JP2007064942A - 分注装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一対のピペットを液吸引時と測定時とで選択的に下降させる。
【解決手段】 ピペット対は、液吸引時及び測定時に用いる吸引・吐出用ピペット３０と、測定時のみに用いる吸引用ピペット３５とで構成されている。吸引・吐出用ピペット３０は第１ヘッド１０１に設けられ、また、吸引用ピペット３５は第２ヘッド１０２に設けられている。第１ヘッド１０１は保持部１１１に対して昇降自在に、また第２ヘッド１０２は第１ヘッド１０１に対して昇降自在に設けられている。液吸引位置では、阻止棒１４１によって第２ヘッド１０２の下降が阻止され、第１ヘッド１０１のみが下降する。測定時には、阻止棒が配されていないため、第１ヘッド１０１の下降に追従して第２ヘッド１０２も下降する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、液体の吸引と吐出とを行うノズルが設けられた分注ヘッドを備えた分注装置に関するものである。

例えば、タンパク質やＤＮＡなどの生化学物質の相互作用を調べたり、薬品のスクリーニングを行う場合において、試料の反応を測定する測定装置として、全反射減衰を利用した測定装置が知られている。

全反射減衰を利用した測定装置は、透明な誘電体上に形成された薄膜の一方の面であるセンサ面上において試料の反応を生じさせ、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光を入射させ、その反射光の減衰状況を検出することにより前記反応を測定する。こうした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測定装置という）がある。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。

ＳＰＲ測定装置は、透明な誘電体上に形成された薄膜として金属膜を使用し、この金属膜の一方の面をセンサ面として、このセンサ面にＳＰＲを発生させ、そこで生じる物質の反応状況をＳＰＲを検出することにより測定する。

金属膜のセンサ面の裏面から、全反射条件を満足するように（臨界角以上の入射角で）光を照射すると、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がエバネッセント波と呼ばれる。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化学反応が生じると、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。

生化学分野の実験や研究においては、タンパク質、ＤＮＡ、薬品などが、リガンドやアナライトとして使用される。例えば、薬品のスクリーニングを行う場合には、リガンドとして、タンパク質などの生体物質を使用し、このセンサ面にアナライトとなる複数種類の薬品を接触させて、それらの相互作用を調べる。

下記特許文献１に記載のＳＰＲ測定装置は、金属膜に光を入射させるための光学系として、Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ配置を採用している。Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ配置では、例えば、透明な誘電体であるガラス基板上に金属膜が形成されたセンサを用い、前記金属膜の光入射面と対向するように前記ガラス基板とプリズムとが接合される。プリズムは、前記光入射面に向けて全反射条件を満足するように照射された光を集光する。センサ面には、リガンドが固定されるとともに、センサ面と対向する位置には、アナライトを溶媒に溶かしたアナライト溶液を流す流路が配置される。この流路にアナライト溶液を送液して、アナライトとリガンドとを接触させ、そのときの反射光の減衰を検出することによりそれらの相互作用が測定される。

測定を行う際には、まず、流路へバッファが注入されてセンサ面へ送液される。この状態で信号測定が開始される。この後、アナライト溶液が注入される。流路内にあるバッファは、注入されたアナライト溶液によって押し出されて排出口から排出される。そして、所定時間アナライト溶液を流路内に滞留させた後、再度バッファを注入し、信号測定を終了させる。これにより信号のベースラインの検出から、アナライトとリガンドの結合反応から脱離に至るまでの信号検出を行うことができる。

センサ面へのアナライト溶液の送液方法としては、ピペットを備えた分注装置を用いて供給している。ピペットは、比較的、流路の注入口への着脱が容易であり、着脱を繰り返して多数のセンサへのアクセスを行うという場合に適している。

流路は、略Ｕ字状に刳り貫いて形成されており、その両端が穴となって上面に露呈している。分注装置は、流露の両端のピッチで配列した少なくとも２つのピペットを持っている。一方のピペットは、アナライト溶液を保存したウエルプレート（保存用容器）からアナライト溶液を吸引するとともに吸引したアナライト溶液を流路に吐出するためのものであり、また、他方のピペットは、予め流路に注入したバッファを吸引するためのものである。分注装置で流路内に液体を送り込む際には、両方のピペットの先端を流路の両端穴に挿入し、一方のピペットでアナライト溶液を吐出すると同時に、他方のピペットでバッファを吸引する。

ところで、分注装置としては、一対のピペットを持つピペットヘッドと、そのピペットヘッドを移動させるヘッド移動機構とを備えたものが知られている（特願２００４−２８７６１５）。ヘッド移動機構としては、直交座標型や多関節型などのロボットを使用することができる。このため、ウエルプレートからアナライト溶液を吸引する吸引位置と測定位置とにピペットヘッドをアクセスする精度を高めることができる。

ところで、ピペットヘッドでウエルプレートからアナライト溶液を吸引するときには、一方のピペットをウエルプレートの開口部に挿入するだけでよく、他方のピペットヘッドは開口部に挿入する必要はない。双方のピペットを同じように下降させると、使用しない方の他方のピペットが他の物にぶつかったりするため、ウエルプレートに特種な工夫が必要なり、一般的なウエルプレートを用いることができない。そこで、ピペットヘッドに、一対のピペットを個別に昇降させる昇降機構が設けられている。
特開平６−１６７４４３号公報

しかしながら、一対のピペットを個別に昇降させる機構をピペットヘッドに設けると、構造が複雑になり、ヘッド自体が大型化する。また、個別に昇降用のモータが必要になるため高価なものになってしまう。さらに、ピペットヘッドが重くなるため、そのヘッドを移動させる速度が低下して作業効率が落ちるおそれがある。

本発明は、ヘッドの大型化を防ぎ、ローコストで吐出用のピペットと吸引用のピペットとを個別に昇降させることができる分注装置を提供することを目的とする。

本発明は、吸引・吐出ピペットと吸引用ピペットとの一対のピペットを備えた分注装置である。吸引・吐出ピペットは、液吸引位置に移動したときには、前記液吸引位置に配したウエルプレートに複数設けたウエルの開口部に先端が挿入され、挿入後に各ウエルに収容した試料を含む試料溶液を吸引するとともに、液吸引後に測定位置に移動したときには、前記測定位置にセットしたセンサユニットの内部に設けた流路に繋がる出入口のうちの入口に先端が挿入され、挿入後に前記試料溶液を前記入口から吐出して、前記試料の反応を検出するために前記流路に設けたセンサ面に前記試料溶液を送液する。

吸引用ピペットは、前記測定位置に移動したときに、前記出口に挿入され、前記流路に予め注入されている溶液を吸引する。液吸引位置に配するウエルプレートは、マトリックス状（縦横状）に液を収容するウエル（枡）を複数設けた一般的なものを用いる。一対のピペットやセンサユニットの出入口もウエル列のピッチに合わせて作ってある。このウエルプレートに向けて両方のピペットを下降させると、使用しない方の吸引用ピペットが使用しないウエルの開口部に入り込んでピペットの先端に付着する雑菌などにより使用しない試料溶液を汚染するおそれもある。よって、吸引用ピペットを残して吸引・吐出用ピペットのみを下降する必要がある。

