。したがって、１本のセンサースティック４０には、独立した６個の液体流路４５が構成される。流路部材４４の側壁には、保持部材４６の内側の図示しない凹部に圧入されて保持部材４６との密着性を確保するための凸部４４Ｂが形成されている。
【００３８】
なお、液体流路４５には、蛋白質を含む液体が供給されることが想定されるので、流路壁４４Ａでの蛋白質の固着を防止するため、流路部材４４の材料としては、蛋白質に対する非特異的な吸着性を有しないことが好ましい。また、流路部材４４は、金属膜５０との密着性を確保して液漏れを防止するため、弾性を有することが好ましい。具体的にはシリコン、ポリプロピレン等を用いることができる。
【００３９】
保持部材４６は、長尺とされ、上面板４６Ａ及び２枚の側面板４６Ｂで構成されている。側面板４６Ｂには、誘電体ブロック４２の係合凸部４２Ｃと係合される係合孔４６Ｃが形成されている。保持部材４６は、流路部材４４を間に挟んで係合孔４６Ｃと係合凸部４２Ｃとが係合されて、誘電体ブロック４２に取り付けられる。これにより、流路部材４４は、誘電体ブロック４２に取り付けられる。上面板４６Ａには、流路部材４４の供給口４５Ａ及び排出口４５Ｂと対向する位置に、流路部材４４に向けて狭くなるテーパー状のピペット挿入孔４６Ｄが形成されている。また、隣り合うピペット挿入孔４６Ｄとピペット挿入孔４６Ｄとの間には、位置決め用のボス４６Ｅが形成されている。
【００４０】
保持部材４６の上面には、蒸発防止部材４９が接着部材４８を介して接着されている。接着部材４８のピペット挿入孔４６Ｄと対向する位置にはピペット挿入用の孔４８Ｄが形成され、ボス４６Ｅと対向する位置には位置決め用の孔４８Ｅが形成されている。また、蒸発防止部材４９のピペット挿入孔４６Ｄと対向する位置には十字状の切り込みであるスリット４９Ｄが形成され、ボス４６Ｅと対向する位置には位置決め用の孔４９Ｅが形成されている。ボス４６Ｅを孔４８Ｅ及び４９Ｅに挿通させて、蒸発防止部材４９を保持部材５２の上面に接着することにより、蒸発防止部材４９のスリット４９Ｄと流路部材４４の供給口４５Ａ及び排出口４５Ｂとが対向するように構成される。ピペットチップＣＰの非挿入時には、スリット４９Ｄ部分が供給口４５Ｂを覆い、液体流路４５に供給されている液体の蒸発が防止される。
【００４１】
なお、この蒸発防止部材５４も、スリット４９ＤからピペットチップＣＰを挿入できるように、弾性を有する材料で構成されることが好ましく、具体的にはシリコンまたはポリプロピレン等を用いることができる。
【００４２】
次に、本実施形態での被解析分子Ｍの固定化の手順について説明する。
【００４３】
まず、センサースティック４０のセットされたトレイ３０をベース１２上に載置する。ベース１２には、トレイ３０を、前述のように最大で８枚載置することができるので、一度に３８４個の液体流路４５に被解析分子Ｍを固定化することができる。また、液貯留セル３６には、活性化液Ａ、被解析分子溶液Ｂ、ブロッキング液Ｃ、洗浄液Ｄ、及び、バッファー液Ｅを各々別々にセットしておく。
【００４４】
ここで、活性化液Ａは、固定化担体５０Ａの反応基を活性化して、固定化担体５０Ａに被解析分子Ｍを固定化するためのものであり、固定化担体５０Ａの種類に応じて選択される。また、被解析分子溶液Ｂは、後述するバイオセンサー７０で各種反応液中の物質との関係が解析される被解析分子Ｍを含んだ液体である。また、ブロッキング液は、活性化した固定化担体５０Ａの反応基と解析時における各種反応液中の物質との結合が阻止されるように、前記反応基と結合する物質を含む溶液である。そして、バッファー液Ｅは、金属膜５０上に固定化された被解析分子Ｍを維持しておくための液体であり、Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ Ｂｕｆｆｅｒ Ｓａｌｉｎｅ（ＰＢＳ）などが、用いられる。
【００４５】
必要なデータの入力後、入力部６４から被解析分子固定化処理のスタート指示が入力されると、コントローラ１６では、図８に示す、被解析分子固定化処理が実行される。
【００４６】
