JP2006313091A - 結合物質回収方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 結合物質の回収処理の処理効率を向上する。
【解決手段】 センサユニット１２は、上面に金属膜１３が形成されたプリズム１４と、流路部材４１とからなる。金属膜１３には、リガンドが固定されるリンカー膜２２が形成される。流路部材４１には、リンカー膜２２と対向する位置に流路１６が形成されている。流路１６には、出入口１６ａ，１６ｂが設けられており、これら各出入口１６ａ，１６ｂから、１対のピペット２６ａ，２６ｂを持つ分注ヘッド２６によって液体の注入と排出とが行われる。分注ヘッド２６によって試料溶液をリンカー膜２２に送液し、リガンドを固定する。この後、分注ヘッド２６によって、溶出液を流路１６へ注入して、試料のうち、リガンドと結合した結合物質をリガンドから解離させ、その結合物質を溶出液とともに回収する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リガンドと結合した結合物質を回収する結合物質回収方法及び装置に関するものである。

例えば、細胞から発現する物質のうち、ペプチドやタンパク質などの未知の物質を同定，解析するために、質量分析計（マススペクトロメーター）を用いて、質量分析が行われている。質量分析計は、試料となる物質をイオン化し、その質量／電荷比に基づいて分離し、最後にそのイオンを検出し、検出したイオンの分子量を記録する。

この質量分析の対象となる未知の物質を回収する方法として、細胞から発現した物質を試料として含む試料溶液を、ペプチドやタンパク質をリガンドとして固定したリガンド固定膜に送液して接触させ、この後、溶出液をリガンド固定膜に送液して、リガンド固定膜に結合した物質（以下、結合物質という）をリガンドから解離させて、解離した結合物質を回収する回収方法が知られている。

下記特許文献１では、こうした結合物質の回収を、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ：Surface Plasmon Resonance）センサチップと、このＳＰＲセンサチップを使用してＳＰＲ検出を行うＳＰＲ測定装置を使用して行う方法が開示されている。ＳＰＲ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。ＳＰＲセンサチップは、透明な誘電体と、この誘電体上に形成され、一方の面が試料の反応を検知するセンサ面となる金属膜を持っている。前記誘電体を通じて前記センサ面の裏面の光入射面に全反射条件を満たすように（臨界角以上の入射角で）光を入射すると、その光入射面において全反射が起こるが、入射光のうちわずかな光は反射せずに金属膜内を通過して、センサ面に染み出す。この染み出した光波はエバネッセント波と呼ばれ、このエバネッセント波と表面プラズモンの振動数が一致して共鳴すると（ＳＰＲが発生すると）、反射光の強度が大きく減衰する。ＳＰＲ測定装置は、前記光入射面で反射する反射光の減衰を捉えることにより、その裏側のセンサ面で発生するＳＰＲを検出する。

ＳＰＲを発生させるための光の入射角（共鳴角）は、エバネッセント波および表面プラズモンが伝播する媒質の屈折率に依存する。言い換えると、媒質の屈折率が変化すれば、ＳＰＲを発生させる共鳴角が変化する。センサ面と接する物質は、エバネッセント波および表面プラズモンを伝播させる媒質となるので、例えば、センサ面において、２種類の分子間の結合や解離などの反応が生じると、それが媒質の屈折率の変化として顕れて、共鳴角が変化する。ＳＰＲ測定装置は、この共鳴角の変化を捉えることにより分子間の相互作用を測定する。

このＳＰＲ測定装置を使用して、リガンドと試料とを接触させれば、接触後に試料とリガンドとの結合の有無を調べることができるので、質量分析の前に、回収液に結合物質が含まれているかいないかの峻別が可能となり、質量分析を効率的に行うことができる。

下記特許文献１記載のＳＰＲ測定装置には、ＳＰＲセンサチップが着脱自在にセットされる。このＳＰＲセンサチップのセンサ面には、リガンドを固定する固定膜が形成される。ＳＰＲ測定装置には、前記センサ面へ液体を送液する流路が形成された流路部材が設けられており、ＳＰＲセンサチップは、前記流路とセンサ面とが対向するように装着される。

流路部材には、チューブと流路を接続するコネクタブロックが取り付けられている。流路には、前記チューブを通じて、試料溶液及び溶出液が供給されるとともに、そこから排出された液体が回収される。
特表平９−５００２０８号公報

しかしながら、上記方法では、流路部材がＳＰＲ測定装置に設けられているため、リガンド固定膜と接触させる試料溶液が複数種類ある場合には、１種類の試料溶液をリガンド固定膜に送液する毎に、流路部材やチューブを洗浄しなければならない。このため、多種類の試料溶液から結合物質を回収する場合には、非常に時間がかかり、スループット（処理能力）を上げることができないという問題があった。

また、チューブを通じて試料溶液の供給と排出とを行うため、リガンド固定膜までの供給経路やリガンド固定膜からの排出経路が長くなるため、準備しなければならない試料溶液の量が多くなってしまうという問題があった。試料は、非常に高価であるため、できるだけ少ない試料を用いて結合物質を回収したいという要望が強い。

