JP2006208035A - Measuring instrument using attenuated total reflection, and tilt correction method therefor - Google Patents
Measuring instrument using attenuated total reflection, and tilt correction method therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006208035A JP2006208035A JP2005016921A JP2005016921A JP2006208035A JP 2006208035 A JP2006208035 A JP 2006208035A JP 2005016921 A JP2005016921 A JP 2005016921A JP 2005016921 A JP2005016921 A JP 2005016921A JP 2006208035 A JP2006208035 A JP 2006208035A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measurement
- correction
- light
- total reflection
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- ARGFZFQOJRDQBO-UHFFFAOYSA-N CC(CCc1ccccc1)C(C)(C)C Chemical compound CC(CCc1ccccc1)C(C)(C)C ARGFZFQOJRDQBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Optical Measuring Cells (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、表面プラズモン共鳴などの全反射減衰を利用した測定装置に関するものである。 The present invention relates to a measuring apparatus using total reflection attenuation such as surface plasmon resonance.
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。 2. Description of the Related Art There are known measuring apparatuses that measure the reaction of a sample by using total reflection attenuation when measuring an interaction between biochemical substances such as proteins and DNA, screening drugs, and the like.
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。 One of the measuring devices that use such total reflection attenuation is a measuring device that uses a surface plasmon resonance phenomenon (hereinafter referred to as an SPR measuring device). The surface plasmon is generated by the collective vibration of free electrons in the metal, and is a density wave of free electrons traveling along the surface of the metal.
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。
For example, in an SPR measurement apparatus that employs a Kretschmann arrangement known from
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。 Of the light irradiated to the metal film so as to satisfy the total reflection condition, a small amount of light called an evanescent wave passes through the metal film without being reflected and oozes out to the sensor surface side. At this time, if the frequency of the evanescent wave coincides with the frequency of the surface plasmon, SPR is generated and the intensity of the reflected light is greatly attenuated. The SPR measurement device measures the reaction state of the sample on the sensor surface by capturing the attenuation of the reflected light.
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、生理的食塩水や純粋、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。
In order to prevent denaturation and inactivation due to drying, biological samples such as proteins and DNA are often handled as sample solutions dissolved in a physiological saline solution, a pure solvent, or various buffer solutions. The SPR measurement device described in
また、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、前述の測定が行われる。
In addition, the SPR measurement device described in
通常、リガンドの固定が完了するまでには1時間程度を有し、数分程度で終了する測定と比べて非常に時間がかかる。特許文献1記載のSPR測定装置では、固定工程と測定工程とを同一の測定ステージ上で行うため、固定工程を行っている間は測定ステージが占有されてしまい、他のセンサユニットの測定工程を行うことができないなど、作業が滞りがちになってしまうという問題があった。
Usually, it takes about 1 hour to complete the fixation of the ligand, which is much longer than the measurement that is completed in about several minutes. In the SPR measurement device described in
また、作業効率を上げるために、複数のセンサユニットの固定工程を先に行っておき、測定工程をまとめて行うことも考えられるが、センサユニットは、センサ面を露出させており、固定工程を行ったものを保存しておくと、センサ面が乾燥して試料が変性や失活を起こしたり、センサ面に不純物が付着するなどして、正確な測定を行うことができなくなってしまうことがあった。 In addition, in order to increase the work efficiency, it may be possible to perform the fixing process of a plurality of sensor units first, and to perform the measuring process together, but the sensor unit exposes the sensor surface, and the fixing process is performed. If you save what you have done, the sensor surface may dry out, causing the sample to denature or deactivate, or impurities may adhere to the sensor surface, making it impossible to perform accurate measurements. there were.
これらの問題を解決するため、本出願人は、流路が形成された流路部材と、上面に金属膜が形成されたプリズムと、流路部材の底面とプリズムの上面とを接合させた状態(流路と金属膜とを対面させた状態)で保持する保持部材とからなるセンサユニットを用いたSPR測定装置を提案している(例えば、特願2004−287615号明細書参照)。 In order to solve these problems, the applicant of the present invention has joined the flow path member in which the flow path is formed, the prism in which the metal film is formed on the upper surface, and the bottom surface of the flow path member and the upper surface of the prism. An SPR measurement device using a sensor unit that includes a holding member that holds the flow channel and the metal film facing each other has been proposed (see, for example, Japanese Patent Application No. 2004-287615).
このSPR測定装置では、センサユニット自体に流路とプリズムとが設けられているので、複数のセンサユニットの固定工程と測定工程とを並列に行うことが可能となり、作業効率を向上させることができる。また、流路が設けられたことにより、固定工程を行ったものを保存しておく際に、液体を注入した状態で保存することができ、センサ面の乾燥などを防ぐことができる。さらに、このセンサユニットは、長尺状の外観を有しており、長尺な金属膜上に複数のリンカー膜を設けることによって、1つのセンサユニットで複数の試料を同時に測定できるようにしている。 In this SPR measurement device, since the flow path and the prism are provided in the sensor unit itself, it is possible to perform a plurality of sensor unit fixing steps and measurement steps in parallel, thereby improving work efficiency. . In addition, since the flow path is provided, when the material subjected to the fixing process is stored, it can be stored in a liquid-injected state, and drying of the sensor surface can be prevented. Furthermore, this sensor unit has a long external appearance, and by providing a plurality of linker films on a long metal film, a single sensor unit can simultaneously measure a plurality of samples. .
また、リンカー膜には、リガンドと結合する測定領域と、結合しない参照領域とが形成されている。上述のSPR測定装置は、光源から測定領域と参照領域とに光を照射し、それぞれの領域からの反射光を検出器で光電変換して測定信号と参照信号とを取得している。こうして得られた2つの信号の差や比を求めてデータ解析することにより、センサユニットの個体差や液体の温度変化などの外乱に起因するノイズをキャンセルした精度の高い測定を行うことができる。
検出器には、例えば、CCDイメージセンサなどが用いられており、受光した光の画素位置を全反射した角度と対応付けることにより、全反射減衰の生じる位置を検出している。しかしながら、光源及び検出器からみた測定領域と参照領域との高さが変化する方向にセンサユニットが傾いてしまうと、同一の角度成分を有する光の受光位置が変わってしまい、あたかも角度がずれたかのような結果が得られてしまうという問題があった。また、この傾きによる誤差は、参照領域を用いたデータ解析を行ったとしても、測定領域と参照領域と自体に傾きによる誤差が生じてしまうので、この傾き分の誤差は補正することができない。 For example, a CCD image sensor or the like is used as the detector, and the position where the total reflection attenuation occurs is detected by associating the pixel position of the received light with the total reflection angle. However, if the sensor unit is tilted in the direction in which the height of the measurement area and the reference area as viewed from the light source and the detector changes, the light receiving position of light having the same angle component changes, and it is as if the angle has shifted. There was a problem that such a result would be obtained. In addition, even if data analysis using the reference area is performed on the error due to the inclination, an error due to the inclination occurs in the measurement area and the reference area itself, and thus the error corresponding to the inclination cannot be corrected.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、センサユニットの傾きに起因する測定誤差を補正する全反射減衰を利用した測定装置と、その傾き補正方法を提供することを特徴とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a measuring apparatus using total reflection attenuation for correcting a measurement error due to the tilt of a sensor unit, and a tilt correction method thereof. .