まず、ステップＳ１２で、活性化液Ａの供給指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４で、各センサースティック４０へ活性化液Ａが供給される。活性化液Ａの供給は、具体的には以下のように行なわれる。まず、分注ヘッド１４が活性化液Ａのセットされた液貯留セル３６の上部に移動すると共に下降して、６本のピペットチップＣＰの先端を液貯留セル３６へ挿入する。次に、ピペットチップＣＰ内に液貯留セル３６中の液体を吸引する。そして、分注ヘッド１４を上昇させて１のセンサースティック４０の上部に移動すると共に下降して、６本のピペットチップＣＰの先端をセンサースティック４０の６個の供給口４５Ａへ各々挿入する。そして、６個の液体流路４５へ、吸引していた液体を注入する（図９(Ａ)参照）。１のセンサースティック４０への供給が終了すると、次のセンサースティック４０へ同様にして供給が行なわれ、すべてのセンサースティック４０へ活性化液Ａが供給される。
【００４７】
すべてのセンサースティック４０への活性化液Ａの供給が終了すると、ステップＳ１４で、ピペットチップＣＰの交換指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４がピペットチップストッカ３２の上部に移動して装着されているピペットチップＣＰを取り外すと共に、新しいピペットチップＣＰを装着する。
【００４８】
活性化液Ａが供給された後、ステップＳ１６で活性化時間Ｔ１の間待機する。活性化時間Ｔ１は、固定化担体５０Ａの反応基を活性化させるための適当な時間であり、ユーザーによる登録などにより、予めメモリ６０Ｄに記憶されている。なお、この活性化時間Ｔ１は、最初のセンサースティック４０への活性化液Ａの供給終了時からの経過時間とされる。これにより、活性化時間Ｔ１中に、他のセンサースティック４０へ活性化液Ａを供給することができ、全体としての処理時間を短縮することができる。
【００４９】
次に、ステップＳ１８で、被解析分子溶液Ｂの供給指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４で、各センサースティック４０へ被解析分子溶液Ｂが供給される。被解析分子溶液Ｂの供給は、供給するセンサースティック４０の順番も含めて、活性化液Ａと同様にして行なわれる。
【００５０】
ここで、供給口４５Ａから液体流路４５へ被解析分子溶液Ｂが注入されると、液体流路４５に供給されていた活性化液Ａは、図９（Ｂ）に示すように、排出口４５Ｂから排出される。すなわち、液体流路４５内の液体は、活性化液Ａから被解析分子溶液Ｂへ置換される。注入する被解析分子溶液Ｂは、活性化液Ａとの置換が確実に行なわれるように、液体流路４５の容積よりも充分多く設定されている。排出された活性化液Ａは、排出口４５Ｂ周辺のセンサースティック４０の上面に溢れる。
【００５１】
次に、ステップＳ２０で、排出された活性化液Ａの回収指示信号が駆動部１８へ出力される。これにより、分注ヘッド１４のピペットチップＣＰにより、センサースティック４０の上面に溢れてる排出液が吸引され（図９（Ｃ）参照）、吸入された排出液が廃液セル３８へ廃棄される。
【００５２】
そして、ステップＳ２２で、ピペットチップＣＰの交換指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、ステップＳ１６と同様にしてピペットチップＣＰの交換が行なわれる。
【００５３】
ステップＳ２４で、固定化時間Ｔ２の間待機する。固定化時間Ｔ２は、被解析分子溶液Ｂ中の被解析分子Ｍを、固定化担体５０Ａ上に固定化されための適当な時間であり、固定する量などに応じて、予めメモリ６０Ｄに記憶されている。固定化時間Ｔ２の経過により、固定化担体５０Ａに被解析分子Ｍが固定化される（図９（Ｄ）参照）。ここでの固定化時間Ｔ２も、活性化時間Ｔ１と同様に、最初のセンサースティック４０への被解析分子溶液Ｂの供給終了時からの経過時間とされる。
【００５４】
次に、ステップＳ２６で、ブロッキング液Ｃの供給指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４で、各センサースティック４０へブロッキング液Ｃが供給される。ブロッキング液Ｃの供給も、活性化液Ａ、被解析分子溶液Ｂと同様にして行なわれる。したがって、供給口４５Ａから液体流路４５へブロッキング液Ｃが注入されると、液体流路４５に供給されていた被解析分子溶液Ｂは、図９（Ｅ）に示すように、排出口４５Ｂから排出され、液体流路４５内の液体は、被解析分子溶液Ｂからブロッキング液Ｃへ置換される。注入するブロッキング液Ｃは、被解析分子溶液Ｂとの置換が確実に行なわれるように、液体流路４５の容積よりも充分多く設定されている。排出された被解析分子溶液Ｂは、センサースティック４０の上面に溢れる。