そこで、本発明の分注装置には、前記吸引・吐出用ピペットを保持する第１ヘッドと；前記吸引用ピペットを保持する第２ヘッドと；前記第１ヘッドを昇降自在にガイドする固定の第１ガイド機構と；前記吸引・吐出用ピペットの先端を下降させる下降位置とこれから上方に退避する退避位置との間で前記第１ヘッドを移動させる駆動機構と；前記第１ヘッドに設けられており、前記第２ヘッドを前記第１ヘッドに対して昇降自在にガイドする第２ガイド機構と；前記第１ヘッドに設けられており、前記吸引・吐出用ピペットに対して前記吸引用ピペットの先端が同じ高さになる位置で前記第２ヘッドの一部が当接して前記第１ヘッドに対する前記第２ヘッドの下降を阻止するストッパと；前記一部が前記ストッパに当接する方向に向けて前記第２ヘッドを付勢する付勢手段と；を備えたものである。

センサユニットとしては、複数の流路を備えたタイプがある。このタイプでは、流路が一方向に所定間隔離して設けられている。そこで、吸引・吐出用ピペットと吸引用ピペットとを複数設けてもよい。この場合も、吸引・吐出用ピペットと吸引用ピペットとを配列順が交互で、かつセンサユニットの出入口と同じピッチで一列に配すればよい。

測定位置では、第１及び第２ヘッドを一緒に下降させる。このとき、第１及び第２ヘッドの互いが付勢手段の付勢により当接した状態になっているから、吸引・吐出用ピペットの先端と吸引用ピペットの先端とが同じ高さ位置になっている。したがって、この状態で駆動手段を駆動して第１ヘッドを下降位置に下降させることで、第２ヘッドも第１ヘッドと一緒に下降し、よって、吸引・吐出用ピペットがセンサユニットの入口に、また吸引用ピペットが出口にそれぞれ挿入される。

測定位置にアクセスする前には、液吸引位置にアクセスされる。液吸引位置には、ウエルプレートが配されている。このウエルプレートには、吸引・吐出用ピペットのみを挿入させる。そこで、液吸引位置には、第２ヘッドに係合して第２ヘッドの下降を阻止する阻止手段を備えている。なお、第２ヘッドに係合して第２ヘッドの下降を阻止する阻止位置と、第２ヘッドの係合を解除する解除位置との間で移動自在な阻止手段を分注装置に設けても良い。

本発明では、吸引・吐出用ピペットを保持し、昇降自在な第１ヘッドと、吸引用ピペットを保持する第２ヘッドとを備え、第１ヘッドに対して第２ヘッドを昇降自在に設けたから、１つの駆動源で駆動させることができ、小型化及びローコスト化を図ることができる。また、阻止手段を備えた発明では、両方のピペットを一緒に下降させる場合と、一方のピペットのみを下降させる場合とを、択一的に選択することが可能となる。また、阻止手段はメカ的であるため、ローコストである。しかも、阻止手段を分注装置のヘッドではなく、液挿入位置に配したから、ヘッドが軽くなり、ヘッドの移動速度を従来通りに維持することができる。

図１に示すように、ＳＰＲを利用した測定方法は、大きく分けて、固定工程と、測定処工程（データ読み取り工程）と、データ解析工程との３つの工程からなる。ＳＰＲ測定装置は、固定工程を行う固定機１０と、測定工程を行う測定機１１と、測定機１１によって得られたデータを解析するデータ解析機９１（図４参照）からなる。

測定は、ＳＰＲセンサであるセンサユニット１２を用いて行われる。センサユニット１２は、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、リガンドやアナライトが送液される流路１６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、５００オングストロームである。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、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、液体を注入する注入口（入口）１６ａと、それを排出する排出口（出口）１６ｂとを持っている。流路１６の管径は、例えば、約１ｍｍ程度であり、注入口１６ａと排出口１６ｂの間隔は、例えば、約１０ｍｍ程度である。

また、流路１６の底部は、開放されており、この開放部位はセンサ面１３ａによって覆われて密閉される。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（図２参照）。

固定工程は、センサ面１３ａにリガンドを固定する工程である。固定工程は、センサユニット１２を固定機１０にセットして行われる。固定機１０には、１対のピペット１９ａ，１９ｂからなるピペット対１９が設けられている。ピペット対１９は、各ピペット１９ａ，１９ｂが、注入口１６ａと排出口１６ｂのそれぞれに挿入される。各ピペット１９ａ，１９ｂは、それぞれが流路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。このピペット対１９を用いて、注入口１６ａから、リガンドを溶媒に溶かしたリガンド溶液２１が注入される。

センサ面１３ａのほぼ中央部には、リガンドと結合するリンカー膜２２が形成されている。このリンカー膜２２は、センサユニット１２の製造段階において予め形成される。リンカー膜２２は、リガンドを固定するための固定基となるので、固定するリガンドの種類に応じて適宜選択される。

リガンド溶液２１を注入するリガンド固定化処理を行う前に、前処理として、まず、リンカー膜２２に対して、固定用バッファ液を送液してリンカー膜２２を湿らせた後、リンカー膜２２へリガンドが結合しやすくするためにリンカー膜２２の活性化処理が施される。例えば、アミンカップリング法では、リンカー膜２２としてカルボキシメチルデキストランが使用され、リガンド内のアミノ基をこのデキストランに直接共有結合させる。この場合の活性化液としては、Ｎ’−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドヒドロクロリド（ＥＤＣ）とＮ−ヒドロキシコハク酸イミド（ＮＨＳ）との混合液が使用される。この活性化処理の後、固定用バッファによって流路１６が洗浄される。

固定用バッファやリガンド溶液２１の溶媒（希釈液）としては、例えば、各種のバッファ液（緩衝液）の他、生理的食塩水に代表される生理的塩類溶液や、純水が使用される。これらの各液の種類、ｐｈ値、混合物の種類及びその濃度等は、リガンドの種類に応じて適宜決められる。例えば、リガンドとして生体物質を使用する場合には、ｐｈを中性付近に調整した生理的食塩水が使用される場合が多い。しかし、上記アミンカップリング法では、リンカー膜２２は、カルボキシメチルデキストランにより負（マイナス）に帯電するので、このリンカー膜２２と結合しやすいようにタンパク質を陽（プラス）に帯電させるため、生理的とはいえない高濃度のリン酸塩を含む緩衝作用の強いリン酸緩衝溶液（ＰＢＳ：phosphatic−buffered，saline）などが使用される場合もある。

こうした活性化処理及び洗浄が行われた後、センサセル１７へリガンド溶液２１が注入されてリガンド固定化処理が行われる。リガンド溶液２１が流路１６へ注入されると、溶液中で拡散しているリガンド２１ａが徐々にリンカー膜２２へ近づいて、結合する。こうしてセンサ面１３ａにリガンド２１ａが固定される。固定化には、通常、約１時間数程度かかり、この間、センサユニット１２は、温度を含む環境条件が所定の条件に設定された状態で、保管される。なお、固定化が進行している間、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ことが好ましい。こうすることで、リガンドとリンカー膜２２との結合が促進され、リガンドの固定量を増加させることができる。