本発明の目的は、結合試料の回収処理のスループットを向上させることである。

本発明の別の目的は、質量分析のための結合物質の回収を少ない試料で行うことである。

本発明の結合物質回収方法は、リガンドを固定したリガンド固定膜に、試料を含む試料溶液を接触させ、この接触により前記リガンドと結合した試料を、結合物質として回収する結合物質回収方法において、リガンド固定膜が形成される支持体と、前記リガンド固定膜へ前記試料溶液を送液する流路が形成された流路部材とが一体的に組み付けられたリガンド固定ユニットと、前記流路の端部に形成された出入口から前記試料溶液の注入と排出とを行うピペットを備えた分注ヘッドとを用い、前記分注ヘッドによって前記流路へ前記試料溶液を注入して前記リガンド固定膜へ送液する試料溶液送液ステップと、前記分注ヘッドによって前記流路へ溶出液を注入して前記リガンド固定膜へ送液して、前記試料のうち、前記リガンドと結合した結合物質を前記リガンド固定膜から解離させる結合物質解離ステップと、前記分注ヘッドによって前記流路から前記溶出液を吸引することにより、前記溶出液とともに前記結合物質を前記流路から排出し、前記結合物質を回収容器へ回収する結合物質回収ステップとからなることを特徴とする。

前記リガンド固定膜へ前記試料溶液を送液した後、前記溶出液を注入する前に、前記分注ヘッドによって前記流路へバッファを注入することにより、前記試料のうち、前記リガンドと結合しない非結合物質を、前記バッファとともに前記流路から排出する非結合物質除去ステップを含むことが好ましい。

前記リガンド固定ユニットは、前記支持体として透明な誘電体が使用されるとともに、この誘電体の上面に形成された薄膜の表面に前記リガンド固定膜が形成されており、前記誘電体を通じて前記薄膜の裏面に全反射条件を満たすように光を入射させたときに、前記リガンドと前記試料との反応状況に応じて、その反射光が全反射減衰を生じる減衰角が変化するセンサユニットであることが好ましい。

前記試料溶液を前記リガンド固定膜へ送液した後、前記反射光の減衰状況を測定する測定ステップを含み、この測定ステップの測定結果に基づいて前記リガンドと前記試料との結合の有無を調べて、前記結合が有る場合のみ、前記結合物質回収ステップを実行することが好ましい。

前記センサユニットを第１ステージにセットして、前記試料送液ステップから前記測定ステップまでを実行し、前記結合が有る場合には、前記センサユニットを前記第１ステージとは異なる第２ステージへ移動して、前記結合物質回収ステップを実行することが好ましい。

前記第１ステージは、前記測定を行うための測定手段が設けられた測定装置に設けられており、前記第２ステージは、前記測定装置とは別の筐体を持つ結合物質回収装置に設けられていることが好ましい。

本発明の結合物質回収装置は、リガンドを固定したリガンド固定膜に、試料を含む試料溶液を接触させ、この接触により前記リガンドと結合した試料を結合物質として回収する結合物質回収装置において、リガンド固定膜が形成される支持体と、前記リガンド固定膜へ前記試料溶液を送液する流路が形成された流路部材とが一体的に組み付けられたリガンド固定ユニットが着脱自在にセットされるステージと、前記ステージ、前記試料溶液を含む液体を収納する液体収納容器、前記流路から排出した前記液体を回収する液体回収容器の各部にアクセス可能であり、前記液体の吸引と吐出とを行うピペットを備えた分注ヘッドとを有することを特徴とする。

前記リガンド固定ユニットは、前記支持体として透明な誘電体が使用されるとともに、この誘電体の上面に形成された薄膜の表面に前記リガンド固定膜が形成されており、前記誘電体を通じて前記薄膜の裏面に全反射条件を満たすように光を入射させたときに、前記リガンドと前記試料との反応状況に応じて、その反射光が全反射減衰を生じる減衰角が変化するセンサユニットであることが好ましい。

前記センサユニットに前記光を照射する光源と、前記反射光を受光してその検出信号を出力する検出器とからなり、前記リガンドと前記試料との結合の有無を調べるための測定データを得る測定部を備えることが好ましい。

本発明は、リガンド固定膜が形成される支持体と、前記リガンド固定膜へ前記試料溶液を送液する流路が形成された流路部材とが一体的に組み付けられたリガンド固定ユニットと、前記流路の端部に形成された出入口から前記試料溶液の注入と排出とを行うピペットを備えた分注ヘッドとを用い、この分注ヘッドによって前記流路へ前記試料溶液を注入して前記リガンド固定膜へ送液し、前記流路へ溶出液を注入して前記リガンド固定膜へ送液して、前記試料のうち、前記リガンドと結合した結合物質を前記リガンド固定膜から解離させ、前記分注ヘッドによって前記流路から前記溶出液を吸引することにより、前記溶出液とともに前記結合物質を前記流路から排出し、前記結合物質を回収容器へ回収するようにしたから、１回使用する毎に、流路部材を洗浄する手間が省けるので、結合試料の回収処理のスループットを向上させることができる。また、分注ヘッドにより流路に試料溶液を注入してリガンド固定膜へ接触させるので、質量分析のための結合物質の回収を少ない試料で行うことができる。