【００５５】
次に、ステップＳ２８で、排出された被解析分子溶液Ｂの回収指示信号が駆動部１８へ出力される。これにより、分注ヘッド１４のピペットチップＣＰにより、センサースティック４０の上面に溢れている排出液が吸引され（図９（Ｆ）参照）、廃液セル３８へ吸入した排出液が廃棄される。
【００５６】
そして、ステップＳ３０で、ピペットチップＣＰの交換指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、ステップＳ１６、２２と同様にしてピペットチップＣＰの交換が行なわれる。
【００５７】
ステップＳ３２で、ブロッキング時間Ｔ３の間待機する。ブロッキング時間Ｔ３は、固定化担体５０Ａ中の活性化した反応基（被解析分子と未結合のもの）と、ブロッキング液Ｃ中の分子とが結合するために適当な時間であり、ユーザーによる登録などにより、予めメモリ６０Ｄに記憶されている。これにより、ブロッキング処理が行なわれる。ここでのブロッキング時間Ｔ３も、活性化時間Ｔ１、固定化時間Ｔ２と同様に、最初のセンサースティック４０へのブロッキング液Ｃの供給終了時からの経過時間とされる。
【００５８】
次に、ステップＳ３４で、洗浄液Ｄの供給指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４で、各センサースティック４０へ洗浄液Ｄが供給される。洗浄液Ｄの供給も、活性化液Ａ、被解析分子溶液Ｂ、ブロッキング液Ｃと同様にして行なわれる。したがって、供給口４５Ａから液体流路４５へ洗浄液Ｄが注入されると、液体流路４５に供給されていたブロッキング液Ｃは、図９（Ｇ）に示すように、排出口４５Ｂから排出され、液体流路４５内の液体は、ブロッキング液から洗浄液Ｄへ置換される。注入する洗浄液Ｄは、ブロッキング液Ｃとの置換が確実に行なわれ、かつ、液体流路４５の洗浄が充分に行なわれるように、液体流路４５の容積よりも充分多く設定されている。排出されたブロッキング液Ｃは、センサースティック４０の上面に溢れる。洗浄液Ｄにより、液体流路４５の洗浄処理が行なわれる。
【００５９】
次に、ステップＳ３６で、排出されたブロッキング液の回収指示信号が駆動部１８へ出力される。これにより、分注ヘッド１４のピペットチップＣＰにより、センサースティック４０の上面に溢れている排出液が吸引され（図９（Ｈ）参照）、廃液セル３８へ吸入した排出液が廃棄される。
【００６０】
次に、ステップＳ３８で、ピペットチップＣＰの交換指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、ステップＳ１６、２２、３０と同様にしてピペットチップＣＰの交換が行なわれる。
【００６１】
次に、ステップＳ４０で、バッファー液Ｅの供給指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４で、各センサースティック４０へバッファー液Ｅが供給される。バッファー液Ｅの供給も、活性化液Ａ、被解析分子溶液Ｂ、ブロッキング液Ｃと同様にして行なわれる。したがって、供給口４５Ａから液体流路４５へ洗浄液Ｄが注入されると、液体流路４５に供給されていた洗浄液Ｄは、図９（Ｉ）に示すように、排出口４５Ｂから排出され、液体流路４５内の液体は、洗浄液Ｄからバッファー液Ｅへ置換される。注入するバッファー液Ｅは、洗浄液Ｄとの置換が確実に行なわれるように、液体流路４５の容積よりも充分多く設定されている。排出された洗浄液Ｄは、センサースティック４０の上面に溢れる。
【００６２】
そして、ステップＳ４２で、洗浄液Ｄの回収指示信号を駆動部１８へ出力する。これにより、分注ヘッド１４のピペットチップＣＰにより、センサースティック４０の上面に溢れている排出液が吸引され（図９（Ｊ）参照）、吸入された排出液が廃液セル３８へ廃棄され、被解析分子固定化処理が完了する（図９（Ｋ）参照）。
【００６３】
なお、上記では、液体流路４５から排出された液体を、液体を供給したピペットチップＣＰを排出口４５Ｂまで移動させて吸引することにより回収したが、排出された液体の回収は他の方法で行なうこともできる。例えば、図１０に示すように、供給口４５Ａから１つのピペットチップＣＰを挿入して液体を供給すると共に、排出口４５Ｂへ他のピペットチップＣＰを挿入して液体を吸引することにより、液体流路４５内の液置換を行なうことができる。
【００６４】