上記課題を解決するため、本発明の全反射減衰を利用した測定装置は、透光性を有する誘電体ブロックの一面に形成された薄膜層と、この薄膜層の上に形成された、試料の反応が生じる測定領域と前記試料の反応が生じない参照領域とを並べて配列した高分子膜とを有するセンサユニットに対して、前記測定領域と前記参照領域との配列方向と直交する方向から全反射条件を満足するように前記薄膜層の裏面に光を照射する光源と、この光源が照射した前記光の前記薄膜層の裏面からの反射光を受光して光電変換することにより、前記測定領域に対応する測定信号と前記参照領域に対応する参照信号とを取得する光検出手段と、前記測定信号と前記参照信号とを基にして、前記測定領域における前記試料の反応状況に応じた測定データを算出する測定データ算出手段と、前記光の光路内に位置するとともに前記配列方向に沿って前記誘電体ブロックに設けられた2つの補正領域を前記光源で照射し、その反射光を前記光検出手段で受光することによって得られた前記各補正領域に対応するそれぞれの補正信号を基にして、前記光源及び前記光検出手段からみた前記測定領域と前記参照領域との高さが変化する方向の前記センサユニットの傾きに応じた補正データを算出し、この補正データを基にして前記傾きに対する補正を前記測定データに行う傾き補正手段とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a measuring apparatus using total reflection attenuation according to the present invention includes a thin film layer formed on one surface of a translucent dielectric block and a sample formed on the thin film layer. Total reflection from a direction perpendicular to the arrangement direction of the measurement region and the reference region with respect to a sensor unit having a measurement region where the reaction occurs and a polymer film in which the reference region where the reaction of the sample does not occur is arranged side by side A light source that irradiates light on the back surface of the thin film layer so as to satisfy the conditions, and receives light reflected from the back surface of the thin film layer and photoelectrically converts the light irradiated by the light source to the measurement region. Light detection means for acquiring a corresponding measurement signal and a reference signal corresponding to the reference region, and based on the measurement signal and the reference signal, measurement data corresponding to the reaction state of the sample in the measurement region is obtained. Calculation Measurement data calculation means, and two correction regions located in the optical path of the light and provided in the dielectric block along the arrangement direction are irradiated by the light source, and the reflected light is emitted by the light detection means. The sensor in the direction in which the height of the measurement area and the reference area as seen from the light source and the light detection means changes based on the respective correction signals corresponding to the respective correction areas obtained by receiving light. It is characterized by comprising inclination correction means for calculating correction data corresponding to the inclination of the unit and performing correction for the inclination on the measurement data based on the correction data.
なお、前記光源は、前記配列方向に広がりを持った幅広の光を出力して前記測定領域と前記参照領域と前記各補正領域とをまとめて照射し、その反射光を前記光検出手段で受光することにより、前記測定信号と前記参照信号と前記各補正信号とをまとめて取得することが好ましい。 The light source outputs wide light having a spread in the arrangement direction to irradiate the measurement region, the reference region, and the correction regions together, and the reflected light is received by the light detection means. By doing so, it is preferable that the measurement signal, the reference signal, and the correction signals are acquired together.
また、前記傾き補正手段は、前記各補正信号のそれぞれから全反射減衰が生じた前記光の角度を検出し、検出した前記各角度の差分を、前記配列方向における前記各補正領域間の距離と、前記測定領域と前記参照領域との距離とで比例配分することにより、前記補正データを算出することが好ましい。 Further, the inclination correction means detects the angle of the light at which total reflection attenuation has occurred from each of the correction signals, and calculates the difference between the detected angles as the distance between the correction regions in the arrangement direction. Preferably, the correction data is calculated by proportionally distributing the distance between the measurement area and the reference area.
また、前記各補正領域は、前記高分子膜を挟むように設けられていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that each correction | amendment area | region is provided so that the said polymer film may be pinched | interposed.
また、前記センサユニットに、前記配列方向に沿って前記薄膜層の上に複数並べて形成された前記高分子膜と、液体を送液する流路が前記各高分子膜のそれぞれに対応して設けられた流路部材とを備えて、前記各補正領域を、両端に位置する前記各高分子膜が形成された部分の前記薄膜層と、前記誘電体ブロックとの接触界面とすることが好ましい。 The sensor unit is provided with a plurality of the polymer films formed on the thin film layer along the arrangement direction and a flow path for supplying a liquid corresponding to each of the polymer films. It is preferable that each correction region be a contact interface between the thin film layer in the portion where the polymer films located at both ends are formed and the dielectric block.
さらに、前記センサユニットには、両端に位置する前記各高分子膜に対応した前記各流路を、前記液体を注入した状態で封止する蓋部材を設けることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the sensor unit is provided with a lid member that seals the flow paths corresponding to the polymer films located at both ends in a state where the liquid is injected.
なお、前記誘電体ブロックの前記補正領域と対応する位置に、光学的に読み取り可能な指標を設けるようにしてもよい。 An optically readable index may be provided at a position corresponding to the correction area of the dielectric block.
また、本発明の傾き補正方法は、透光性を有する誘電体ブロックの一面に形成された薄膜層と、この薄膜層の上に形成された、試料の反応が生じる測定領域と前記試料の反応が生じない参照領域とを並べて配列した高分子膜とを有するセンサユニットに対して、前記測定領域と前記参照領域との配列方向と直交する方向から全反射条件を満足するように前記薄膜層の裏面に光源で光を照射し、この光源が照射した前記光の前記薄膜層の裏面からの反射光を光検出手段で受光して光電変換することにより、前記測定領域に対応する測定信号と前記参照領域に対応する参照信号とを取得し、前記測定信号と前記参照信号とを基にして、前記測定領域における前記試料の反応状況に応じた測定データを算出し、前記光の光路内に位置するとともに前記配列方向に沿って前記誘電体ブロックに設けられた2つの補正領域を前記光源で照射し、その反射光を前記光検出手段で受光することによって得られた前記各補正領域に対応するそれぞれの補正信号を基にして、前記光源及び前記光検出手段からみた前記測定領域と前記参照領域との高さが変化する方向の前記センサユニットの傾きに応じた補正データを算出し、この補正データを基にして前記傾きに対する補正を前記測定データに行うことを特徴とする。 In addition, the tilt correction method of the present invention includes a thin film layer formed on one surface of a light-transmitting dielectric block, a measurement region formed on the thin film layer in which a sample reaction occurs, and the reaction of the sample. For the sensor unit having a polymer film arranged side by side with a reference region where no thin film occurs, the thin film layer is formed so as to satisfy the total reflection condition from a direction orthogonal to the arrangement direction of the measurement region and the reference region. The back surface is irradiated with light by a light source, and the light reflected from the back surface of the thin film layer received by the light source is received and photoelectrically converted by the light detection means, whereby the measurement signal corresponding to the measurement region and the A reference signal corresponding to a reference region is obtained, measurement data corresponding to a reaction state of the sample in the measurement region is calculated based on the measurement signal and the reference signal, and is positioned in the optical path of the light And before Each correction area corresponding to each correction area obtained by irradiating two correction areas provided in the dielectric block along the arrangement direction with the light source and receiving the reflected light with the light detection means Based on the signal, correction data corresponding to the inclination of the sensor unit in the direction in which the height of the measurement area and the reference area as viewed from the light source and the light detection means changes is calculated. Then, correction for the tilt is performed on the measurement data.
本発明の全反射減衰を利用した測定装置及びその傾き補正方法によれば、センサユニットの誘電体ブロックに設けられた2つの補正領域を光源で照射し、その反射光を光検出手段で受光することによって得られたそれぞれの補正信号を基にして補正データを算出し、この補正データを基にして、光源及び光検出手段からみた測定領域と参照領域との高さが変化する方向の傾きに対する補正を、高分子膜からの測定データに行うようにしたので、センサユニットの傾きに起因する測定誤差を補正することができる。 According to the measuring apparatus using the total reflection attenuation and the tilt correction method of the present invention, the two correction regions provided in the dielectric block of the sensor unit are irradiated with the light source, and the reflected light is received by the light detection means. Correction data is calculated on the basis of the respective correction signals obtained in this way, and based on this correction data, the height of the measurement area and the reference area as viewed from the light source and the light detection means with respect to the inclination in the direction in which the height changes. Since the correction is performed on the measurement data from the polymer film, the measurement error caused by the inclination of the sensor unit can be corrected.