図１に示すように、結合物質の回収は、ＳＰＲセンサであるセンサユニット１２を、ＳＰＲ測定機１１にセットして行われる。センサユニット１２は、一方の面がＳＰＲが発生するセンサ面１３ａとなる金属膜１３と、このセンサ面１３ａの裏面の光入射面１３ｂと接合されるプリズム１４と、前記センサ面１３ａと対向して配置され、このセンサ面１３ａに試料を含む試料溶液を送液するための流路１６が形成された流路部材４１とを備えている。

金属膜１３としては、例えば、金が使用され、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。プリズム１４は、その上面に前記金属膜１３が形成される透明な誘電体であり、光入射面１３ｂに向けて、全反射条件を満たすように照射された光を集光する。

流路１６は、略Ｕ字形に屈曲された送液管であり、前記センサ面１３ａと対向して配置され前記センサ面１３ａと略平行な対向部分１６ｃと、この対向部分１６ｃの両端から流路部材４１の上面に向けて流路部材４１を縦方向に貫通する貫通部分１６ｄとからなる。各貫通部分１６ｄの上端は、それぞれ、流路１６への液体の注入とそこからの排出を行う出入口１６ａ，１６ｂとなる。流路１６の管径は、例えば、約１ｍｍ程度であり、各出入口１６ａ，１６ｂの間隔は、例えば、約１０ｍｍ程度である。

対向部分１６ｃは、流路部材４１の底面に形成された溝であり、その開放部位はセンサ面１３ａによって覆われて封止される。これにより、流路１６に注入された液体は、センサ面１３ａと接触しながら、対向部分１６ｃを流れる。これら流路１６とセンサ面１３ａによってセンサセル１７が構成される。後述するように、センサユニット１２は、こうしたセンサセル１７を複数個備えている。

センサ面１３ａのほぼ中央部には、リンカー膜２２が形成されている。リンカー膜２２は、リガンドと結合してこれを固定するリガンド固定膜である。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。例えば、このリンカー膜２２に、リガンドとなるペプチドが固定される。なお、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。リガンドの固定処理は、ペプチドを溶媒に溶かした溶液を流路１６へ注入することによって行われる。

このセンサユニット１２は、ＳＰＲ測定機１１に着脱自在にセットされる。ＳＰＲ測定機１１には、流路１６への液体の注入と、そこからの排出とを行う分注ヘッド２５が設けられている。分注ヘッド２６は、一対のピペット２６ａ，２６ｂを備えており、これら各ピペット２６ａ，２６ｂによって、流路１６の各出入口１６ａ，１６ｂを通じて、液体の注入と排出とが行われる。

例えば、試料溶液は、ピペット２６ａによって、一方の出入口１６ａから注入されて、リンカー膜２２に送液される。試料溶液には、例えば、１種類の細胞から発現する複数種類のタンパク質が試料として含まれる。これらの複数種類の試料が、試料溶液中を拡散してリンカー膜２２に固定されたリガンドと接触する。試料にリガンドと特異的に結合する結合物質が含まれる場合には、その結合物質とリンカー膜２２に固定されたリガンドとが結合する。流路１６に注入された試料溶液は、例えば、所定時間、流路１６内に滞留される。そして、所定時間経過した後、他方の出入口１６ｂからピペット２６ｂによって吸引されて排出される。

試料溶液をこの流路１６内に滞留させている間、試料溶液を静置しておいてもよいし、各ピペット２６ａ，ピペット２６ｂによって交互に吸引動作と吐出動作とを繰り返すことにより試料溶液を攪拌して流路１６内で流動させてもよい。試料溶液を流動させることにより、試料溶液内における試料の拡散率が高まり、リガンドへの結合物質の結合量を向上させることができる。また、試料溶液の注入と排出は、１回でなくてもよく、複数回行ってもよい。

試料溶液を流路１６から排出することによって、試料のうち、リガンドと結合しない非結合物質の多くは、リンカー膜２２から除去されるが、中にはリンカー膜２２上に残留する非結合物質もある。そのため、こうした非結合物質をリンカー膜２２上から除去するために、試料溶液を排出した後、ピペット２６ａによって、流路１６へ、非結合物質を流路１６内から除去するためのバッファが注入される。流路１６に注入されたバッファは、リンカー膜２２から非結合物質を除去して、その非結合物質とともにピペット２６ｂによって流路１６から排出される。

こうして非結合物質を除去した後、流路１６には、ピペット２６ａによって溶出液が注入され、リンカー膜２２へ送液される。溶出液は、いったんリガンドと結合した結合物質を、リガンドと解離させる。解離された結合物質は、この溶出液とともにピペット２６ｂの吸引によって流路１６から排出されて回収される。回収された結合物質は、質量分析計に送られる。