上記の被解析分子固定化処理によれば、活性化液Ａの供給されている液体流路４５へ、直接、被解析分子溶液Ｂを供給するので、被解析分子溶液Ｂの供給前に活性化液Ａを緩衝液で一旦置換する場合と比較して、処理工程を少なくすることができる。
【００６５】
また、被解析分子溶液Ｂの供給されている液体流路４５へ、直接、ブロッキング液Ｃを供給するので、ブロッキング液Ｃの供給前に被解析分子溶液Ｂを緩衝液で一旦置換する場合と比較して、処理工程を少なくすることができる。
【００６６】
また、本実施形態で使用するセンサースティック４０は、センサースティック４０内に液体流路４５が形成されているので、測定装置側に液体流路が形成されている場合と異なり、１つのセンサースティック４０に活性化液Ａや被解析分子溶液Ｂなどを供給した後、このセンサースティック４０への供給を終了しても、金属膜５０上に活性化液Ａや被解析分子溶液Ｂなどを貯留しておくことができる。したがって、活性化時間Ｔ１、固定化時間Ｔ２、ブロッキング時間Ｔ３の間に、他のセンサースティック４０へ活性化液Ａや被解析分子溶液Ｂなどの液体の供給などの作業を行なうことができ、複数のセンサースティック４０へ被解析分子Ｍの固定を行なう場合には、被解析分子固定化処理全体の時間を短縮することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、センサースティック４０を固定化時間Ｔ２の経過中も被解析分子固定装置１０上に載置しておいたが、一般的に、固定化時間Ｔ２は、長時間となるので、一旦トレイ３０ごと被解析分子固定装置１０から取り外して別の場所へ保管しておき、他のセンサースティック４０の収納されたトレイ３０を被解析分子固定装置１０へ載置して、このセンサースティック４０への被解析分子Ｍの固定化処理を行なうこともできる。このように作業することにより、大量のセンサースティック４０で同時並行的に被解析分子の固定化作業を行なうことができる。
【００６８】
次に、センサースティック４０に固定化された被解析分子Ｍの測定について説明する。
【００６９】
被解析分子Ｍの測定は、図１１に示すバイオセンサー７０で行なわれる。バイオセンサー７０は、金属膜５０の表面に発生する表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）を利用して、被解析分子Ｍの特性を測定する、いわゆる表面プラズモンセンサーである。バイオセンサー７０では、前述のようにしてセンサースティック４０に固定化された被解析分子Ｍに、各種の反応液を供給して、被解析分子Ｍと反応液中の物質との結合の有無、結合速度、結合量、等を測定する。
【００７０】
バイオセンサー７０は、トレイ保持部７２、搬送部７４、反応液プレート保持部７６、液体供給部７８、及び、光学測定部８０、制御部９０を備えている。
【００７１】
トレイ保持部７２は、載置台７２Ａ、及び、ベルト７２Ｂを含んで構成されている。載置台７２Ａは、矢印Ｉ方向に架け渡されたベルト７３に取り付けられており、ベルト７２Ｂの回転により矢印Ｉ方向に移動可能とされている。載置台７２Ａ上には、トレイ３０が２枚、位置決めして載置される。載置台７２Ａの下には、センサースティック４０を後述するスティック保持部材７４Ｃの位置まで押し上げる押上機構７２Ｄが配置されている。
【００７２】
搬送部７４は、上部ガイドレール７４Ａ、下部ガイドレール７４Ｂ、及び、スティック保持部材７４Ｃ、を含んで構成されている。上部ガイドレール７４Ａ及び下部ガイドレール７４Ｂは、トレイ保持部７２及び光学測定部８０の上部で、矢印Ｉ方向と直交する矢印Ｊ方向に水平に配置されている。上部ガイドレール７４Ａには、スティック保持部材７４Ｃが取り付けられている。スティック保持部材７４Ｃは、センサースティック４０の両端部の被保持部４２Ｂを保持可能とされていると共に、上部ガイドレール７４Ａに沿って移動可能とされている。スティック保持部材７４Ｃに保持されたセンサースティック４０の係合溝４２Ｅと下部ガイドレール７４Ｂとが係合され、スティック保持部材７４Ｃが矢印Ｊ方向に移動することにより、図１０に示すように、センサースティック４０が光学測定部８０上の測定部８２に搬送される。この測定部８２で、センサースティック４０に固定された被解析分子Ｍの測定が行われる。測定部８２では、下部ガイドレール７４Ｂが測定のために一部離間されている
反応液プレート保持部７６は、載置台７６Ａ、及び、ガイドレール７６Ｂを含んで構成されている。ガイドレール７６Ｂは、矢印Ｊ方向に沿って配置されている。載置台７６Ａは、ガイドレール７６Ｂに取り付けられ、反応液がセットされた反応液プレート７７を載置可能とされている。載置台７６Ａは、ガイドレール７６Ｂに沿って移動可能とされている。