図1は、全反射減衰を利用した測定装置としてのSPR測定装置2の概略構成を示すブロック図である。SPR測定装置2は、リガンドの固定(固定工程)を行う固定機4と、固定化したリガンドにアナライトを加えて両者の反応状況を測定(測定工程)する測定機6と、この測定機6によって得られたデータの解析(データ解析工程)を行うデータ解析機8とから構成されている。また、固定工程と測定工程とは、別体となったセンサユニット12に対して行われ、複数の試料の測定が円滑に行われるようにされている。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an SPR measurement device 2 as a measurement device using total reflection attenuation. The SPR measuring device 2 includes a fixing device 4 for fixing the ligand (fixing step), a measuring device 6 for adding an analyte to the immobilized ligand and measuring the reaction state of both (measurement step), and the measuring device 6 And a data analyzer 8 that performs analysis (data analysis process) of data obtained by the above. Further, the fixing step and the measuring step are performed on the
図2は、センサユニット12の概略構成を示す分解斜視図である。センサユニット12は、上面に金属膜(薄膜層)13が形成されたプリズム(誘電体ブロック)14と、金属膜13に液体を送液する流路16が形成された流路部材41と、プリズム14の上面と流路部材41の底面とを圧接させた状態で保持する保持部材42と、この保持部材42の上方に配置される蓋部材43とから構成されている。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the
流路部材41は、長尺状に成型されており、その長手方向に沿って5つの流路16が設けられている。流路16は、略コの字型に屈曲された送液管であり、液体を注入する注入口16aと、それを排出する排出口16bとを有している。流路16の管径は約1mm程度であり、注入口16aと排出口16bとの間隔は、約10mm程度である。また、流路16の底部は開放されており、この開放部位は、プリズム14と圧接した際に、金属膜13によって覆われて密閉される。以下、金属膜13のうち、この開放部位で囲まれた部分(図3参照)を、センサセル17と称す。
The
流路部材41は、金属膜13との密着性を高めるため、例えば、ゴムやPDMS(ポリジメチルシロキサン)などの弾性材料で成型されている。これにより、流路部材41は、プリズム14の上面と圧接された際に、弾性変形して金属膜13との接触面の隙間を埋め、各流路16の開放された底部をプリズム14とともに水密に覆う。
The
プリズム14の上面には、各流路16と対面する短冊状の金属膜13が、例えば、蒸着によって形成される。この金属膜13には、例えば、金や銀が用いられ、その膜厚は、例えば、50nmである。なお、この膜厚は、金属膜13の素材や、照射される光の波長などに応じて適宜選択される。
On the upper surface of the
金属膜13上の各流路16に対面する位置(センサセル17内)には、リガンド(試料)を固定させるためのリンカー膜(高分子膜)22が形成されている。以下、金属膜13のうち、リンカー膜22が形成された側の面をセンサ面13a、この裏面(プリズム14に接触している面)を光入射面13bと称す。プリズム14は、入射した光を光入射面13bに向けて集光するものであり、金属膜13は、全反射条件を満たすように光入射面13bに光が入射した際に、センサ面13aでSPRを発生させる。
A linker film (polymer film) 22 for fixing a ligand (sample) is formed at a position on the
また、図3に示すように、金属膜13上に形成されたリンカー膜22には、リガンドが固定されてアナライトとリガンドとの反応が生じる測定領域(以下、act領域と称す)22aと、リガンドが固定されず、act領域22aの信号測定に際しての参照信号を得るための参照領域(以下、ref領域と称す)22bとが設けられている。このref領域22bは、リンカー膜22を製膜する際に形成される。その形成方法としては、例えば、リンカー膜22に対して表面処理を施し、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とにより、リンカー膜22の半分がact領域22aとなり、残りの半分がref領域22bとなる。
Further, as shown in FIG. 3, the
プリズム14の長辺側の両側面には、保持部材42の係合部42aと係合する係合爪14aが設けられている。これらの係合により、流路部材41が保持部材42とプリズム14とによって挟み込まれ、その底面とプリズム14の上面とが圧接した状態で保持される。さらに、プリズム14の両端部には、突部14bが設けられている。後述するように、センサユニット12は、ホルダ52(図5参照)に収納された状態で、固定が行われる。突部14bは、ホルダ52と係合することによって、センサユニット12をホルダ52内の所定の収納位置に位置決めする。
Engaging
なお、プリズム14には、例えば、ホウケイクラウン(BK7)やバリウムクラウン(Bak4)などに代表される光学ガラスや、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネイト(PC)、非晶性ポリオレフィン(APO)などに代表される光学プラスチックなどを用いることができる。
The
保持部材42の上面には、各流路16の注入口16a及び排出口16bに対応する位置に、ピペットなどの送液手段の先端部を進入させる受け入れ口42bが形成されている。これらの受け入れ口42bは、ピペットから吐出された液体が各注入口16aに導かれるように漏斗状に形成されている。また、各受け入れ口42bは、保持部材42が流路部材41を挟み込んでプリズム14と係合した際に、それぞれの注入口16a及び排出口16bと当接して、流路16と連結する。
On the upper surface of the holding
また、各受け入れ口42bの両脇には、円柱状のボス42cが設けられている。これらのボス42cは、蓋部材43に形成された穴43aと嵌合して、蓋部材43を位置決めする。蓋部材43は、各受け入れ口42b及び各ボス42cに対応する位置に穴が空けられた両面テープ44によって、保持部材42の上面に貼り付けられる。
In addition,
蓋部材43は、流路16に通じる受け入れ口42bを覆うことで、流路16内に注入された液体の蒸発を防止する。この蓋部材43は、例えば、ゴムやプラスチックなどの弾性材料で形成されており、各受け入れ口42bに対応する箇所には、十字型のスリット43bが形成されている。これにより、蓋部材43は、スリット43bを弾性変形させてピペットの挿入を可能にするとともに、ピペットが抜かれた状態では初期状態を保持して受け入れ口42bを塞ぐ。
The
なお、5つある各センサセル17のうち、両端に位置するものについては、蓋部材43の対応する箇所にスリット43bが形成されておらず、蓋部材43によって完全に封止される。センサユニット12が、X軸回りに回転して傾くと、図4に示すように、プリズム14の底面側から照射される光の光路長(照射された光が反射して受光されるまでの距離)が変わってしまう。この光路長が変化すると、例えば、反射光の光強度や検出角度が変わり、測定誤差の要因となる。また、X軸回りに回転した際には、Y方向に並べて形成された各リンカー膜22のact領域22aとref領域22bとの高さが変わるので、ref領域22bを用いたデータ解析を行ったとしても、この測定誤差を補正することができない。詳細は後述するが、両端に位置するセンサセル17は、このセンサユニット12の傾きに起因する測定誤差を補正する際に用いられる。
Of the five
両端に位置するセンサセル17は、全反射条件を満足するように光が照射された際に、当然この光の光路内に位置している。また、各センサセル17は、一直線上に形成されており、act領域22aとref領域22bとが並べられた方向に沿っている。すなわち、この両端に位置した2つのセンサセル17が形成されたプリズム14の部分が、請求項記載の補正領域に相当している。以下、これらを別して、測定に用いられるセンサセル17を測定用センサセル17a、この両端に位置するセンサセル17を補正用センサセル17bと称す。但し、両者を総称する際には、以降もセンサセル17と称す。なお、本例では、3つの測定用センサセル17aを示しているが、この数は3つに限ることなく、これ以下でもよいし、これ以上でもよい。
The
また、補正用センサセル17bの流路16には、センサユニット12の組み立て段階において、例えば、バッファ液などといった、リガンドやアナライトとなる試料を含まない液体が予め注入される。蓋部材43は、補正用センサセル17bの各受け入れ口42bを完全に封止することにより、注入した液体の蒸発による測定誤差を防止する。
In addition, in the flow path 16 of the
図5は、固定機4の構成を概略的に示す斜視図である。固定機4の土台となる筐体ベース50の上には、複数のセンサユニット12を載置する載置スペース51が確保されている。センサユニット12は、この載置スペース12に載置された状態で固定工程の処理が施される。
FIG. 5 is a perspective view schematically showing the configuration of the fixing machine 4. A mounting space 51 for mounting the plurality of