ＳＰＲ測定機１１には、照明部３２と検出器３３とが設けられており、これらによってＳＰＲ信号が測定される。こうして得た測定データに基づいて、リガンドと試料との結合の有無が判断される。

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、全反射条件を満足する様々な入射角の光をプリズム１４を通じて光入射面１３ｂに対して照射する。光源としては、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。

光入射面１３ｂに入射した様々な角度の入射光線は、それぞれの入射角に応じて様々な反射角で反射する。検出器３３としては、例えば、ＣＣＤエリアセンサやフォトダイオードアレイが使用されており、光入射面１３ｂで反射した様々な角度の反射光を受光し、それらを光電変換して光強度に応じた電気信号をＳＰＲ信号としてデータ解析機９１に出力する。

センサ面１３ａ上の媒質の屈折率が変化すると、光強度が減衰する共鳴角に対応した反射角も変化する。この反射角の変化は、受光面内における反射光の減衰位置の変化として顕れる。リガンドと試料とが結合した場合と、結合しない場合とでは前記屈折率が異なるので、前記減衰位置の変化を検出することにより、リガンドと試料との結合の有無が調べられる。

リンカー膜２２上には、リガンドが固定され試料との反応が生じる測定領域（ａｃｔ領域）２２ａと、リガンドが固定されず、前記測定領域の信号測定に際しての参照信号を得るための参照領域（ｒｅｆ領域）２２ｂとが形成される。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。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ａｃｔ領域２２ａとなり、残りの半分がｒｅｆ領域２２ｂとなる。

検出器３３は、ａｃｔ領域２２ａに対応するＳＰＲ信号をａｃｔ信号として出力し、ｒｅｆ領域２２ｂに対応するＳＰＲ信号をｒｅｆ信号として出力する。データ解析は、これらａｃｔ信号とｒｅｆ信号を比較して、例えば、その差分を取り、この差分データを測定データとして解析がなされる。こうすることで、例えば、複数のセンサセル間の個体差や、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比が良好な精度の高い測定データが得られるようにしている。

図３は、センサユニット１２の分解斜視図である。センサユニット１２は、流路１６が形成される流路部材４１と、上面に金属膜１３が形成されたプリズム１４と、流路部材４１を、プリズム１４の上面と接合させた状態で保持する保持部材４２と、保持部材４２の上方に配置される蓋部材４３とからなる。

金属膜１３は、プリズム１４の上面に、例えば、蒸着によって形成される。金属膜１３は、流路部材４１に形成された複数の流路１６と対向するように短冊状に形成されており、その上面には、各流路１６に対応する部位に、リンカー膜２２が配置される。また、プリズム１４の長手方向の両側面には、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る。流路部材４１の底面４１ｂは、プリズム１４の上面と対向する対向面であり、流路部材４１は、その底面４１ｂとプリズム１４の上面とが圧接した状態で保持される。こうして、流路部材４１、金属膜１３およびプリズム１４が一体的に組み付けられて、センサユニット１２が完成する。

また、プリズム１４の短辺方向の両端部には、突部１４ｂが設けられている。この突部１４ｂは、センサユニット１２を収納するホルダ５２（図３参照）の内壁と係合してその収納位置を位置決めするためのものである。

プリズム１４の素材としては、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が用いられる。

保持部材４２の上部には、各流路１６の出入口１６ａ，１６ｂに対応する位置に、ピペット２６ａ，２６ｂの先端が進入する受け入れ口４２ｂが形成されている。受け入れ口４２ｂは、ピペットから吐出される液体が各出入口１６ａへ導かれるように、漏斗形状をしている。保持部材４２が流路部材４１を挟み込んでプリズム１４と係合すると、受け入れ口４２ｂの下面は、出入口１６ａ，１６ｂと接合して、受け入れ口４２ｂと流路１６とが連結される。

また、これら各受け入れ口４２ｂの両脇には、円筒形のボス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を位置決めするためのものである。蓋部材４３は、受け入れ口４２ｂおよびボス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。

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内の液体の蒸発を防止する。蓋部材４３は、弾性部材、例えば、ゴムやプラスチックで形成されており、各受け入れ口４２ｂに対応する位置に、十字形のスリット４３ｂが形成されている。蓋部材４３は、流路１６内の液体の蒸発を防止するためのものであるから、受け入れ口４２ｂを覆う必要があるが、受け入れ口４２ｂを完全に覆ってしまっては、ピペットを受け入れ口４２ｂに挿入することができない。そこで、スリット４３ｂを形成することで、ピペットの挿入を可能とするとともに、ピペットを挿入していない状態では、受け入れ口４２ｂが塞がれるようにしている。スリット４３ｂは、ピペットが押し込まれると、スリット４３ｂの周辺が弾性変形して、スリット４３ｂの口が大きく開いて、ピペットを受け入れる。そして、ピペットを抜くと、弾性力によってスリット４３ｂが初期状態に復帰して、受け入れ口４２ｂを塞ぐ。