センサ面１３ａへのリガンド２１ａの固定化が完了すると、前記流路１６からリガンド溶液２１が排出される。リガンド溶液２１は、ピペット１９ｂによって吸い出されて排出される。固定化が完了したセンサ面１３ａは、流路１６へ洗浄液が注入されて洗浄処理が行われる。この洗浄後、必要に応じて、ブロッキング液を流路１６へ注入して、リンカー膜２２のうち、リガンドが結合しなかった反応基を失活させるブロッキング処理が行われる。ブロッキング液としては、例えば、エタノールアミン−ヒドロクロライドが使用される。このブロッキング処理の後、再び流路１６が洗浄される。この後、後述するように、流路１６には、乾燥防止液が注入される。これにより、センサユニット１２は、センサ面１３ａの乾燥が防止された状態で、測定までの間保管される。

測定工程は、センサユニット１２を測定機１１にセットして行われる。測定機１１には、一対のピペット（ピペット対）２６が設けられている。このピペット対２６は、吸引・吐出用ピペット３０と吸引用ピペット３５とで構成されている。このうち吸引・吐出用ピペット３０を用いて、各種の液を吸引し、測定位置で注入口（入口）１６ａから流路１６への各種の液が吐出されて流路１６への注入が行われる。

測定（データ読み取り）工程では、まず、流路１６へ測定用バッファが注入される。この後、アナライトを溶媒に溶かしたアナライト溶液２７が所定量注入される。流路１６内の測定用バッファは、アナライト溶液２７によって押し出されて排出される。アナライト溶液２７を流路１６内で所定時間滞留させ、この後、再び測定用バッファが注入される。排出口（出口）１６ｂから排出された排液（使用済みのアナライト溶液及び測定用バッファ）は、吸引用ピペット３５によって吸引されて回収される。なお、最初に測定用バッファを注入する前に、いったん流路１６の洗浄を行ってもよい。

データの読み取りは、基準となる信号レベルを検出するために、最初に測定用バッファを注入した直後から開始され、アナライト溶液２７の注入後、再び測定用バッファが注入されるまでの間行われる。これにより、基準レベル（ベースライン）の検出、アナライトとリガンドの反応状況（結合状況）、測定用バッファ注入による結合したアナライトとリガンドの脱離までのＳＰＲ信号を測定することができる。

測定用バッファやアナライト溶液２７の溶媒（希釈液）としては、例えば、各種のバッファ液（緩衝液）の他、生理的食塩水に代表される生理的塩類溶液や、純水が使用される。これらの各液の種類、ｐｈ値、混合物の種類及びその濃度等は、リガンドの種類に応じて適宜決められる。例えば、アナライトを溶けやすくするために、生理的食塩水にＤＭＳＯ（ジメチル−スルホ−オキシド）を含ませてもよい。このＤＭＳＯは、信号レベルに大きく影響する。上述したとおり測定用バッファは基準レベルの検出に用いられるので、アナライトの溶媒中にＤＭＳＯが含まれる場合には、そのＤＭＳＯ濃度と同程度のＤＭＳＯ濃度を持つ測定用バッファを使用することが好ましい。

なお、アナライト溶液２７は、長期間（例えば、１年）保管されることも多く、そうした場合には、経時変化によって、初期のＤＭＳＯ濃度と測定時のＤＭＳＯ濃度との間に濃度差が生じてしまう場合がある。厳密な測定を行う必要がある場合には、こうした濃度差をアナライト溶液２７を注入したときの参照信号（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）が行われる。

ここで、参照信号（ｒｅｆ信号）とは、センサ面上に設けられリガンドが固定されない参照領域に対応するＳＰＲ信号であり、リガンドが固定されアナライトとの反応を生じる測定領域の測定信号（ａｃｔ信号）と比較参照される信号である。測定に際しては、前記測定信号と参照信号の２つの信号が検出され、データ解析に際しては、例えば、それら２つのＳＰＲ信号の差分を取り、これ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比の良好な信号が得られるようにしている。

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をセンサセル１７に注入して、このときのＤＭＳＯ濃度変化に応じた、ｒｅｆ信号のレベルと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。

測定部３１は、照明器３２と検出器３３からなる。上述したとおり、リガンドとアナライトの反応状況は、共鳴角（光入射面に対して照射された光の入射角）の変化として顕れるので、照明器３２は、全反射条件を満足する様々な入射角の光を光入射面１３ｂに対して照射する。照明器３２は、例えば、光源３４と、集光レンズ、拡散板、偏光板を含む光学系３６とからなり、配置位置および設置角度は、照明光の入射角が、上記全反射条件を満足するように調整される。

光源３４としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode），ＬＤ（Laser Diode），ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）などの発光素子が使用される。こうした発光素子を１個使用し、この単一光源から１つのセンサセルに向けて光が照射される。なお、複数のセンサセルを同時に測定するような場合には、各センサセルに対して発光素子が１つずつ割り当てられるように、発光素子が複数個並べられて使用される。拡散板は、光源３４からの光を拡散して、発光面内の光量ムラを抑える。偏光板は、照射光のうち、ＳＰＲを生じさせるｐ偏光のみを通過させる。なお、ＬＤを使用する場合など、光源が発する光線自体の偏光の向きが揃っている場合には、偏光板は不要である。また、偏光が揃っている光源を使用した場合でも、拡散板を通過することにより、偏光の向きが不揃いになってしまう場合には、偏光板を使用して偏光の向きが揃えられる。こうして拡散および偏光された光は、集光レンズによって集光されてプリズム１４に照射される。これにより、光強度にバラツキがなく様々な入射角を持つ光線を光入射面１３ｂに入射させることができる。

検出器３３は、光入射面１３ｂで反射する光を受光して、その光強度を検出する。光入射面１３ｂには、様々な角度で光線が入射するので、光入射面１３ｂでは、それらの光線が、それぞれの入射角に応じて様々な反射角で反射する。アナライトとリガンドの反応状況に応じて共鳴角が変化すると、光強度が減衰する反射角も変化する。検出器３３は、例えば、ＣＣＤエリアセンサが使用され、この反射角の変化を、受光面内における反射光の減衰位置の推移として捉える。検出器３３は、こうして得た、反応状況を表す測定データを、データ解析機９１に出力する。データ解析工程では、測定機１１で得た測定データを解析して、アナライトの特性を分析する。

なお、図１では、測定部３１の構成が明確になるように、便宜的に、光入射面１３ｂへの入射光線およびそこで反射する反射光線の向きが、流路１６内の液体の流れ方向と平行になるように、照明器３２および検出器３３を配置した形態で示しているが、本実施形態では、入射光線および反射光線の向きが、前記流れ方向と直交する方向に照射されるように、照明器３２および検出器３３が配置される（図４参照）。もちろん、測定部３１をこの図１に示しているように配置して測定してもよい。

図２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、その底面をプリズム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。