センサユニット12は、ホルダ52に収納された状態で、載置スペース51に載置される。ホルダ52は、センサユニット12を複数個(本例では、8個)収納できるようになっている。ホルダ52には、センサユニット12の突部14bと嵌合して、センサユニット12を位置決めするスリットが設けられている。また、ホルダ52の底部には、センサユニット12の両端部を支持する支持部を除いて、開口が形成されている。後述するように、測定工程においてセンサユニット12をホルダ52から取り出す場合には、この開口から押し上げ部材81a(図6参照)を挿入して、センサユニット12を押し上げる。
The
載置スペース51には、ホルダ52を、例えば、10個並べて配置することができるようになっており、その数に応じた台座53が設けられている。また、各台座53には、ホルダ52を位置決めするための位置決め用ボスが形成されている。
In the mounting space 51, for example, ten
また、固定機4には、3組のピペット対19を連装したピペットヘッド54が設けられている。このピペットヘッド54は、ホルダ52を介して載置スペース51に配列された各センサユニット12にアクセスして、液体の注入や排出を行う。各ピペット対19は、1対のピペット19a、19b(図9参照)からなり、各ピペット19a、19bは、各測定用センサセル17aの注入口16a、排出口16bのそれぞれに挿入される。各ピペット19a、19bは、それぞれ流路16への液体の注入と、流路16からの吸い出しを行う機能とを備えており、一方が注入動作を行っているときには、他方が吸い出し動作を行うというように、互いに連動する。ピペットヘッド54には、ピペット対19が3組設けられているので、1つのセンサユニット12に含まれる3つの測定用センサセル17aの各流路16に対して同時に液体を注入、もしくは排出を行うことができる。さらに、固定機4には、図示せぬコントローラが設けられている。ピペットヘッド54の吸い込みや吐き出しの動作は、このコントローラによって制御され、吸い込み量や吐き出し量、及びタイミングなどが、ピペット対19毎にそれぞれ決定される。
Further, the fixing machine 4 is provided with a
筐体ベース50には、ピペットヘッド54をX、Y、Zの3方向に移動させるヘッド移動機構56が設けられている。ヘッド移動機構56は、例えば、搬送ベルト、プーリ、モータなどから構成される周知の移動機構であり、ピペットヘッド54を上下させる昇降機構と、この昇降機構ごとピペットヘッド54をY方向に移動自在に保持するガイドレール58を含むY方向移動機構と、ガイドレール58を両端で保持し、ガイドレール58ごとピペットヘッド54をX方向に移動させるX方向移動機構とからなる。ヘッド移動機構56は、コントローラによって制御されており、コントローラは、このヘッド移動機構56を駆動して、ピペットヘッド54の上下左右前後の位置を制御する。
The
また、筐体ベース50の上には、載置スペース51の他に、流路16に注入する種々の液体を保管する複数の液保管部61と、ピペットチップ62を保管するピペットチップ保管部63と、ウエル状の複数の升がマトリクス配列されたウエルプレート64とが設けられている。
In addition to the mounting space 51, a plurality of
液保管部61の数は、例えば、リガンド溶液、洗浄液、固定用バッファ液、乾燥防止液、活性化液、ブロッキング液などの使用する液体の種類に応じて決められる。各液保管部61には、6個の挿入口が直線状に設けられている。この挿入口の数、及び配列ピッチは、ピペットヘッド54のピペットの数と配列ピッチに応じて決定される。ピペットヘッド54が流路16へ液体を注入する場合には、各液保管部61にアクセスして所望の液体を吸い込んだ後、載置スペース51に移動して各流路16に注入する。
The number of the
ピペットチップ保管部63に保管されたピペットチップ62は、各ピペット19a、19bの先端部に交換可能に取り付けられる。ピペットチップ62は、液体と直接接触するので、このピペットチップ62を介して異種の液体が混合しないように、使用する液体毎に交換される。各ピペット19a、19bには、ピペットチップ62のピックアップとリリースとを行う機構が組み込まれており、ピペットチップ62の交換が自動的に行われるようになっている。ピペットヘッド54は、ピペットチップ62の交換を行う際に、まず、使用済みのピペットチップ62を図示せぬ廃却部でリリースし、この後、ピペットチップ保管部63にアクセスして未使用のピペットチップ62をピックアップする。
The
ウエルプレート64は、各ピペット19a、19bが吸い上げた液体を一時的に保管したり、複数種類の液体を混合させて混合液を調合する際などに用いられる。
The
また、固定機4が固定工程を行う際には、筐体ベース50がカバーによって覆われて、載置スペース51を含む固定機4の内部が遮蔽される。センサユニット12は、リガンドの固定化が完了するまでの間、載置スペース51上で所定の時間保管される。この際、固定化の進行度合いは、温度によって左右される。そのため、固定機4は、固定化を行っている間、図示せぬ温度調節器によって内部温度を所定の温度に保つ。なお、設定される温度や静置時間などは、固定するリガンドの種類などに応じて適宜決められる。
Further, when the fixing device 4 performs the fixing process, the
図6は、測定機6の構成を概略的に示す斜視図である。測定機6は、ホルダ搬送機構71、ピックアップ機構72、ヘッド移動機構73、測定ステージ74からなり、これらの各部は、筐体75に収容されている。ホルダ搬送機構71は、搬送ベルト76と、この搬送ベルト76に取り付けられたキャリッジ77と、このキャリッジ77に取り付けられた、ホルダ52を載置するプレート78とから構成されている。ホルダ搬送機構71は、ホルダ52が載置されたプレート78をX方向に移動させることにより、ホルダ52に収納された各センサユニット12を、ピックアップ機構72がピックアップするピックアップ位置に運ぶ。
FIG. 6 is a perspective view schematically showing the configuration of the measuring instrument 6. The measuring machine 6 includes a holder transport mechanism 71, a pickup mechanism 72, a head moving mechanism 73, and a
ピックアップ機構72は、ホルダ52からセンサユニット12をピックアップする機構であり、ホルダ52に収納されたセンサユニット12を下方から上方に向けて押し上げる押し上げ機構81と、この押し上げ機構81によってホルダ52の上方に押し上げられたセンサユニット12を両脇から挟み込んで把持するハンドリングヘッド82とから構成されている。上述したとおり、ホルダ52の底部には開口が設けられており、プレート78は、この開口を露呈させるように枠上に成形されている。押し上げ機構81は、プレート78を介してホルダ52の開口へ進入し、センサユニット12の底面と当接して、これを押し上げる押し上げ部材81aと、この押し上げ部材81aを駆動して上下に昇降させる押し上げ部材駆動機構81bとからなる。
The pickup mechanism 72 is a mechanism for picking up the
ハンドリングヘッド82には、センサユニット12を挟み込む一対の爪が設けられており、この爪でセンサユニット12を把持する。ハンドリングヘッド82は、ヘッド本体82aがナット84を介してボールネジ86に取り付けられており、ホルダ52の上方のピックアップ位置と測定ステージ74との間で移動自在に設けられている。ハンドリングヘッド82は、ピックアップ位置でセンサユニット12を把持し、その状態でY方向に移動して、センサユニット12を測定ステージ74に運ぶ。また、測定が終了した後、ピックアップ位置に戻ってセンサユニット12をリリースし、測定済みのセンサユニット12をホルダ52に戻す。
The handling
測定ステージ74には、センサユニット12が配置される位置の下方に、照明部32と検出器(光検出手段)33とからなる測定部31が設けられている。測定部31は、照明部32からセンサユニット12の幅に応じた幅広の光を照射し、その反射光を検出器33で受光することにより、センサユニット12に設けられた各センサセル17の測定を一度で行う。なお、この図、及び図3に示すように、センサユニット12に照射される入射光線及び光入射面13bで反射する反射光線の向きと、各センサセル17の配列方向、すなわち、各流路16水平部分の流れ方向とが直交するように、照明部32及び検出器33が配置される。
The
リガンドとアナライトの反応状況は、共鳴角(光入射面13bに対して照射された光の入射角)の変化として表れる。照明部32は、例えば、光源34と、レンズ、拡散板、偏光板などからなる光学系36とから構成され、配置位置及び設置角度は、照明光の入射角が全反射条件を満足するように調整される。
The reaction state between the ligand and the analyte appears as a change in the resonance angle (the incident angle of the light applied to the
光源34としては、例えば、LED(Light Emitting Diode)、LD(Laser Diode)、SLD(Super Luminescent Diode)などの発光素子が用いられる。光源34は、こうした発光素子を1個使用し、この単一光源から各光入射面13bに向けて光を照射する。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(入射面に平行な振動電場を持つ直線偏光)のみを通過させる。なお、LDを使用する場合など、光源34が発する照射光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、拡散板を通過したことによって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を揃える。こうして拡散及び偏光された光は、レンズによってプリズム14に応じた幅に調整され、プリズム14に向けて照射される。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を光入射面13b全体に入射させることができる。