流路部材４１は長尺状をしており、３つの流路１６が、その長手方向に沿って配列されている。なお、本例では、流路１６の数が３つの例で説明したが、もちろん、流路１６の数は、３つに限らず、１つまたは２つであってもよいし、４つ以上でもよい。

また、図示しないが、このセンサユニット１２には、個々のユニットを識別できるように各ユニット毎の識別ＩＤなどの情報を含むバーコードが記録されている。こうした識別ＩＤは、例えば、測定結果のデータ管理に用いられる。

図３に示すように、ＳＰＲ測定機１１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、これらの各部が筐体７５に収容されている。センサユニット１２は、ホルダ５２に収納された状態で、ＳＰＲ測定機１１にセットされる。ホルダ５２内の複数のセンサユニット１２は、順次、測定ステージ７４に送られる。この測定ステージ７４において、上述した、試料溶液とリガンドとの接触、ＳＰＲ検出によるリガンドと試料との結合状況の測定、結合物質の回収が行われる。

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、固定済みのセンサユニット１２が収納されたホルダ５２を載置するプレート７８とからなる。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方向へ移動させることにより、ホルダ５２内の各センサユニット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へ運ぶ。

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保持するハンドリングヘッド８２とからなる。
ホルダ５２の底部は開口になっており、また、プレート７８も、その開口に対応する位置が中空になっている。押し上げ機構８１は、プレート７８の下方から上昇して、プレート７８を通過し、ホルダ５２の開口へ進入してセンサユニット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。

ハンドリングヘッド８２は、センサユニット１２を挟み込む１対の爪を備えており、この爪でセンサユニット１２を掴んで保持する。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を掴み、それを保持した状態でＹ方向へ移動して、センサユニット１２を測定ステージ７４へ運ぶ。また、ハンドリングヘッド８２は、使用済みのセンサユニット１２を、測定ステージ７４からピックアップ位置へ運び、ホルダ５２上でリリースしてホルダ５２へ戻す。

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３３とが配置されている。測定ステージ７４には、断面が略三角形の取り付け台９０が設けられており、照明部３２と検出器３３は、この取り付け台９０の対向する各斜面にそれぞれ取り付けられる。ハンドリングヘッド８２によってピックアップ位置から運ばれてきたセンサユニット１２は、その底面が取り付け台９０の頂上に設けられたガイドレールと嵌合することによって進路をガイドされながら測定ステージ７４へ運ばれる。

センサユニット１２は、上述したとおり、複数のセンサセル１７を有しており、結合物質の回収は、各センサセル１７毎に行われる。測定ステージ７４では、センサユニット１２を各センサセル１７の配列ピッチでＹ方向に移動させることにより、各センサセル１７を、照明部３２の光路上の測定位置に順次進入させる。

測定ステージ７４の傍らには、テーブル８９が設けられており、このテーブル８９上には、複数のウエルプレート８８が載置される。各ウエルプレート８８は、複数のウエル状の升がマトリックスに配列された液体収納容器である。これらのウエルプレート８８は、リガンドと接触させる試料溶液を収納する試料溶液収納容器、流路１６から吸引して排出した廃液を収容する廃液回収容器、リガンドと結合した結合物質を回収する結合物質回収容器、バッファや溶出液を収納する収納容器として使用される。

ヘッド移動機構７３は、分注ヘッド２６を、Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向に移動させながら、測定ステージ７４にあるセンサユニット１２や、各ウエルプレート８８が載置されるテーブル８９の位置に移動する。分注ヘッド２６は、ウエルプレート８８にアクセスして、液体を吸引し、これを保持した状態で、測定ステージ７４に移動して、測定対象となるセンサセル１７に液の注入を行うとともに、センサセル１７から液を吸引して、吸引した液体を、ウエルプレート８８に運ぶ。

各ピペット２６ａ，２６ｂのノズルの先端には、ピペットチップが交換可能に取り付けられる。図示しないが、ＳＰＲ測定機１１には、分注ヘッド２６がアクセス可能な位置に、交換用ピペットチップを収容するピペットチップ保管部と、使用済みのピペットチップを回収するピペットチップ回収部とが設けられている。ピペットチップは、液体と直接接触するので、このピペットチップを介して異種の液体の混液が生じないように、使用する液体毎に交換される。ピペットチップは、ノズルの先端に嵌合により取り付けられる。また、各ピペット２６ａ，２６ｂには、ノズルからピペットチップをリリースするリリース機構が設けられており、ピペットチップの交換が自動的に行われるようになっている。ピペットチップを交換する際には、分注ヘッド２６は、まず、使用済みのピペットチップをピペットチップ回収部でリリースし、この後、ピペットチップ保管部にアクセスして未使用のピペットチップをピックアップする。