【００７３】
液体供給部７８は、上部ガイドレール７４Ａ、及び、ガイドレール７６Ｂよりも上方で、矢印Ｉ方向に架け渡された横断レール７８Ａ、及び、ヘッド７８Ｂを含んで構成されている。ヘッド７８Ｂは、横断レール７８Ａに取り付けられ、図１２に示すように、測定部８２と反応液プレート７７との間を移動可能とされている。また、ヘッド７８Ｂは、図示しない駆動機構により、鉛直方向（矢印Ｚ方向）にも移動可能とされている。ヘッド７８Ｂは、先端部にピペットチップＣＰが取り付け可能とされ、いわゆるピペットとしての機能を有している。
【００７４】
光学測定部８０は、図１３に示すように、光源８０Ａ、第１光学系８０Ｂ、第２光学系８０Ｃ、受光部８０Ｄ、信号処理部８０Ｅ、を含んで構成されている。光源８０Ａからは、光ビームＬが出射される。光ビームＬは、第１光学系８０Ｂを介して、２本の光ビームＬ１、Ｌ２となり、測定部８２に配置された誘電体ブロック４２の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２に入射される。光ビームＬは、第１光学系８０Ｂを介して、２本の光ビームＬ１、Ｌ２となり、測定部８２に配置された誘電体ブロック４２の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２に入射される。測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において、光ビームＬ１、Ｌ２は、金属膜５０と誘電体ブロック４２との界面に対して種々の入射角成分を含んで、かつ全反射角以上の角度で入射される。光ビームＬ１、Ｌ２は、誘電体ブロック４２と金属膜５０との界面で全反射される。全反射された光ビームＬ１、Ｌ２も、種々の反射角成分をもって反射される。この全反射された光ビームＬ１、Ｌ２は、第２光学系８０Ｃを経て受光部８０Ｄで受光されて、各々光電変換され、光検出信号が信号処理部８０Ｅへ出力される。信号処理部８０Ｅでは、入力された光検出信号に基づいて所定の処理が行なわれ、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２の全反射減衰角が屈折率データとして求められる。この屈折率データが制御部９０へ出力される。
【００７５】
制御部９０は、バイオセンサー７０の全体を制御する機能を有し、図１３に示すように、光源８０Ａ、信号処理部８０Ｅ、及び、バイオセンサー７０の図示しない駆動系と接続されている。制御部９０は、図１４に示すように、バスＢを介して互いに接続される、ＣＰＵ９０Ａ、ＲＯＭ９０Ｂ、ＲＡＭ９０Ｃ、メモリ９０Ｄ、及び、インターフェースＩ／Ｆ９０Ｅ、を有し、各種の情報を表示する表示部９２、各種の指示、情報を入力するための入力部９４と接続されている。
【００７６】
メモリ９０Ｄには、バイオセンサー７０を制御するための各種プログラムや、各種データが記録されている。
【００７７】
次に、バイオセンサー７０での測定手順について説明する。
【００７８】
まず、バイオセンサー７０の載置台７２Ａに被解析分子Ｍの固定化されたセンサースティック４０入りのトレイ３０をセットする。バイオセンサー７０には、８本のセンサースティック４０入りの２枚のトレイ３０をセットすることができ、１６×６＝９６個の液体流路４５を用いた測定を行なうことができる。
【００７９】
また、載置台７６Ａに反応液の入った反応液プレート７７をセットする。反応液プレート７７は、一度に載置可能な液体流路４５の数に対応させて、９６個の異なる反応液を貯留できるようになっている。
【００８０】
ユーザーにより、入力部９４から測定開始の指示が入力されると、押上機構７２Ｄにより、プレート３０にセットされた１のセンサースティック４０がスティック保持部材７４Ｃの位置まで押し上げられ、スティック保持部材７４Ｃにより保持される。そして、スティック保持部材７４Ｃがセンサースティック４０を保持したまま下部ガイドレール７４Ｂに沿って移動して、センサースティック４０を測定部８２へ搬送する。
【００８１】