As the
検出器33は、光入射面13bで反射する光を受光して、その光強度に応じたレベルの電気信号を出力する。光入射面13bには、様々な角度の光が入射するので、光入射面13bでは、それらの光が、それぞれの入射角に応じた反射角で反射する。検出器33は、これらの様々な反射角の光を受光する。この検出器33には、例えば、CCDエリアセンサやフォトダイオードアレイが用いられ、光入射面13bにおいて様々な反射角で反射する反射光を受光して光電変換し、それをSPR信号としてデータ解析機8に出力する。
The
測定ステージ74の傍らには、アナライト溶液を保管するウエルプレート88が載置されている。例えば、このウエルプレート88の各ウエルには、異なる種類のアナライト溶液が収容されている。
A
測定機6には、固定機4のピペット対19と同様の機能を有する3組のピペット対26が設けられており、各測定用センサセル17aの注入口16aから流路16へ各種の液体を注入する。ヘッド移動機構73は、これらのピペット対26を有するピペットヘッド87を、X、Y、Zの3方向に移動させながら、ピペットヘッド87を、測定位置にあるセンサユニット12と、ウエルプレート88とに運ぶ。ヘッド移動機構73は、固定機4のヘッド移動機構56とほぼ同様の構成である。ピペットヘッド87は、測定対象となる各測定用センサセル17aにアクセスして、液体の注入及び排出を行う。また、図示は省略したが、測定機6には、ピペットヘッド87がアクセス可能な位置に、測定用バッファ液や洗浄液を収容するウエルプレートや、交換用のピペットチップを保管するピペットチップ保管部などが設けられている。
The measuring device 6 is provided with three pairs of
図7は、データ解析機8の構成を概略的に示すブロック図である。データ解析機8は、例えば、入力装置91、CPU(セントラル・プロセッシング・ユニット)92、ROM(リード・オンリー・メモリ)93、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)94、モニタ95、HDD(ハード・ディスク・ドライブ)96、通信I/F97、信号処理部(測定データ算出手段)98、傾き補正部(傾き補正手段)99、及びデータ解析部100などから構成されている。入力装置91は、例えば、キーボードやマウスなどであって、ユーザからの指示をデータ解析機8に入力する。CPU92は、データ解析機8の各部を統括的に制御する。ROM93には、制御用プログラムや各種の設定データなどが記憶されている。RAM94は、CPU92や信号処理部98が演算を行う際などに作業用メモリとして使用される。HDD96は、周知のデータストレージデバイスであり、このHDD96には、制御用プログラムやデータ解析プログラムなどの各種のプログラムが格納されている。また、HDD96には、測定機6によって測定された各種の測定データが記録される。通信I/F97は、検出器33から出力されたSPR信号を受信する。
FIG. 7 is a block diagram schematically showing the configuration of the data analyzer 8. The data analyzer 8 includes, for example, an
測定機6は、各センサセル17の測定を一度に行うので、検出器33から出力されたSPR信号には、各センサセル17からの信号が全て含まれていることになる。信号処理部98は、例えば、検出器33の検出位置(CCDであれば画素位置)などから判断して、SPR信号から各センサセル17に対応する信号を抽出する。この際、信号処理部98は、各測定用センサセル17aに対応するSPR信号をデータ信号として出力し、各補正用センサセル17bに対応するSPR信号を補正信号として出力する。なお、図3に示すように、各センサセル17のリンカー膜22の上には、act領域22aとref領域22bとが形成されており、データ信号と補正信号とのそれぞれには、act領域22aに対応するact信号(測定信号)と、ref領域22bに対応するref信号(参照信号)とが含まれる。
Since the measuring device 6 measures each
また、信号処理部98は、抽出したデータ信号のact信号からref信号を差し引き、それぞれの測定用センサセル17aに対応した測定データを算出する。なお、測定データは、差に限らず、act信号とref信号との比によるものであってもよい。
Further, the
傾き補正部99は、各補正信号を基にして、センサユニット12のX軸回りの傾きを補正する。図8は、傾き補正の概念を説明する説明図である。入射光線P1、P2は、各補正用センサセル17bに全反射減衰を生じさせる角度成分を有している。流路16にバッファ液が注入された各補正用センサセル17bでは、同じ角度で全反射減衰が生じるので、すなわち入射光線P1、P2は、同じ角度であることがわかる。同様にセンサユニット12で全反射したそれぞれの反射光線P3、P4も、同じ角度成分を有している。センサユニット12に傾きがなければ、反射光線P3、P4は、検出器33のZ軸方向において同一の位置に受光されるはずであるが、図示のようにセンサユニット12がX軸回りに傾くと、図4に示すように光路長が変化し、反射光線P3の受光位置d1と、反射光線P4の受光位置d2とに、Δdのずれが生じてしまう。検出器33は、受光面のZ軸方向(Δdの矢印に沿う方向)の受光位置に応じて反射光線P3、P4の反射角度を判断しているため、実際には反射光線P3、P4の反射角度は同じであるにも関わらず、検出器33は、反射光線P4の反射角度をΔdだけずれたものと認識してしまう。
The
この誤差を補正するため、傾き補正部99は、まず各補正信号から全反射減衰が生じた角度を検出する。図8では、d1、及びd2の位置に応じた角度である。ここで、d1の検出角度をa1とし、d2の検出角度をa2とし、a2からa1を差し引いた差分をΔaとするとき、a1を基準に考えると、a2は当然a1+Δaで表すことができる。すなわち、この差分Δaを補正データとしてa2から引くことにより、a2の傾き分の補正を行うことができる。なお、a1、及びa2の検出は、各補正信号のact信号同士でもよいし、ref信号同士でもよい。
In order to correct this error, the
d1とd2との間に位置する各測定用センサセル17aの測定データも、同様にa1との差分を求めればよいのであるが、測定データの全反射減衰を生じた角度には、試料の反応が寄与しているため、前述のような差分を求めることはできない。しかしながら、差分値は、センサユニット12の傾きに応じて直線的に変動するものであるので、各測定用センサセル17aの補正データは、d1とd2との間の差分Δaと、Y方向の距離との比例配分から求めることができる。また、各測定用センサセル17aの傾き補正は、各リンカー膜22のact領域22aとref領域22bとの傾きに対して行えばよい。すなわち、傾き補正部99は、次式(1)に示すように各測定用センサセル17aの補正データを算出する。なお、(1)式において、tはd1とd2とのY方向の距離、Δtは各リンカー膜22のact領域22aとref領域22bとのY方向の距離を示す。
補正データ= Δa × (Δt/t) ・・・ (1)
Similarly, the measurement data of each measurement sensor cell 17a located between d1 and d2 may be obtained by calculating a difference from a1. However, there is a sample reaction at an angle at which the total reflection attenuation of the measurement data occurs. Because of the contribution, the difference as described above cannot be obtained. However, since the difference value varies linearly according to the inclination of the
Correction data = Δa × (Δt / t) (1)
傾き補正部99は、上記(1)式で求めた補正データを、各測定用センサセル17aの測定データから差し引き、各測定データに、センサユニット12のX軸回りの傾きに対する補正を施す。
The
データ解析部100は、ROM93やHDD96に記憶されたデータ解析プログラムに従って、傾き補正部99によって補正された各測定データの解析を行う。こうすることで、センサユニット12やリンカー膜22などの個体差や、装置の機械的な変動や、液体の温度変化などといった外乱に起因するノイズをキャンセルすることが可能になるとともに、センサユニット12の傾きに起因する測定誤差を抑えたS/N比の良好な精度の高い測定を行うことができる。また、データ解析部100は、解析結果をモニタ95に表示するとともに、HDD96に記録する。
The data analysis unit 100 analyzes each measurement data corrected by the
次に、図9に示す説明図を用いて、上記構成によるSPR測定装置2のSPR測定方法について説明する。 Next, the SPR measurement method of the SPR measurement device 2 having the above configuration will be described using the explanatory diagram shown in FIG.