データ解析機９１は、例えば、パーソナルコンピュータなどで構成されており、検出器３３から出力される測定データを受信して記録するとともに、その測定データに基づいてデータの解析を行う。このデータ解析により、センサユニット１２の各センサセル１７毎に、リガンドと試料とが結合したか否かが判定される。データ解析機９１には、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などのデータストレージデバイスが設けられており、前記判定結果は、このデータストレージデバイスに記録される。

また、データ解析機９１は、ＳＰＲ測定機１１のコントロールユニットとしても機能する。データ解析機９１は、前記判定結果に応じて、分注ヘッド２６をコントロールして、各センサセル１７から吸引した液体に結合物質が含まれている場合には、分注ヘッド２６を、結合物質回収容器となるウエルプレート８８に運び、結合物質を含む液体を回収する。他方、各センサセル１７から吸引した液体に結合物質が含まれていない場合には、分注ヘッド２６を、廃液回収容器となるウエルプレート８８に運び、吸引した液体をその容器に収納する。

以下、上記構成による作用について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。リガンドを固定済みのセンサユニット１２をホルダ５２に収容して、ＳＰＲ測定機１１のプレート７８にセットする。ホルダ５２内の各センサユニット１２は、ピックアップ機構７２によって、ピックアップされて、測定ステージ７４に運ばれる。測定ステージ７４に運ばれたセンサユニット１２は、まず、１つの目のセンサセル１７が測定位置に挿入される。

センサセル１７が測定位置に挿入されると、ＳＰＲ測定が開始される。ＳＰＲ測定が開始された後、分注ヘッド２６は、テーブル８９に移動して、一方のピペット２６ａでウエルプレート８８から試料溶液を吸引し、測定位置にあるセンサセル１７へ試料溶液を注入する。試料溶液は、センサセル１７内で所定時間滞留される。こうして、試料溶液をリガンドと接触させる。この後、他方のピペット２６ｂによって試料溶液を吸引してセンサセル１７から排出する。排出された試料溶液は、廃液回収用のウエルプレート８８に運ばれる。このように、分注ヘッド２６によって、試料溶液をセンサセル１７に注入して、試料溶液とリガンドとを接触させるので、従来のように、チューブを経由して流路へ試料溶液を連続的に送液する方法と比較して、試料溶液が少なくて済む。

次に、分注ヘッド２６は、一方のピペット２６ａによってバッファをセンサセル１７へ注入し、他方のピペット２６ｂによって注入したバッファを吸引してセンサセル１７から排出する。これにより、試料溶液に含まれる試料のうち、リガンドと結合しない非結合物質がバッファとともにセンサセル１７から排出される。排出された非結合物質を含むバッファは、廃液回収用のウエルプレート８８に回収される。

このバッファが送液された後、ＳＰＲ測定が終了する。データ解析機９１は、測定データに基づいて、注入した試料のうち、リガンドと試料との結合の有無を判定する。そして、リガンドと試料との結合が無い場合には、回収を行わずに、１つのセンサセル１７の処理を終了する。

他方、リガンドと結合した結合物質が有る場合には、分注ヘッド２６は、一方のピペット２６ａによって溶出液をセンサセル１７へ注入する。溶出液がセンサセル１７に注入されると、リガンドから結合物質が解離される。他方のピペット２６ｂは、結合物質を、溶出液とともに吸引してセンサセル１７から排出する。そして、分注ヘッド２６は、結合物質回収用のウエルプレート８８に結合物質を回収する。

１つのセンサセル１７の処理が終了すると、センサユニット１２を移動して、次のセンサセル１７を測定位置に挿入し、上記手順が実行される。１個のセンサユニット１２の各センサセル１７の処理が終了した場合には、ハンドリングヘッド８２によって処理済みのセンサユニット１２がホルダ５２に戻されて、未処理のセンサユニット１２が測定ステージ７４に運ばれて、上記手順が実行される。こうして回収された結合物質は、質量分析計に送られて、同定，解析が行われる。

このように、センサユニット１２に流路部材４１を設けて、１回使用した流路部材４１を処分可能にするとともに、流路１６への液体の注入や排出を、分注ヘッド２６によって行うようにしているので、流路部材を測定装置に設け、チューブなどを用いてその流路部材に液体を送液する従来の方法と比較して、流路部材などの洗浄の手間が省けるため、処理効率が向上する。

上記実施形態では、ＳＰＲ測定機１１を結合物質を回収する回収装置として使用して、ＳＰＲ測定によりリガンドと試料との結合の有無を判定し、リガンドと結合した試料のみ回収を行うようにしているが、質量分析によって結合物質の有無は調べることができので、ＳＰＲ測定による結合の有無の判定を行わなくてもよい。そのような場合には、例えば、図４に示す回収装置１０１を使用して試料が回収される。

回収装置１０１は、筐体のベースとなる筐体ベース１０２上に、複数のセンサユニット１２を載置する載置スペース１０３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１０３に載置された状態で、試料溶液のリガンド固定済みのリンカー膜２２への送液と、結合物質の回収とが行われる。したがって、載置スペース１０３は、結合物質を回収するステージとなる。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１０３にセットされる。載置スペース１０３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１０４が設けられている。

筐体ベース１０２上には、流路１６へ注入する種々の液体（試料溶液、バッファ，溶出液など）を保管する複数の液体収納容器１０５が設けられている。また、筐体ベース１０２上には、結合物質回収容器や廃液回収容器として用いられるウエルプレート１０６が設けられている。

また、回収装置１０１には、ヘッド本体にピペット対１０８を３組連装した分注ヘッド１０９が設けられている。この分注ヘッド１０９は、ヘッド移動機構１１０によって、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向に移動自在に設けられている。この分注ヘッド１０９が、載置スペース１０３上の複数のセンサユニット１２、ウエルプレート１０６、液体収納容器１０５の各部にアクセスして、センサユニット１２への液体（試料溶液，バッファ，溶出液）の注入や排出と、排出した液体のウエルプレート１０６への回収を行う。分注ヘッド１０９には、ピペット対１０８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つのセンサセル１７に対して同時に液体の注入と排出を行うことができる。また、符合１１１は、ピペットチップ１１２を保管するピペットチップ保管部１１３である。

この回収装置１０１は、リガンドと試料との結合の有無を調べることができないため、ウエルプレート１０６に回収された回収液には、結合物質が含まれているものと、含まれていないものが混在する。これらの回収液は、すべて質量分析計に送られる。そして、質量分析によって、結合物質の有無が調べられるとともに、結合物質が有る場合には、その同定と解析とが行われる。

上記実施形態では、ＳＰＲ測定機１１及び回収装置１０１のいずれかを使用して、試料溶液の注入から、結合物質の回収までを行っているが、これら２つの装置で処理を分担してもよい。例えば、センサユニット１２をＳＰＲ測定機１１にセットして、試料溶液の注入と、リガンドと試料との結合の有無の検出とを行い、結合有りと判定されたセンサユニット１２を回収装置１０１に移動して、結合物質の回収を行う。こうすればより処理効率が上がるので、センサユニット１２の数が多い場合には有効である。また、ＳＰＲ測定機１１と回収装置１０１との間で、センサユニット１２の移動とともに、測定データの受け渡しを行い、回収装置１０１が、この測定データに基づいて、結合有りのセンサユニット１２と、結合無しのセンサユニット１２とを識別して、回収を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、センサユニットに複数の流路を設けた例で説明したが、流路は１つでもよい。１個の流路から回収する結合物質の回収量を増やすためには、試料が結合するリンカー膜の面積を多くするとよい。そこで、図５に示すセンサユニット１２０のように、流路１２１の対向部分１２１ａの長さを、上記センサユニット１２の流路１６の対向部分１６ｃよりも長くするとともに、この対向部分１２１ａと対面する領域のほぼ全域に、リンカー膜１２２を設けるとよい。このセンサユニット１２０の流路部材１２３の長手方向の長さは、例えば、上記センサユニット１２の流路部材４１の長さと同じである。流路部材１２３の両端部付近に、それぞれ出入口１２１ｂが１つずつ設けられており、対向部分１２１ｃは、各出入口１２１ｂの間隔にほぼ等しい長さを持っている。リンカー膜１２２は、対向部分１２１ｃの長さに対応して細長形状をしている。リガンドは、リンカー膜１２２の全面に固定される。

ＳＰＲ信号を測定する測定ポイントは、例えば、リンカー膜１２２のうち、一方の出入口１２１ｂよりに設定される。この測定ポイントのうち、ａｃｔ信号を測定するａｃｔ領域は、リンカー膜１２２の端部に設定され、ｒｅｆ信号を測定するｒｅｆ領域は、リンカー膜１２２から外れた位置（リンカー膜１２２が無い位置）に設定される。もちろん、ｒｅｆ領域は、リンカー膜１２２上にあってもよいが、その場合には、上述したとおりリガンドが結合しないように表面処理（結合基を失活させる）が施される。

こうして、対向部分１２１ａに対面する領域のほぼ全域にリンカー膜１２２を形成することで、面積が多くなるので、結合物質の結合量及び回収量が増加する。なお、便宜上、保持部材や蓋部材等を図示していないが、センサユニット１２と同様に、流路部材１２３とプリズム１４とは、保持部材によって一体的に組み付けられる。

また、本実施形態では、センサ面上にＳＰＲを発生させて、そのときの反射光の減衰を検出するＳＰＲセンサを利用して、リガンドと試料との結合の有無を測定する例で説明しているが、ＳＰＲセンサに限らず、全反射減衰を利用する他のセンサを用いてもよい。全反射減衰を利用するセンサとしては、ＳＰＲセンサの他に、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。この反射光の減衰を検出することにより、前記センサ面上の反応が測定される。

また、全反射減衰を利用した測定を行わない場合には、リガンド固定ユニットとして、全反射減衰を利用するセンサを用いなくてもよい。この場合には、リンカー膜（リガンド固定膜）が形成される支持体は、プリズムでなくてもよく、その支持体に単に流路部材を取り付けたリガンド固定ユニットを使用してもよい。