測定部８２では、センサースティック４０の測定は、１つの液体流路４５ずつ順に行なわれる。測定対象となる液体流路４５を測定位置に配置し、光ビームＬ１、Ｌ２を、測定領域Ｅ１、参照領域Ｅ２へ各々入射させる。また、液体流路４５に反応液を供給する。反応液の供給は、ヘッド７８Ｂが、反応液プレート７７側へ移動して所定の反応液を吸引した後、測定部８２側へ移動して吸引した反応液を、液体流路４５の供給口４５Ａから注入することにより行なう。測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２へ入射した光ビームＬ１、Ｌ２は、全反射され、第２光学系８０Ｃを経て受光部８０Ｄで受光される。受光部８０Ｄでは、受光した光を、測定領域Ｅ１、参照領域Ｅ２毎に光電変換して光検出信号を信号処理部８０Ｅへ出力する。信号処理部８０Ｅでは、光検出信号に所定の処理が加えられ、屈折率データとして、制御部９０へ出力される。制御部９０では、測定領域Ｅ１からの光検出信号により得られる屈折率データを、参照領域Ｅ２からの光検出信号により得られる屈折率データで補正するなどの処理が行なわれ、被解析分子Ｍと反応液中の物質との結合状態を示す結合状態データを生成し、所定時間毎の結合状態データをメモリ９０Ｄに記憶すると共に、所定時間毎の結合状態を示す情報として、表示部９２へ表示する。これにより、被解析分子Ｍと反応液中の物質との結合の有無、結合速度、結合量、等を測定することができる。
【００８２】
１つの液体流路４５についての測定が終了すると、センサースティック４０を１の液体流路４５のピッチ分だけ矢印Ｊ方向に移動させて、次の液体流路４５についての測定を、上記と同様にして行なう。当該センサースティック４０のすべての液体流路４５についての測定が終了すると、このセンサースティック４０は、スティック保持部材７４Ｃにより保持されて、トレイ３０へ戻され、次のセンサースティック４０が測定部８２へ搬送され、このセンサースティック４０を用いての測定が行なわれる。
【００８３】
本実施形態のバイオセンサー７０によれば、液体流路４５がバイオセンサー７０と切り離された外部部品としてのセンサースティック４０に形成されているので、バイオセンサー７０に液体流路を形成する場合と比較して、簡易な構成のバイオセンサーとすることができる。また、バイオセンサー７０では、液体流路４５上で反応液を流し続けることなく、液体流路４５中に反応液を貯留した状態で測定するので、少ない量の反応液で測定をすることができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、バイオセンサーとして、表面プラズモンセンサーを一例として説明したが、バイオセンサーとしては、表面プラズモンセンサーに限定されるものではない。その他の例えば、水晶発振子マイクロバランス（ＱＣＭ）測定技術、金のコロイド粒子から超微粒子までの機能化表面を使用した光学的測定技術など、あらゆるバイオセンサーでの測定に用いる被解析分子の固定に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本実施形態の被解析分子固定装置の全体を示す斜視図である。
【図２】本実施形態の被解析分子固定装置の分注ヘッドにピペットチップが取り付けられた状態を示す図である。
【図３】本実施形態のコントローラとその周辺の概略ブロック図である。
【図４】本実施形態のセンサースティックの斜視図である。
【図５】本実施形態のセンサースティックの分解斜視図である。
【図６】本実施形態のセンサースティックの１の液体流路部分の断面図である。
【図７】本実施形態のセンサースティックの１の液体流路部分へ光ビームが入射されている状態を示す斜視図である。
【図８】本実施形態の被解析分子固定化処理のフローチャートである。
【図９−１】本実施形態の被解析分子固定化処理の手順を示す（Ａ）〜（Ｃ）の説明図である。
【図９−２】本実施形態の被解析分子固定化処理の手順を示す（Ｄ）〜（Ｆ）の説明図である。
【図９−３】本実施形態の被解析分子固定化処理の手順を示す（Ｇ）〜（Ｉ）の説明図である。
【図９−４】本実施形態の被解析分子固定化処理の手順を示す（Ｊ）〜（Ｋ）の説明図である。
【図１０】液置換の他の方法を示す説明図である。
【図１１】本実施形態のバイオセンサーの全体斜視図である。
【図１２】本実施形態のバイオセンサーの全体斜視図において、ヘッドが測定部付近に位置している状態を示す図である。
【図１３】本実施形態のバイオセンサーの光学測定部付近の概略図である。
【図１４】本実施形態の制御部とその周辺の概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 被解析分子固定装置