流路部材４１には、上面に注入口１６ａと排出口１６ｂとを露呈した略Ｕ字状の流路１６が、例えば３つ形成されている。流路部材４１は、長尺状をしており、３つの流路１６は、その長手方向に所定間隔離して一列で配されている。この流路１６は、その底面に接合される金属膜１３とともにセンサセル１７（図１参照）を構成する。そのため、流路部材４１は、金属膜１３との密着性を高めるために、弾性部材、例えば、ゴムや、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で形成されている。これにより、流路部材４１の底面をプリズム１４の上面に圧接すると、流路部材４１が弾性変形して金属膜１３との接合面の隙間が埋められて、各流路１６の開放された底部がプリズム１４の上面によって水密に覆われる。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。

プリズム１４には、その上面に、蒸着によって金属膜１３が形成される。この金属膜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る。さらに、この金属膜１３の上面（センサ面１３ａ）には、各流路１６に対応する部位に、リンカー膜２２が形成される。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、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。こうして、流路部材４１、金属膜１３およびプリズム１４が一体化される。

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、複数のセンサユニット１２をホルダに収容する際に、ホルダ内の所定の収納位置に位置決めするためのものである。

保持部材４２の上部には、各流路１６の注入口１６ａに対応する位置に、ピペット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１９ａや吸引・吐出用ピペット３０から吐出される液体が各注入口１６ａへ導かれるように、漏斗形状をしている。また、各流路１６の排出口１６ｂに対応する位置には、流路１６を通過して排出口１６ｂから排出された排液を滞留させることが可能な液溜部４２ｄが形成されている。液溜部４２ｄは、排出口１６ｂから排液を一時的に滞留させることでそれがセンサユニット１２の周辺に飛散してしまうことを防止する。この液溜部４２ｄには、固定時には、ピペット１９ｂが挿入され、測定時には吸引用ピペット３５が挿入される。この液溜部４２ｄへ排出された液体は、これらによって吸引されて回収される。

なお、固定工程において、液溜部４２ｄにリガンド溶液を滞留させ、これを流路１６へ逆流させることにより再度センサ面１３ａに送液してもよい。こうすると、流路１６内のリガンド溶液の流動性が高まり固定効率を向上させることができる。

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、注入口１６ａと接合して流路１６の注入口１６ａと接続され、他方、液溜部４２ｄは、排出口１６ｂと接合して排出口１６ｂと接続される。

また、各受け入れ口４２ｂと各液溜部４２ｄ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及びボス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及び液溜部４２ｄ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、受け入れ口４２ｂと液溜部４２ｄ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及び液溜部４２ｄを覆う必要があるが、完全に覆ってしまっては、ピペットを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及び液溜部４２ｄ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及び液溜部４２ｄを塞ぐ。

図３に示すように、固定機１０は、筐体のベースとなる筐体ベース５０上に、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５１で載置された状態で固定工程のすべての処理が施される。したがって、この載置スペース５１は、センサユニット１２に対して固定工程を実行する固定ステージとなる。

センサユニット１２は、ホルダ５２に収納された状態で固定機１０にセットされる。ホルダ５２は、センサユニット１２を複数個（例えば、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を位置決めする嵌合部が設けられている。また、ホルダ５２の底部は、センサユニット１２の両端部を支持する支持部を除いて、開口になっている。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８１（図５参照）が挿入されてセンサユニット１２が押し上げられる。

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。各台座５３上には、ホルダ５２を位置決めする位置決め用のボスが設けられている。

固定機１０には、ピペット対１９を３組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が、載置スペース５１に配列されたセンサユニット１２にアクセスして、液体の注入や排出を行う。ピペットヘッド５４には、ピペットを２個一組としたピペット対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つのセンサセル１７に対して同時に液体を注入（及び排出）することができる。固定機１０には、図示しないコントローラが設けられており、このコントローラによって、各ピペット対１９の吸い込みや吐き出しの動作に関して、そのタイミング、吸い込み量及び吐き出し量などが、ピペットヘッド５４ごとにそれぞれ制御される。

筐体ベース５０には、このピペットヘッド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、キャリッジ、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方向へ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、前記ガイドレール５８を両端で保持し、ガイドレール５８毎、ピペットヘッド５４をＸ方向へ移動させる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の上下左右の位置を制御する。

筐体ベース５０上には、流路１６へ注入する種々の液体（リガンド溶液、洗浄液、固定用バッファ，乾燥防止液，活性化液，ブロッキング液など）を保管する複数の液保管部６１が設けられている。液保管部の数は、使用する液体の種類に応じて決定される。各液保管部６１には、挿入口が６個並べて設けられている。この挿入口の数および配列ピッチは、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められる。ピペットヘッド５４は、センサセル１７へ液体を注入する場合には、各液保管部６１へアクセスして、所望の液体を吸い込み、その後、載置スペース５１へ移動して、センサユニット１２へ注入する。

また、筐体ベース５０上には、新たなピペット６２を保管するピペット保管部６３が設けられている。ピペット対１９を構成するピペットは、ピペットヘッド５４の各ノズルの先端に交換可能に取り付けられており、液体と直接接触するので、異種の液体の混液が生じないように、使用する液体毎に新たなピペット６２と交換される。ピペットヘッド５４には、ピペットのピックアップとリリースを行う機構が設けられており、ピペットの交換が自動的に行われるようになっている。ピペットを交換する際には、ピペットヘッド５４を図示しない廃却部に移動して、ここで、使用済みのピペットをリリースし、その後、ピペット保管部６３にアクセスして未使用のピペット６２をピックアップする。

また、符合６４は、均一な開口部を有する複数のウエルがマトリックスに配列されたウエルプレートであり、ピペットで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して混合液を調整する際に用いられる。このウエルプレート６４は、詳しくは後述するアナライト溶液を保存するウエルプレート８８と同じ形態のものである。

固定を開始する際には、固定機１０の筐体はカバー（図示せず）によって覆われて、載置スペース５１を含む固定機１０の内部は、外部から遮蔽される。固定機１０内の温度は、温度調節器（図示せず）によって調節が可能になっている。センサセル１７にリガンドを注入後、センサ面１３ａへのリガンド２１ａの固定化が完了するまでの間、センサユニット１２は、載置スペース５１上で所定時間保管される。この保管中に、必要に応じて流路１６内のリガンド溶液２１が攪拌される。この間の固定化の進行度合いは、センサユニット１２の環境条件（温度）によって左右される。そのため、温度調節器によって固定機１０の内部温度が所定の温度に保たれる。設定される温度や静置時間などは、リガンド２１ａの種類などに応じて適宜決められる。

固定が完了すると、センサセル１７に対して、バッファ（洗浄液）が注入される。バッファは、センサセル１７をリガンド溶液で満たしたままの状態で、バッファを吸い込んだピペット１９ａをスリット４３ｂへ挿入して、センサセル１７へ注入される。バッファが注入口１６ａから流路へ吐き出されると、流路１６に注入済みのリガンド溶液が排出口１６ｂに向けて押し出されて、排出される。そして、ピペット１９ａの注入動作に連動して吸い込み動作を行うピペット１９ｂによって、排出されるバッファが吸い込まれる。これにより、センサセル１７内の液の置換（入れ替え）が行われる。