リンカー膜22にリガンドを固定する固定工程は、ホルダ52を介してセンサユニット12を固定機4の載置スペース51に載置した状態で行われる。固定機4は、ユーザからの固定開始指示に応じてヘッド移動機構56を駆動し、ピペット対19を用いて、リガンド21aを溶媒に溶かしたリガンド溶液21を、各測定用センサセル17aの注入口16aから注入する。
The fixing step of fixing the ligand to the
固定機4は、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の前処理として、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にリガンドが結合しやすくするリンカー膜22の活性化処理を施す。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。固定機4は、この活性化処理の後、固定用バッファ液によって流路16を洗浄する。
As a pretreatment before performing the ligand immobilization process for injecting the
なお、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、純水などが使用される。これらの各液の種類、pH値、混合物の種類及びその濃度などは、リガンド21aの種類に応じて適宜決められる。例えば、リガンド21aとして生体試料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用いられる場合が多い。しかし、上記アミンカップリング法では、リンカー膜22が、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。
Examples of the buffer solution for fixation and the solvent (diluent) of the
固定機4は、こうした活性化処理及び洗浄を行った後、流路16にリガンド溶液21を注入して、リガンド固定化処理を行う。リガンド溶液21が流路16へ注入されると、溶液中に拡散しているリガンド21aが沈殿してリンカー膜22に徐々に堆積する。これにより、接触したリガンド21aがリンカー膜22と結合し、リンカー膜22上にリガンド21aが固定される。なお、固定化には、通常1時間程度かかり、この間、センサユニット12は、温度などの環境条件が所定の条件に設定された状態で保管される。また、固定化が進んでいる間、流路16内のリガンド溶液21を静置しておいてもよいが、流路16内のリガンド溶液21を攪拌して流動させるようにしてもよい。こうすることで、リガンド21aとリンカー膜22との結合が促進され、リガンド21aの固定量を増加させることができる。
After performing the activation process and the washing, the fixing machine 4 injects the
固定機4は、リンカー膜22へのリガンド21aの固定化が完了すると、リガンド溶液21をピペット19bによって吸い出して流路16から排出させた後、流路16に洗浄液を注入して固定化が完了したリンカー膜22の洗浄を行う。また、固定機4は、必要に応じてブロッキング液を注入し、リガンド21aと結合しなかったリンカー膜22の反応基を失活させるブロッキング処理を行う。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を行った場合には、再び流路16が洗浄される。最終的な洗浄を行った後、固定機4は、流路16に乾燥防止液を注入する。センサユニット12は、リンカー膜22が乾燥防止液に浸された状態で測定までの間、載置スペース51や他の保管場所に保管される。
When the fixation of the ligand 21a to the
測定工程は、センサユニット12をホルダ52ごと測定機6のプレート78に載置した状態から始まる。測定機6は、ユーザからの測定開始指示に応じてプレート78をピックアップ位置に移動させるとともに、ピックアップ機構72を駆動して、所定のセンサユニット12を測定ステージ74に運ぶ。
The measurement process starts from a state in which the
測定ステージ74にセンサユニット12を運んだ測定機6は、ヘッド移動機構73を駆動して、まず、流路16に測定用バッファ液を注入する。この後、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、その後、再び測定用バッファ液を注入する。なお、最初に測定用バッファ液を注入する前に、一度流路16の洗浄を行うようにしてもよい。検出器33による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を注入した後、再び測定用バッファ液が注入され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との反応状況、結合したアナライトとリガンドとの測定用バッファ液注入による脱離までのSPR信号を測定することができる。
The measuring device 6 carrying the
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、純水などが使用される。これらの各液の種類、pH値、混合物の種類及びその濃度などは、リガンドやアナライト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、アナライト溶液27中にDMSOが含まれる場合には、そのDMSO濃度と同程度のDMSO濃度を有する測定用バッファ液使用することが好ましい。 Examples of the buffer solution for measurement and the solvent (diluent) of the analyte solution 27 include various buffer solutions (buffer solutions), physiological salt solutions typified by physiological saline, and pure water. used. The type of each of these liquids, the pH value, the type of mixture and its concentration, etc. are appropriately determined according to the type of ligand or analyte. For example, DMSO (dimethyl-sulfo-oxide) may be included in physiological saline in order to facilitate the dissolution of the analyte. This DMSO greatly affects the signal level. As described above, the measurement buffer solution is used for detecting the reference level. Therefore, when the analyte solution 27 contains DMSO, the measurement buffer solution having a DMSO concentration comparable to the DMSO concentration should be used. Is preferred.
なお、アナライト溶液27は、長時間(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信号のレベルから推定し、測定データに対して補正(DMSO濃度補正)を行うことが好ましい。 The analyte solution 27 is often stored for a long time (for example, one year). In such a case, a difference in concentration occurs between the initial DMSO concentration and the DMSO concentration at the time of measurement due to a change with time. May end up. When it is necessary to perform strict measurement, it is preferable to estimate such a concentration difference from the level of the ref signal when the analyte solution 27 is injected, and to correct the measurement data (DMSO concentration correction).
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流路16に注入して、このときのDMSO濃度変化に応じたref信号のレベルとact信号のレベルの、それぞれの変化量を調べることにより求められる。 The correction data for correcting the DMSO concentration is obtained by injecting a plurality of types of measurement buffer solutions having different DMSO concentrations into the flow path 16 before injecting the analyte solution 27, and ref according to the DMSO concentration change at this time. It is obtained by examining the respective changes in the signal level and the act signal level.