１４ 分注ヘッド
１６ コントローラ
１８ 駆動部
４０ センサースティック
４２Ａ プリズム部
４２ 誘電体ブロック
４４ 流路部材
４５ 液体流路
４５Ａ 供給口
４５Ｂ 排出口
５０ 金属膜
５０Ａ 固定化担体
６０Ｄ メモリ
７０ バイオセンサー
８０ 光学測定部
Ａ 活性化液
Ｂ 被解析分子溶液
Ｃ ブロッキング液
Ｄ 洗浄液
Ｍ 被解析分子
Ｅ１ 測定領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを透過可能とされ、平坦面の形成された透明体と、
前記透明体の平坦面に形成され、被解析分子の固定される薄膜層と、
前記透明体に取り付けられ、前記薄膜層との間に前記薄膜層上で液体を貯留可能な液体流路を構成すると共に、この液体流路へ液体を供給可能な供給口及び供給された液体を排出可能な排出口の形成された流路部材と、
を備え、測定装置とは別体とされている測定セルへ被解析分子を固定する、被解析分子固定方法であって、
前記供給口から前記液体流路へ、前記被解析分子固定のための前処理を行なう前処理液を供給し、
前記供給口から前記前処理液の貯留されている前記液体流路へ前記被解析分子の含有された被解析分子溶液を供給しつつ前記排出口から前記前処理液を排出させて前記前処理液を前記被解析分子溶液で置換する、
被解析分子固定方法。
【請求項２】
前記薄膜層の前記液体流路に露出された部分の一部の測定領域に、前記被解析分子と結合可能な反応基を有する固定化担体が備えられ、
前記前処理液が前記反応基を活性化させる活性化液であること、を特徴とする請求項１に記載の被解析分子固定方法。
【請求項３】
前記供給口から前記被解析分子溶液の貯留された前記液体流路へ前記被解析分子の固定後の後処理を行なう後処理液を供給しつつ前記排出口から前記被解析分子溶液を排出させて前記被解析分子溶液を前記後処理液で置換すること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の被解析分子固定方法。
【請求項４】
前記後処理液は、前記反応基と解析時に供給される反応液中の物質との結合を阻止するためのブロッキング液であること、を特徴とする請求項３に記載の被解析分子固定方法。
【請求項５】
光ビームを透過可能とされ、平坦面の形成された透明体と、
前記透明体の平坦面に形成され、被解析分子の固定される薄膜層と、
前記透明体に取り付けられ、前記薄膜層との間に前記薄膜層上で液体を貯留可能な液体流路を構成すると共に、この液体流路へ液体を供給可能な供給口及び供給された液体を排出可能な排出口の形成された流路部材と、
を備え、測定装置とは別体とされている測定セル被解析分子を固定する、被解析分子固定装置であって、
前記供給口から前記液体流路へ、前記被解析分子固定のための前処理を行なう前処理液を供給する前処理液供給手段と、
前記供給口から前記前処理液の貯留されている前記液体流路へ前記被解析分子の含有された被解析分子溶液を供給しつつ前記排出口から前記前処理液を排出させて前記前処理液を前記被解析分子溶液で置換する、被解析分子溶液供給手段と、
を有する被解析分子固定装置。
【請求項６】
前記薄膜層の前記液体流路に露出された部分の一部の測定領域に、前記被解析分子と結合可能な反応基を有する固定化担体が備えられ、
前記前処理液が前記反応基を活性化させる活性化液であること、を特徴とする請求項５に記載の被解析分子固定装置。
【請求項７】
前記供給口から前記被解析分子溶液の貯留された前記液体流路へ前記被解析分子の固定後の後処理を行なう後処理液を供給しつつ前記排出口から前記被解析分子溶液を排出させて前記被解析分子溶液を前記後処理液で置換する、後処理液供給手段、をさらに備えたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の被解析分子固定装置。
【請求項８】
前記後処理液は、前記反応基と解析時に供給される反応液中の物質との結合を阻止するためのブロッキング液であること、を特徴とする請求項７に記載の被解析分子固定装置。
【請求項１】
光ビームを透過可能とされ、平坦面の形成された透明体と、
前記透明体の平坦面に形成され、被解析分子の固定される薄膜層と、
前記透明体に取り付けられ、前記薄膜層との間に前記薄膜層上で液体を貯留可能な液体流路を構成すると共に、この液体流路へ液体を供給可能な供給口及び供給された液体を排出可能な排出口の形成された流路部材と、