そして、洗浄が終了した後、上記と同様の手順によって、センサセル１７に対して、リガンド２１ａの乾燥を防止する乾燥防止液が注入されて、すでに注入済みのバッファと、新たに注入された乾燥防止液との置換が行われる。この置換が終了したセンサユニット１２は、リガンド２１ａが固定されたセンサ面１３ａが乾燥防止液に浸された状態で、ホルダ５２毎、測定機１１へ受け渡される。これにより、測定が開始されるまでの間、リガンドが乾燥してしまうことはない。

乾燥防止液としては、例えば、各種のバッファ液（緩衝液）の他、生理的食塩水に代表される生理的塩類溶液や、純水が使用される。これらの各液の種類、ｐｈ値、混合物の種類及びその濃度等は、リガンドの種類に応じて適宜決められる。この乾燥防止液は、リガンド２１ａの乾燥を防止するためのものであるから、センサ面１３ａ上のリガンド２１ａを浸すだけの量を注入すれば足りるが、蒸発する分を考慮して、少し多めに、例えば、流路１６を満たす程度の量を注入しておくとよい。

図４に示すように、測定機１１は、ホルダ搬送機構７１、ピックアップ機構７２、分注装置１８、及び、測定ステージ７４に配した測定機１１等からなる。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が複数収納されたホルダ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を待機ステージへ運ぶ。待機ステージでは、ホルダ５２内の各センサユニット１２が、長手方向をホルダ搬送機構７１がプレート７８を移動させる方向（Ｘ方向）に対して直交する方向に沿わした姿勢でセットされている。

ピックアップ機構７２は、待機ステージに待機するセンサユニット１２を上方にある挟持位置に向けて押し上げる押し上げ機構７９と、この押し上げ機構７９によって挟持位置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測定ステージ７４に搬送する搬送機構８９とからなる。押し上げ機構７９は、押し上げ部材８１と、押し上げ部材駆動機構８３とからなる。押し上げ部材８１は、押し上げ部材駆動機構８３によって上下方向（Ｚ方向）に昇降する。上述したとおり、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。押し上げ部材８１は、プレート７８を通過して、ホルダ５２の開口へ進入して、下方からセンサユニット１２の底面に向けて上昇し、センサユニット１２を倒れないように保持し、待機ステージから挟持位置まで押し上げる。

搬送機構８９は、ハンドリングヘッド８２、ハンドリングヘッド８２を挟持位置と測定ステージ７４との間で移動する移動機構とから構成されている。移動機構は、ナット８４、ガイド棒８５、ネジ軸８６、モータ９０、位置検出器、及び、制御部９３などで構成されている。ハンドリングヘッド８２は、ヘッド本体８２ａと把持機構９２とを備えている。把持機構９２は、ヘッド本体８２ａに設けられ、センサユニット１２をハンドリングする。モータ９０は、ネジ軸８６を正逆回転する。ネジ軸８６は、Ｘ方向に直交するＹ方向に沿って配されている。ナット８４は、ネジ軸８６の回転によりそのネジのリードに従ってネジ軸８６の軸方向に移動される。このナット８４には、ヘッド本体８２ａが固定されている。ヘッド本体８２ａの回転止めは、Ｙ方向と平行に配した１対のガイド棒８５で行っている。

位置検出器は、図示していないが、ヘッド本体８２ａに設けた遮蔽板と、挟持位置及び測定ステージにそれぞれ設けた馬てい形の光電センサとからなる。各光電センサが遮蔽板を検出することで出力する信号は、制御部９３に送られる。制御部９３は、各光電センサから得られる各信号を監視してモータ９０の駆動を制御するとともに、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、及び、測定部３１の動作が同期するように測定機１１を統括的に制御する。

モータ９０の出力軸には、ロータリエンコーダが取り付けられており、制御部９３は、ロータリエンコーダから得られるパルス信号に基づいて、ヘッド本体８２ａの移動位置を検知することができる。この細かな送り制御は、測定ステージにおいて光電センサで遮蔽板を検出した原点位置から、詳しくは後述する複数の測定位置にヘッド本体８２ａを精度良く送るときに使用される。なお、位置検出手段やロータリエンコーダを用いる代わりに、パルスモータを用い、このモータに送るパルス信号によりモータの回転角、回転方向、及び回転速度などを制御するようにしてもよい。

測定機１１は、照明器３２と検出器３３とで構成されている。照明器３２及び検出器３３は、センサユニット１２へ照射される入射光線およびセンサ面１３ａで反射する反射光線の向きと、センサセル１７の配列方向、すなわち、流路１６の水平部分の流れ方向とが直交するように配置される。

分注装置１８は、分注ヘッド８７と、分注ヘッド８７を移動させるヘッド移動機構７３とで構成されている。分注ヘッド８７は、吸引・吐出用ピペット３０と、吸引用ピペット３５とを持っている。これら吸引・吐出用ピペット３０と吸引用ピペット３５とがピペット対を構成し、分注ヘッド８７には、そのピペット対が３組連装されている。この分注ヘッド８７が、各位置にアクセスして、液体の注入や排出を行う。分注ヘッド８７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つのセンサセル１７に対して同時に液体を注入及び排出することができる。分注ヘッド８７のアクセス可能な位置には、測定用バッファ吸引位置、アナライト溶液吸引位置、測定位置、及び、ピペット交換位置などの位置がある。

測定用バッファ吸引位置には、測定用バッファを収容するウエルプレートが配されている。また、アナライト溶液吸引位置には、アナライト溶液２７を保管するウエルプレート８８が配されている。各位置に配したウエルプレート８８は、マトリックス状に設けた複数のウエルの各列をＸ・Ｙ方向に合わせた向きでセットされている。各ウエルには、溶液が収納されている。例えばアナライト溶液吸引位置に配したウエルプレート８８の各ウエルには、異なる種類のアナライト溶液２７が収容されている。

測定位置にセンサユニット１２が搬送されると、ヘッド移動機構７３は、分注ヘッド８７を測定用バッファ吸引位置又はアナライト溶液吸引位置と、測定位置にあるセンサユニット１２とに運び、測定対象となるセンサセル１７にアクセスして、液の注入及び排出を行う。分注ヘッド８７には、液体の吸引及び吐出を行う一対のノズルが設けられており、一対のノズルの先端にピペット３０，３５が各々交換自在に取り付けられている。測定用バッファ吸引位置又はアナライト溶液吸引位置では、吸引用ピペット３５だけをアクセスして測定用バッファ又はアナライト溶液をウエルプレートから吸引する。測定位置では、吸引・吐出用ピペット３０及び吸引ピペット３５とで測定対象となる特定のセンサセル１７に対して１つずつ液体の注入および排出を行う。

ピペット交換位置には、図示していないが交換用ピペットを収容するピペット保管部が設けられている。液の注入や排出を行った後には、ヘッド移動機構７３が分注ヘッド８７をピペット交換位置に移動してノズルに取り付けられたピペットを新たなものに交換する。この構成は、固定機１０で説明したものと同じ機構であるので詳しい説明を省略する。

前述したとおり、センサユニット１２は、複数のセンサセル１７を持っている。このため、測定ステージ７４では、原点位置から搬送機構８９がセンサユニット１２を、各センサセル１７の配列ピッチでＹ方向に細かく送ることにより、各センサセル１７が照明器３２の光路上の測定位置に順次位置決めされる。