センサユニットとＳＰＲ測定機の説明図である。 センサユニットの分解斜視図である。 ＳＰＲ測定機の構成図である。 リガンド回収手順を示すフローチャートである。 回収装置の構成図である。 長い流路を持つセンサユニットの説明図である。

符号の説明

１１ ＳＰＲ測定機
１２ センサユニット
１３ 金属膜
１３ａ センサ面
１６ 流路
１７ センサセル
２２ リンカー膜
２６ 分注ヘッド
２６ａ，２６ｂ ピペット
３１ 測定部
７４ 測定ステージ
９１ データ解析機
１０１ 回収装置

Claims (9)

1. リガンドを固定したリガンド固定膜に、試料を含む試料溶液を接触させ、この接触により前記リガンドと結合した試料を、結合物質として回収する結合物質回収方法において、
   リガンド固定膜が形成される支持体と、前記リガンド固定膜へ前記試料溶液を送液する流路が形成された流路部材とが一体的に組み付けられたリガンド固定ユニットと、前記流路の端部に形成された出入口から前記試料溶液の注入と排出とを行うピペットを備えた分注ヘッドとを用い、
   前記分注ヘッドによって前記流路へ前記試料溶液を注入して前記リガンド固定膜へ送液する試料溶液送液ステップと、
   前記分注ヘッドによって前記流路へ溶出液を注入して前記リガンド固定膜へ送液して、前記試料のうち、前記リガンドと結合した結合物質を前記リガンド固定膜から解離させる結合物質解離ステップと、
   前記分注ヘッドによって前記流路から前記溶出液を吸引することにより、前記溶出液とともに前記結合物質を前記流路から排出し、前記結合物質を回収容器へ回収する結合物質回収ステップとからなることを特徴とする結合物質回収方法。
2. 前記リガンド固定膜へ前記試料溶液を送液した後、前記溶出液を注入する前に、前記分注ヘッドによって前記流路へバッファを注入することにより、前記試料のうち、前記リガンドと結合しない非結合物質を、前記バッファとともに前記流路から排出する非結合物質除去ステップを含むことを特徴とする請求項１記載の結合物質回収方法。
3. 前記リガンド固定ユニットは、前記支持体として透明な誘電体が使用されるとともに、この誘電体の上面に形成された薄膜の表面に前記リガンド固定膜が形成されており、前記誘電体を通じて前記薄膜の裏面に全反射条件を満たすように光を入射させたときに、前記リガンドと前記試料との反応状況に応じて、その反射光が全反射減衰を生じる減衰角が変化するセンサユニットであることを特徴とする請求項１又は２記載の結合物質回収方法。
4. 前記試料溶液を前記リガンド固定膜へ送液した後、前記反射光の減衰状況を測定する測定ステップを含み、この測定ステップの測定結果に基づいて前記リガンドと前記試料との結合の有無を調べて、前記結合が有る場合のみ、前記結合物質回収ステップを実行することを特徴とする請求項３記載の結合物質回収方法。
5. 前記センサユニットを第１ステージにセットして、前記試料送液ステップから前記測定ステップまでを実行し、前記結合が有る場合には、前記センサユニットを前記第１ステージとは異なる第２ステージへ移動して、前記結合物質回収ステップを実行することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の結合物質回収方法。
6. 前記第１ステージは、前記測定を行うための測定手段が設けられた測定装置に設けられており、前記第２ステージは、前記測定装置とは別の筐体を持つ結合物質回収装置に設けられていることを特徴とする請求項５記載の結合物質回収方法。
7. リガンドを固定したリガンド固定膜に、試料を含む試料溶液を接触させ、この接触により前記リガンドと結合した試料を結合物質として回収する結合物質回収装置において、
   リガンド固定膜が形成される支持体と、前記リガンド固定膜へ前記試料溶液を送液する流路が形成された流路部材とが一体的に組み付けられたリガンド固定ユニットが着脱自在にセットされるステージと、
   前記ステージ、前記試料溶液を含む液体を収納する液体収納容器、前記流路から排出した前記液体を回収する液体回収容器の各部にアクセス可能であり、前記液体の吸引と吐出とを行うピペットを備えた分注ヘッドとを有することを特徴とする結合物質回収装置。
8. 前記リガンド固定ユニットは、前記支持体として透明な誘電体が使用されるとともに、この誘電体の上面に形成された薄膜の表面に前記リガンド固定膜が形成されており、前記誘電体を通じて前記薄膜の裏面に全反射条件を満たすように光を入射させたときに、前記リガンドと前記試料との反応状況に応じて、その反射光が全反射減衰を生じる減衰角が変化するセンサユニットであることを特徴とする請求項７記載の結合物質回収装置。
9. 前記センサユニットに前記光を照射する光源と、前記反射光を受光してその検出信号を出力する検出器とからなり、前記リガンドと前記試料との結合の有無を調べるための測定データを得る測定部を備えたことを特徴とする請求項８記載の結合物質回収装置。
   

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