を備え、測定装置とは別体とされている測定セルへ被解析分子を固定する、被解析分子固定方法であって、
前記供給口から前記液体流路へ、前記被解析分子固定のための前処理を行なう前処理液を供給し、
前記供給口から前記前処理液の貯留されている前記液体流路へ前記被解析分子の含有された被解析分子溶液を供給しつつ前記排出口から前記前処理液を排出させて前記前処理液を前記被解析分子溶液で置換する、
被解析分子固定方法。
【請求項２】
前記薄膜層の前記液体流路に露出された部分の一部の測定領域に、前記被解析分子と結合可能な反応基を有する固定化担体が備えられ、
前記前処理液が前記反応基を活性化させる活性化液であること、を特徴とする請求項１に記載の被解析分子固定方法。
【請求項３】
前記供給口から前記被解析分子溶液の貯留された前記液体流路へ前記被解析分子の固定後の後処理を行なう後処理液を供給しつつ前記排出口から前記被解析分子溶液を排出させて前記被解析分子溶液を前記後処理液で置換すること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の被解析分子固定方法。
【請求項４】
前記後処理液は、前記反応基と解析時に供給される反応液中の物質との結合を阻止するためのブロッキング液であること、を特徴とする請求項３に記載の被解析分子固定方法。
【請求項５】
光ビームを透過可能とされ、平坦面の形成された透明体と、
前記透明体の平坦面に形成され、被解析分子の固定される薄膜層と、
前記透明体に取り付けられ、前記薄膜層との間に前記薄膜層上で液体を貯留可能な液体流路を構成すると共に、この液体流路へ液体を供給可能な供給口及び供給された液体を排出可能な排出口の形成された流路部材と、
を備え、測定装置とは別体とされている測定セル被解析分子を固定する、被解析分子固定装置であって、
前記供給口から前記液体流路へ、前記被解析分子固定のための前処理を行なう前処理液を供給する前処理液供給手段と、
前記供給口から前記前処理液の貯留されている前記液体流路へ前記被解析分子の含有された被解析分子溶液を供給しつつ前記排出口から前記前処理液を排出させて前記前処理液を前記被解析分子溶液で置換する、被解析分子溶液供給手段と、
を有する被解析分子固定装置。
【請求項６】
前記薄膜層の前記液体流路に露出された部分の一部の測定領域に、前記被解析分子と結合可能な反応基を有する固定化担体が備えられ、
前記前処理液が前記反応基を活性化させる活性化液であること、を特徴とする請求項５に記載の被解析分子固定装置。
【請求項７】
前記供給口から前記被解析分子溶液の貯留された前記液体流路へ前記被解析分子の固定後の後処理を行なう後処理液を供給しつつ前記排出口から前記被解析分子溶液を排出させて前記被解析分子溶液を前記後処理液で置換する、後処理液供給手段、をさらに備えたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の被解析分子固定装置。
【請求項８】
前記後処理液は、前記反応基と解析時に供給される反応液中の物質との結合を阻止するためのブロッキング液であること、を特徴とする請求項７に記載の被解析分子固定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９−１】
【図９−２】
【図９−３】
【図９−４】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９−１】
【図９−２】
【図９−３】
【図９−４】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−２６６８５２（Ｐ２００６−２６６８５２Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８４９９４（Ｐ２００５−８４９９４）
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【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１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【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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