測定の際には、分注ヘッド８７が、ウエルプレート８８にアクセスして、吸引・吐出用ピペット３０で所望のアナライト溶液２７を吸い込み、吸引した吸引・吐出用ピペット３０を測定ステージ７４へ移動して、測定位置にあるセンサセル１７にアナライト溶液２７を注入する。固定機１０から送り出されたセンサユニット１２は、測定機１１に装着され測定が開始されるまでの間、各センサセル１７内に乾燥防止液が収容されている。この乾燥防止液は、測定用バッファが注入されて測定が開始される際に、吸引・吐出用ピペット３０により注入された測定用バッファに押し出されてセンサセル１７から排出され、吸引用ピペット３５によって吸い込まれる。

なお、乾燥防止液を流路１６から排出する際には、測定用バッファの注入を複数回行うことが好ましい。というのは、測定用バッファを１回だけ注入しただけでは、流路１６から乾燥防止液を完全に排出しきれず、乾燥防止液が残留している可能性が高い。測定用バッファの注入回数を増やせば、乾燥防止液を排出する効果が高まり、流路１６内の乾燥防止液の残留量を減らすことができる。

この測定時に、検出器３３によって読み取られた測定データは、データ解析機９１に送信される。データ解析機９１は、この測定データに基づいてアナライトとリガンドの反応状況を分析する。

分注装置１８は、図５に示すように、Ｘ・Ｙ方向移動機構のテーブル１００に固定されている。この分注装置１８は、図６にも詳しく示すように、第１ヘッド１０１、第２ヘッド１０２、第１ガイド機構１０３、駆動機構１０４、及び、第２ガイド機構１０５などで構成されている。前述した分注ヘッド８７は、第１ヘッド１０１と第２ヘッド１０２とで構成される。ヘッド移動機構７３は、Ｘ・Ｙ方向移動機構、第１ガイド機構１０３、駆動機構１０４、及び、第２ガイド機構１０５で構成される。

第１ヘッド１０１には、３本の吸引・吐出用ノズル１０６〜１０８が設けられており、各ノズル１０６〜１０８には吸引・吐出用ピペット３０が各々交換自在に取り付けられている。第１ガイド機構１０３は、第１ヘッド１０１をＺ方向（垂直方向）に移動自在にガイドするものであり、例えば第１ヘッド１０１に設けたスライダ１０９と、スライダ１０９が係合するガイドレール１１０とで構成されている。このガイドレール１１０はＺ方向（垂直方向）に沿わした状態で保持部１１１に固定されている。

駆動機構１０４は、例えばサーボモータ又はステッピィングモータなど与える制御パルスに応じて回転角を制御することができるＺ方向用モータ１１２、そのＺ方向用モータ１１２の駆動が伝達される送り軸１１３、及び、送り軸１１３に係合するキャリア台１１４とで構成されている。キャリア台１１４は、詳しくは図７及び図８にも示すように、第１ヘッド１０１に固定されている。送り軸１１３は前述したガイドレール１１０と平行に配されている。駆動機構１０４は、Ｚ方向用モータ１１２を駆動することで、第１ヘッド１０１を第１ガイド機構１０３のガイド方向に移動して、下降位置と、これから上方に退避した退避位置との間で第１ヘッド１０１を移動させる。

なお、第１ヘッド１０１には遮蔽板１１６が設けられており、この遮蔽板１１６は保持部１１１に設けたセンサ１１９により、第１ヘッド１０１が退避位置に位置したときに検出される。このセンサ１１９からの検出信号は詳しくは後述する制御部に送られ、制御部は前記検出信号を受け取ることでドライバを介してＺ方向用モータ１１２の駆動を停止する。また、下降位置は、測定用バッファ吸引位置、アナライト溶液吸引位置、測定位置、及び、ピペット交換位置においてそれぞれ停止する位置が異なっており、制御部は、各位置にアクセスすることに応じて予め決めたパルス信号をＺ方向用モータ１１２に送ることで各位置で異なる下降位置に分注ヘッド８７を位置決めする。

第２ヘッド１０２には、３本の吸引用ノズル１１５〜１１７が設けられており、各ノズル１１５〜１１７には吸引用ピペット３５が各々交換自在に取り付けられている。第２ガイド機構１０５は、第１ヘッド１０１に対して第２ヘッド１０２をＺ方向（垂直方向）に移動自在にガイドするものであり、例えばスライダ１２０と、スライダ１２０が係合するガイドレール１２１とで構成されている。このガイドレール１２１はＺ方向（垂直方向）に沿わした状態で第１ヘッド１０１に固定されており、また、スライダ１２０は第２ヘッド１０２に固定されている。

なお、図示していないが、第１ヘッド１０１の各吸引・吐出用ノズル１０６〜１０８には吸引・吐出用ポンプが、また、第２ヘッド１０２の各吸引用ノズル１１５〜１１７には吸引用ポンプがそれぞれ接続されており、各ポンプを作動させることでノズル１０６〜１０８，１１５〜１１７を通してピペット３０，３５から溶液を吸引又は吐出する。

図７に示すように、第１ヘッド１０１には、ストッパ１３０が設けられている。このストッパ１３０は、吸引・吐出用ピペット３０に対して吸引用ピペット３５の先端が同じ高さになる位置で第２ヘッド１０２の一部１３１に下方から当接して第２ヘッド１０２の下降を阻止している。また、第１及び第２ヘッド１０１，１０２には、Ｚ方向（高さ方向）において互いを引っ張るように付勢するバネ１３２（付勢手段）が設けられている。バネ１３２は、第２ヘッド１０２を一部１３１がストッパ１３０に当接する方向に向けて付勢する。このバネ１３２の作用により、第１ヘッド１０１が下降しても、ストッパ１３０と一部１３１とが当接した状態で第２ヘッド１０２が第１ヘッド１０１の昇降に追従する。

図８に示すように、第１ヘッド１０１と第２ヘッド１０２には、櫛歯状に入り込んだ部位が形成されており、それら部位にそれぞれノズル１０６〜１０８，１１５〜１１７が取り付けられている。このようにすると、吸引・吐出用ノズル１０６〜１０８と吸引用ノズル１１５〜１１７とを交互に、且つ一列に配置することができる。勿論、吸引・吐出用ノズル１０６〜１０８と吸引用ノズル１１５〜１１７との間隔は、流路１６の注入口１６ａと排出口１６ｂとの間隔に合っており、また、ピペット対２６、すなわち隣り合う吸引・吐出用ノズル１０６〜１０８と吸引用ノズル１１５〜１１７とからなる対の間隔は、隣り合う流路１６の間隔に合っている。さらに、吸引・吐出用ノズル１０６〜１０８の間隔は、ウエルプレート８８の各ウエル８８ａの間隔に合っている（図１３参照）。

前述した測定用バッファ吸引位置、及び、アナライト溶液吸引位置では、吸引・吐出用ピペット３０で溶液を吸引するだけであるので、吸引用ピペット３５、すなわち第２ヘッド１０２を下降させる必要はない。そこで、第２ヘッド１０２には一対の突起１４０が両側に突出して設けられており、また、測定用バッファ吸引位置、及び、アナライト溶液吸引位置には、前記一対の突起１４０に下方から係合する一対の阻止棒１４１が固定して配置されている（図５及び図６参照）。なお、阻止棒１４１が係合する突起１４０としては、突起に限らず、第２ヘッド１０２の凹部などの一部としてもよい。

分注ヘッド８７は、Ｘ・Ｙ方向移動機構のみの移動で測定用バッファ吸引位置、及び、アナライト溶液吸引位置などの液吸引位置に移動してくる。このとき第１ヘッド１０１は、Ｚ方向において退避位置となっており、Ｘ・Ｙ方向の移動が完了すると、固定の阻止棒１４１が突起１４０に下方から係合する。なお、阻止棒１４１は、突起１４０に対して隙間を空けた高さに配置しておいてもよい。この状態で、Ｚ方向用モータ１１２が駆動され、これにより第１ヘッド１０１が下降する。このときには、第２ヘッド１０２が図９に示すように阻止棒１４１により下降が阻止されるので、第１ヘッド１０１のみが下降する。逆に、測定位置では、図１０に示すように、阻止棒１４１が配されていないため、Ｚ方向用モータ１１２を駆動して第１ヘッド１０１を下降させると、それに追従して第２ヘッド１０２も下降する。

保持部１１１は、分注ヘッド８７、第１ガイド機構１０３、第２ガイド機構１０５、及び、駆動機構１０４を一体的に保持する。Ｘ・Ｙ方向移動機構は、保持部１１１をＸ及びＹ方向に同期して移動させる搬送機構であり、Ｘ及びＹ方向用モータを含む。なお、Ｘ・Ｙ方向移動機構は、図面の煩雑化を防ぐために、簡略して記載している。

制御部１５０は、図１１に示すように、吸引・吐出用ポンプ１５１、吸引用ポンプ１５２、Ｘ・Ｙ・Ｚ用モータ１５３、１５４，１１２を、各ドライバ１５６〜１６０を介して個別に制御する。なお、センサ１１９は、第１ヘッド１０１の退避位置を検出するセンサであり、Ｚ方向用モータ１１２の駆動を制御するときに用いる。

以下、上記構成による作用について、図１２に示すフローチャートに従って説明する。固定工程では、センサユニット１２がホルダ５２に収容された状態で、固定機１０の載置スペース５１に載置される。固定工程では、まず、各センサセル１７に固定用バッファを注入して、センサ面１３ａを湿化させる。次に、活性化液を注入してセンサ面１３ａを活性化させる。洗浄後、センサセル１７にリガンド溶液２１を注入して、固定化を開始させる。この状態で、センサユニット１２を載置スペース５１上で所定時間保管される。この間に、リガンド溶液中のリガンド２１ａと、リンカー膜２２との結合が行われて、固定化が進行する。

所定時間経過して固定化が完了すると、洗浄後、ブロッキング処理が行われる。ブロッキング処理が終了すると、洗浄後、センサセル１７へ乾燥防止液が注入される。センサユニット１２は、センサ面１３ａが乾燥防止液に浸された状態で、測定機１１へ送られる。

複数のセンサユニット１２は、ホルダ５２に整列して収容された状態で、測定機１１のプレート７８にセットされる。そして、測定機１１に測定開始指示が与えられると、ホルダ５２がプレート７８にセットされているか否かを確認する。セットされている場合にホルダ搬送機構７１を作動してセンサユニット１２を待機ステージにセットする。

未測定のセンサユニット１２が待機ステージにセットされると、押し上げ部材駆動機構８３が作動して押し上げ部材８１をいったん待機ステージに上昇させて停止する。その後、押し上げ部材駆動機構８３は、再び押し上げ部材８１をさらに上方にある挟持位置に向けて上昇させる。これにより、センサユニット１２は、ハンドリングヘッド８２の一対の爪の間に進入され、この一対の爪で挟持される。その後、センサユニット１２は、ハンドリングヘッド８２により挟持された状態で搬送機構８９により測定ステージ７４へ運ばれる。

測定ステージ７４へ運ばれたセンサユニット１２は、モータ９０の回転角の制御により、Ｙ方向へ細かい精度で移動されて、複数のセンサセル１７のうちの測定対象となるセンサセル１７が測定位置にセットされる。この後、ヘッド移動機構７３の駆動により分注ヘッド８７を測定用バッファ吸引位置に移動する。

この移動は、Ｘ・Ｙ方向移動機構のみの移動で測定用バッファ吸引位置に移動してくる。このとき第１ヘッド１０１は、Ｚ方向において退避位置となっており、Ｘ・Ｙ方向移動が完了すると、固定の阻止棒１４１が突起１４０に下方から係合する。この状態で、Ｚ方向用モータ１１２が駆動され、これにより第１ヘッド１０１が下降する。このとき、第２ヘッド１０２は、図９に示すように、阻止棒１４１により下降が阻止される。

第１ヘッド１０１には、３つの吸引・吐出用ピペット３０が設けられている。第１ヘッド１０１が下降位置に移動すると、図１３に示すように、３つの吸引・吐出用ピペット３０でウエルプレート８８の３つのウエル８８ａにアクセスし、その後に吸引・吐出用ポンプ１５１を作動して吸引・吐出用ピペット３０で吸引・用測定用バッファを吸引する。吸引完了後には、Ｚ方向用モータ１１２を駆動して第１ヘッド１０１を退避位置に戻す。これにより、第２ヘッド１０２の一部１３１に第１ヘッド１０１のストッパ１３０が当接し、吸引・吐出用ピペット３０と吸引用ピペット３５との先端が同じ高さになる状態で第１及び第２ヘッド１０１，１０２が待機する。

その後、ヘッド移動機構７３のＸ・Ｙ方向移動機構が分注ヘッド８７を測定位置に移動し、その後、Ｚ方向用モータ１１２を駆動して第１ヘッド１０１を下降させる。この測定位置には、阻止棒１４１が配されていないため、図１０に示すように、第１ヘッド１０１の下降に追従して第２ヘッド１０２も同時に下降する。これにより、吸引・吐出用ピペット３０と吸引用ピペット３５とが同じ高さを維持して下降し、下降位置でＺ方向用モータ１１２の駆動が停止することで、吸引・吐出用ピペット３０がセンサセル１７の注入口１６ａに挿入され、また、吸引用ピペット３５が排出口１６ｂに挿入される。その後、各ポンプ１５１，１５２が作動して吸引・吐出用ピペット３０から測定用バッファを注入口１６ａに注入し、吸引用ピペット３５で流路１６に注入されている乾燥防止液を吸引して外部に排出する。測定用バッファを流路１６に注入すると、測定部３１が作動して、データ読み取りが開始される。測定用バッファを注入した後には、分注ヘッド８７をピペット交換位置に移動して吸引・吐出用ピペット３０と吸引用ピペット３５との全てのピペットを交換する。