リガンドとアナライトとの反応状況は、検出器33の受光面内における反射光の減衰位置の推移として表れる。例えば、アナライトがリガンドと接触する前後では、センサ面13a上の屈折率が異なり、SPRが発生する共鳴角が異なる。そして、アナライトがリガンドと接触して反応を開始すると、それに応じて反射光の共鳴角が変化を開始し、受光面内における反射光の減衰位置が移動し始める。測定機6は、こうして得た試料の反応状況を表すSPR信号を、データ解析機8に出力する。
The reaction state between the ligand and the analyte appears as a transition of the attenuation position of the reflected light within the light receiving surface of the
データ解析工程では、測定機6で得たSPR信号を前述のようにデータ解析機8で解析して、アナライトの特性を定量分析する。 In the data analysis process, the SPR signal obtained by the measuring device 6 is analyzed by the data analyzer 8 as described above, and the characteristics of the analyte are quantitatively analyzed.
次に、図10に示すフローチャートを用いて、本発明のSPR測定装置2の作用について説明する。センサユニット12は、ホルダ52に嵌め込まれた状態で、固定機4の載置スペース51に載置される。センサユニット12がセットされた固定機4は、ユーザからの固定開始指示に応じて、各測定用センサセル17aに固定工程を施す。
Next, the operation of the SPR measurement device 2 of the present invention will be described using the flowchart shown in FIG. The
リガンドの固定化が完了したセンサユニット12は、ホルダ52ごと測定機6に移動して、プレート78に載置される。プレート78にセンサユニット12が載置された測定機6は、ユーザからの測定開始指示に応じてプレート78をピックアップ位置に移動させるとともに、ピックアップ機構72を駆動して、センサユニット12を測定ステージ74に運ぶ。
The
測定ステージ74にセンサユニット12を移動させた測定機6は、測定部31による各センサセル17の測定を開始するとともに、ヘッド移動機構73を駆動してピペットヘッド87を移動させ、各測定用センサセル17aの流路16にアナライト溶液を注入する。リガンドとアナライトの反応から脱離までの測定を行った測定機6は、そのSPR信号をデータ解析機8に出力する。
The measuring device 6 that has moved the
通信I/F97を介してSPR信号を受け取ったデータ解析機8は、このSPR信号を信号処理部98に送る。信号処理部98は、SPR信号から各センサセル17に対応した信号を抽出するとともに、抽出した各データ信号から各測定用センサセル17aの測定データを算出する。
The data analyzer 8 that has received the SPR signal via the communication I /
各補正用センサセル17bの補正信号と、信号処理部98によって算出された各測定用センサセル17aの測定データは、傾き補正部99に送られる。傾き補正部99は、各補正信号から全反射減衰が生じた角度を検出して、それらの角度の差分Δaを算出し、(1)式のように各測定用センサセル17aの補正データを算出する。また、傾き補正部99は、各測定用センサセル17aの測定データから算出した補正データを差し引き、各測定データに対してセンサユニット12の傾きに応じた傾き補正を施す。また、補正がなされた各測定データは、データ解析部100に送られる。データ解析部100は、この補正済みの測定データを基にして、アナライトの特性を解析する。
The correction signal of each
このように、本実施形態のSPR測定装置2によれば、センサユニット12の傾きを、両端に位置する補正用センサセル17bで検出して、そのSPR信号を基に補正を加えるようにしたので、センサユニット12の傾きに起因する測定誤差を抑えることができる。
As described above, according to the SPR measurement device 2 of the present embodiment, the inclination of the
なお、上記実施形態では、5つ設けられたセンサセル17の両端に位置する補正用センサセル17bが形成されたプリズム14の位置を補正領域としているが、プリズム14の上面に形成された金属膜13と接する面を補正領域として、金属膜13による全反射減衰を利用してセンサユニット12の傾きを補正するようにしてもよい。これによれば、両端のセンサセル17を測定に用いることができるので、効率よく測定を行うことができる。また、単にプリズム14の上面を補正領域として、プリズム14による全反射光の光強度プロファイルを利用してセンサユニット12の傾きを補正するようにしてもよい。
In the above embodiment, the positions of the
さらには、プリズム14の上面(全反射面)や光が入射又は出射する側面に、照明部32と検出器33とによって光学的に読み取り可能な、例えば、白線や黒線などといった指標を設けて、この指標が設けられた部位を補正領域とし、読み取った記号の形状や位置などを利用してセンサユニット12の傾きを補正するようにしてもよい。
Furthermore, an index such as a white line or a black line that is optically readable by the
なお、上記実施形態では、誘電体ブロックとしてプリズム14を示しているが、誘電体ブロックには、この他に、光学ガラスや光学プラスチックを板状にしたものや、これらの板状のものとプリズムとを光学面平滑剤(例えば、光学マッチングオイル)で一体化させたものなどを含めるものとする。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、LEDなどの単一光源から照射した光をレンズによって拡げる、いわゆるファンビームを用いて各センサセル17を一度に測定するようにしているが、センサユニット12の幅とほぼ同じ長さを有する、いわゆるライン照明を照明部32に用いて、各センサセル17を一度に測定するようにしてもよいし、単一光源をポリゴンミラーなどで走査して測定を行うようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, each
この他、センサユニット12をハンドリングヘッド82で移動させ、LEDなどの単一光源から光を照射することによって、各センサセル17を個別に測定するようにしてもよいが、センサユニット12を移動させながら測定を行うと、移動時にセンサユニット12が傾いて、正しい傾き補正を行えなくなることが懸念されるので、好適ではない。
In addition, each
なお、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。 In the above embodiment, an SPR measuring device is shown as an example of a measuring device using total reflection attenuation. However, for example, a leakage mode sensor is known as a measuring device using total reflection attenuation. ing. The leakage mode sensor is composed of a dielectric, and a thin film composed of a clad layer and an optical waveguide layer that are sequentially layered thereon. One surface of the thin film serves as a sensor surface, and the other surface receives light. It becomes a surface. When light is incident on the light incident surface so as to satisfy the total reflection condition, a part of the light is transmitted through the cladding layer and taken into the optical waveguide layer. In this optical waveguide layer, when the waveguide mode is excited, the reflected light at the light incident surface is greatly attenuated. The incident angle at which the waveguide mode is excited changes according to the refractive index of the medium on the sensor surface, similar to the resonance angle of SPR. By detecting the attenuation of the reflection angle, the chemical reaction on the sensor surface is measured.