交換後には、分注ヘッド８７をアナライト溶液吸引位置にアクセスする。この位置にも阻止棒１４１が配されているため、第１ヘッド１０１のみが下降して、吸引・吐出用ピペット３０だけがウエル８８ａに挿入されてアナライト溶液２７を吸引する。吸引後には、再び測定位置に移動して今度は第１ヘッド１０１の下降に追従して第２ヘッド１０２も下降する。これにより、吸引・吐出用ピペット３０がセンサセル１７の注入口１６ａに挿入され、また、吸引用ピペット３５が排出口１６ｂに挿入される。その後、各ポンプ１５１，１５２が作動して吸引・吐出用ピペット３０からアナライト溶液を注入口１６ａに注入し、吸引用ピペット３５で流路１６に注入されている測定用バッフォを吸引して外部に排出する。

アナライトがセンサ面１３ａと接触すると、アナライトとリガンドとの相互作用が生じる。所定時間経過した後、吸引・吐出用ピペット３０と吸引用ピペット３５を交換後に、分注ヘッド８７を前述したと同じに動作して、再び測定用バッファが注入されてアナライト溶液が排出される。この後、データ読み取りが終了する。こうして得られた測定データは、検出器３３からデータ解析機９１へ送られて、分析される。こうした測定工程が、複数のセンサセル１７に対して順次実行される。なお、測定が完了したセンサユニット１２は、再び挟持位置に戻され、ホルダ５２に回収される。

測定完了済みのセンサユニット１２をホルダ５２に再び収納した後には、ホルダ搬送機構７１が作動し、プレート７８を１ピッチ分だけ移動して、２番目のセンサユニット１２を待機ステージに運ぶ。以下、前述した手順を繰り返すことでセンサユニット１２を測定ステージに順次搬送して測定を行っていく。

なお、上記各実施形態では、第２ヘッド１０２の下降を阻止するための阻止棒１４１を測定工程の各液吸引位置に固定して配しているが、本発明ではこれに限らず、分注ヘッド８７に設けても良い。この場合、可動な第１及び第２ヘッド１０１，１０２以外の固定な部材、例えば保持部１１１に阻止棒１４１を設けるとともに、その阻止棒１４１を突起１４０に下方から係合する係合位置とこれから退避して係合が解除される解除位置との間で移動自在に設け、ソレノイドや電動シリンダなどのアクチュエータで阻止棒１４１を径尾久位置と解除位置とのいずれかに択一的に移動させるように構成してもよい。

また、上記各実施形態では、第１及び第２ヘッド１０１，１０２をＺ方向、すなわち垂直方向に移動させているが、本発明ではこれに限らず、Ｘ・Ｙ方向以外の一方向であれば、いずれの方向でもよい。また、第１及び第２ガイド機構１０３、１０５、駆動機構１０４、及び、Ｘ・Ｙ方向移動機構などを構成する機構としては、前述したような機構以外に、周知の機構であればいずれの機構でも採用することができる。

また、上記実施形態では、測定ステージを有する測定機１１と、固定ステージを有する固定機１０とをそれぞれ別筐体に設けた例で説明しているが、測定ステージと固定ステージとが別々に設けられていれば、それぞれを同一筐体に設けて、分注装置１８を共通使用してもよい。さらに、測定機１１や固定機１０で用いる分注装置１８に限らず、液体の吸引と吐出とを行う一対のノズルが設けられた分注ヘッドを備えた分注装置であれば、いずれにも本発明を採用することができる。勿論、本発明の分注装置を、固定機でも用いることができる。

また、上記各実施形態では、第１及び第２ヘッド１０１，１０２にそれぞれ３個のピペット３０，３５を設けることで３組のピペット対２６を設けて３個の流路１６に対して一度に測定を行うようにしているが、本発明ではこの数に限らず、１組でもよいし、４組以上でもよい。

さらに、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センサを例に説明したが、ＳＰＲセンサに限らず、本発明を、全反射減衰を利用した測定に用いられる他のセンサに適用することができる。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通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弾性表面波（surface acoustic wave，SAW）が生じると、前記光入射面における反射光が大きく減衰する。弾性表面波が生じる入射角は、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、前記センサ面上の化学反応が測定される。

ＳＰＲ測定方法の説明図である。 センサユニットの構成を示す分解斜視図である。 固定機の概略を示す斜視図である。 測定機の概略を示す斜視図である。 分注装置を示す斜視図である。 分注装置を示す分解斜視図である。 第１ヘッドと第２ヘッドとの高さ方向での位置関係を示す縦断面図である。 第１ヘッドと第２ヘッドとの水平方向での位置関係を示す横断面である。 液測定位置で第１ヘッドのみが下降した状態を示す斜視図である。 液測定位置で第１ヘッドの下降に追従して第２ヘッドも下降した状態を示す斜視図である。 分注装置の電気的概略を示すブロック図である。 ＳＰＲ測定方法の手順を示すフローチャート図である。 液吸引位置で吸引用ピペットを残して吸引・吐出用ピペットのみを下降させて溶液を吸引する状態を示す説明図である。

符号の説明

１１ 測定機
１２ センサユニット
１８ 分注装置
３０ 吸引・吐出用ピペット
３５ 吸引用ピペット
１０１ 第１ヘッド
１０２ 第２ヘッド
１０３ 第１ガイド機構
１０４ 駆動機構
１０５ 第２移動機構
１４０ 突起
１４１ 阻止棒

Claims (2)

1. 液吸引位置に移動したときには、前記液吸引位置に配したウエルプレートに複数設けたウエルの開口部に先端が挿入され、挿入後に各ウエルに収容した試料を含む試料溶液を吸引するとともに、液吸引後に測定位置に移動したときには、前記測定位置にセットしたセンサユニットに露呈して設けた出入口のうちの入口に先端が挿入され、挿入後に前記試料溶液を前記入口から吐出して、前記出入口の間の流路に設けたセンサ面に前記試料溶液を送液する吸引・吐出用ピペットと、
   前記測定位置に移動したときに、前記出口に挿入され、前記流路に予め注入されている溶液を吸引する吸引用ピペットと、を備えた分注装置において、
   前記吸引・吐出用ピペットを保持する第１ヘッドと、
   前記吸引用ピペットを保持する第２ヘッドと、
   前記第１ヘッドを昇降自在にガイドする固定の第１ガイド機構と、
   前記吸引・吐出用ピペットの先端を下降させる下降位置とこれから上方に退避する退避位置との間で前記第１ヘッドを移動させる駆動機構と、
   前記第１ヘッドに設けられており、前記第２ヘッドを前記第１ヘッドに対して昇降自在にガイドする第２ガイド機構と、
   前記第１ヘッドに設けられており、前記吸引・吐出用ピペットに対して前記吸引用ピペットの先端が同じ高さになる位置で前記第２ヘッドの一部が当接して前記第１ヘッドに対する前記第２ヘッドの下降を阻止するストッパと、
   前記一部が前記ストッパに当接する方向に向けて前記第２ヘッドを付勢する付勢手段と、
   を備えたことを特徴とする分注装置。
2. 前記液吸引位置に配置され、前記第２ヘッドに係合して前記第２ヘッドの下降を阻止する阻止手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の分注装置。
   

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