2 SPR測定装置(全反射減衰を利用した測定装置)
4 固定機
6 測定機
8 データ解析機
12 センサユニット
13 金属膜(薄膜層)
14 プリズム(誘電体ブロック)
16 流路
17 センサセル
22 リンカー膜(高分子膜)
22a 測定領域
22b 参照領域
32 照明部
33 検出器(光検出手段)
34 光源
41 流路部材
43 蓋部材
98 信号処理部(測定データ算出手段)
99 傾き補正部(傾き補正手段)
2 SPR measurement device (measurement device using total reflection attenuation)
4 Fixing machine 6 Measuring machine 8
14 Prism (dielectric block)
16
34
99 Inclination correction unit (Inclination correction means)
Claims (8)
この光源が照射した前記光の前記薄膜層の裏面からの反射光を受光して光電変換することにより、前記測定領域に対応する測定信号と前記参照領域に対応する参照信号とを取得する光検出手段と、
前記測定信号と前記参照信号とを基にして、前記測定領域における前記試料の反応状況に応じた測定データを算出する測定データ算出手段と、
前記光の光路内に位置するとともに前記配列方向に沿って前記誘電体ブロックに設けられた2つの補正領域を前記光源で照射し、その反射光を前記光検出手段で受光することによって得られた前記各補正領域に対応するそれぞれの補正信号を基にして、前記光源及び前記光検出手段からみた前記測定領域と前記参照領域との高さが変化する方向の前記センサユニットの傾きに応じた補正データを算出し、この補正データを基にして前記傾きに対する補正を前記測定データに行う傾き補正手段とを備えたことを特徴とする全反射減衰を利用した測定装置。 A thin film layer formed on one surface of a light-transmitting dielectric block, a measurement region formed on the thin film layer where a sample reaction occurs, and a reference region where the sample reaction does not occur are arranged side by side. For a sensor unit having a polymer film, a light source that irradiates light on the back surface of the thin film layer so as to satisfy a total reflection condition from a direction orthogonal to the arrangement direction of the measurement region and the reference region;
Photodetection for obtaining a measurement signal corresponding to the measurement region and a reference signal corresponding to the reference region by receiving and photoelectrically converting reflected light from the back surface of the thin film layer of the light irradiated by the light source Means,
Based on the measurement signal and the reference signal, measurement data calculation means for calculating measurement data according to the reaction state of the sample in the measurement region;
It was obtained by irradiating two correction regions located in the optical path of the light and provided in the dielectric block along the arrangement direction with the light source and receiving the reflected light with the light detecting means. Based on the respective correction signals corresponding to the respective correction areas, correction according to the inclination of the sensor unit in the direction in which the height of the measurement area and the reference area as viewed from the light source and the light detection means changes. An apparatus for measuring the total reflection attenuation, comprising: inclination correction means for calculating data and performing correction for the inclination on the measurement data based on the correction data.
この光源が照射した前記光の前記薄膜層の裏面からの反射光を光検出手段で受光して光電変換することにより、前記測定領域に対応する測定信号と前記参照領域に対応する参照信号とを取得し、
前記測定信号と前記参照信号とを基にして、前記測定領域における前記試料の反応状況に応じた測定データを算出し、
前記光の光路内に位置するとともに前記配列方向に沿って前記誘電体ブロックに設けられた2つの補正領域を前記光源で照射し、
その反射光を前記光検出手段で受光することによって得られた前記各補正領域に対応するそれぞれの補正信号を基にして、前記光源及び前記光検出手段からみた前記測定領域と前記参照領域との高さが変化する方向の前記センサユニットの傾きに応じた補正データを算出し、
この補正データを基にして前記傾きに対する補正を前記測定データに行うことを特徴とする全反射減衰を利用した測定装置の傾き補正方法。
A thin film layer formed on one surface of a light-transmitting dielectric block, a measurement region formed on the thin film layer where a sample reaction occurs, and a reference region where the sample reaction does not occur are arranged side by side. For a sensor unit having a polymer film, irradiate light with a light source on the back surface of the thin film layer so as to satisfy a total reflection condition from a direction orthogonal to the arrangement direction of the measurement region and the reference region,
The reflected light from the back surface of the thin film layer irradiated by the light source is received and photoelectrically converted by a light detection means, whereby a measurement signal corresponding to the measurement region and a reference signal corresponding to the reference region are obtained. Acquired,
Based on the measurement signal and the reference signal, to calculate measurement data according to the reaction state of the sample in the measurement region,
Two correction regions located in the optical path of the light and provided in the dielectric block along the arrangement direction are irradiated with the light source,
Based on the respective correction signals corresponding to the respective correction areas obtained by receiving the reflected light by the light detection means, the measurement area and the reference area viewed from the light source and the light detection means. Calculate correction data according to the inclination of the sensor unit in the direction in which the height changes,
An inclination correction method for a measuring apparatus using total reflection attenuation, wherein the measurement data is corrected based on the correction data.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005016921A JP2006208035A (en) | 2005-01-25 | 2005-01-25 | Measuring instrument using attenuated total reflection, and tilt correction method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005016921A JP2006208035A (en) | 2005-01-25 | 2005-01-25 | Measuring instrument using attenuated total reflection, and tilt correction method therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006208035A true JP2006208035A (en) | 2006-08-10 |
Family
ID=36965081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005016921A Pending JP2006208035A (en) | 2005-01-25 | 2005-01-25 | Measuring instrument using attenuated total reflection, and tilt correction method therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006208035A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013509595A (en) * | 2009-11-02 | 2013-03-14 | コーニング インコーポレイテッド | Multi-grating biosensor for label-independent optical reader |
JP2014035290A (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Ushio Inc | Portable fluorometer and specimen container for fluorometer |
CN112782085A (en) * | 2021-01-28 | 2021-05-11 | 韩丹丹 | Device and method for monitoring dissolved gas in oil of oil-filled equipment based on composite optics |
JP2021135236A (en) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | Specimen inspection device |
-
2005
- 2005-01-25 JP JP2005016921A patent/JP2006208035A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013509595A (en) * | 2009-11-02 | 2013-03-14 | コーニング インコーポレイテッド | Multi-grating biosensor for label-independent optical reader |
JP2014035290A (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Ushio Inc | Portable fluorometer and specimen container for fluorometer |
JP2021135236A (en) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | Specimen inspection device |
JP7486977B2 (en) | 2020-02-28 | 2024-05-20 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | Sample testing equipment |
CN112782085A (en) * | 2021-01-28 | 2021-05-11 | 韩丹丹 | Device and method for monitoring dissolved gas in oil of oil-filled equipment based on composite optics |
CN112782085B (en) * | 2021-01-28 | 2023-12-19 | 韩丹丹 | Device and method for monitoring dissolved gas in oil of oil-filled equipment based on compound optics |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4476906B2 (en) | Dispensing device | |
JP4657803B2 (en) | Liquid feeding system, liquid feeding method and flow path unit. | |
JP2006242916A (en) | Sensor unit using total reflection attenuation, and measuring method | |
JP4004505B2 (en) | Channel member and sensor unit | |
JP4516477B2 (en) | Measuring apparatus using total reflection attenuation and measuring method thereof | |
JP2007010439A (en) | Passage block, sensor unit, and measuring device utilizing total reflection attenuation | |
US7465588B2 (en) | Apparatus and method of assay in utilizing attenuated total reflection | |
US20060078985A1 (en) | Device and method for quantitatively measuring immobilized sample | |
JP2006189397A (en) | Measuring apparatus using total reflection attenuation, and method for identifying sensor unit thereof | |
JP4460405B2 (en) | Measuring method and apparatus using total reflection attenuation and fixing apparatus | |
JP2006208035A (en) | Measuring instrument using attenuated total reflection, and tilt correction method therefor | |
JP2007003351A (en) | Dispensing device | |
JP4086851B2 (en) | Measuring apparatus using total reflection attenuation and measuring method thereof | |
JP4485959B2 (en) | Sensor unit | |
JP2006322854A (en) | Measuring instrument utilizing total reflection damping, and pressing quantity adjusting method using it | |
JP2006090718A (en) | Sensor in utilizing attenuated total reflection | |
JP2006322896A (en) | Liquid feeder, liquid feed method, and measuring instrument using total reflection attenuation | |
JP2006226841A (en) | Sensor unit, measuring method and measuring apparatus using total reflection attenuation | |
JP2007024540A (en) | Sensor unit, and measuring instrument using total reflection attenuation | |
JP2007003464A (en) | Sensor unit | |
JP2006242858A (en) | Dispenser and measuring instrument utilizing attenuated total reflection | |
JP4549803B2 (en) | Screening system | |
JP2006242857A (en) | Sensor unit and manufacturing method | |
JP2006284350A (en) | Dispenser, attaching method of pipette chip of dispenser and measuring instrument utilizing attenuation of total reflection | |
JP2007085794A (en) | Storage case for sensor unit, and conveyance device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20070109 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |