JP2007071543A - Optical surface plate and biosensor - Google Patents

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Katsuaki Muraishi
勝明 村石
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical surface plate capable of performing temperature control efficiently with a small number of components, and a biosensor equipped with the optical surface plate. <P>SOLUTION: The optical surface plate 80 is equipped with a surface plate body 80A having a ridged shape formed by a first inclined plane 82A and a second inclined plane 82B. The surface plate body 80A is constituted of one metal block. A bottom part of the surface plate body 80A has a constitution wherein a lid member 84 is interfitted into recessed parts 80B. A recessed groove U constituting a passage 86 for temperature control is formed on the recessed parts 80B of the surface plate body 80A. The recessed groove U has a linear shape along the longitudinal direction and a return shape to the reverse direction on the end inside. The open side (lower side) of the recessed groove U is covered with the lid member 84, to thereby constitute the passage 86 for temperature control. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学部材を配置するための光学定盤、及び、この光学定盤を備えたバイオセンサーに関する。   The present invention relates to an optical surface plate for arranging optical members, and a biosensor provided with the optical surface plate.

一般的に、光学定盤には、光を所定の場所へ照射するための光学部材が配置されており、熱により光学定盤が変形を起こすことが考えられる。光学定盤が変形すると、光の照射位置がズレるなどの悪影響が生じるため、温調水を給排して光学定盤の温度上昇を抑制することが考えられる。例えば、特許文献1には、光学定盤の下側に中空のフレームを取り付けて流路を構成し、この流路に冷却水を流すことにより、光学定盤を冷却している。   In general, the optical surface plate is provided with an optical member for irradiating light to a predetermined place, and it is considered that the optical surface plate is deformed by heat. If the optical surface plate is deformed, adverse effects such as deviation of the light irradiation position occur. Therefore, it is conceivable that temperature control water is supplied and discharged to suppress the temperature increase of the optical surface plate. For example, in Patent Document 1, a hollow frame is attached to the lower side of the optical surface plate to form a flow path, and cooling water is allowed to flow through the flow path to cool the optical surface plate.

しかしながら、特許文献1では、フレームを介して光学定盤を冷却しているので、冷却効率は低い。また、フレームと光学定盤とは別部材であるため、部品点数も増加してしまう。
特開2000−53361号
However, in Patent Document 1, since the optical surface plate is cooled via the frame, the cooling efficiency is low. Further, since the frame and the optical surface plate are separate members, the number of parts also increases.
JP 2000-53361 A

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、少ない部品点数で効率よく温調可能な光学定盤、及び、この光学定盤を備えたバイオセンサーを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above facts, and an object of the present invention is to provide an optical surface plate capable of efficiently adjusting the temperature with a small number of parts and a biosensor equipped with the optical surface plate.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様の光学定盤は、光を出射する光学部材を配置する光学部材配置部と、前記光学部材から出射された光を受光する受光部材を配置する受光部材配置部と、が形成された定盤本体と、前記定盤本体自体で構成され、液体の供給口及び排出口と連通された温調用流路と、を備えている。   In order to solve the above-mentioned problems, an optical surface plate according to a first aspect of the present invention includes an optical member placement portion that places an optical member that emits light, and a light receiving member that receives light emitted from the optical member. The surface plate main body in which the light receiving member arrangement | positioning part to arrange | position is formed, and the temperature control flow path comprised by the said surface plate main body itself, and was connected with the supply port and discharge port of the liquid.

本発明の光学定盤では、温調用流路が定盤本体そのものに構成されているので、定盤本体の外側に形成されている場合や、パイプを埋め込んで構成されている場合と比較して、定盤本体と温調水との間で直接熱の授受が行われ、効率よく光学定盤を温調することができる。また、一部材で温調用流路を構成することができるので、別部材と定盤本体との間の界面がなく、温度抵抗を小さくして温度ムラを抑制することができる。   In the optical surface plate of the present invention, since the temperature adjustment flow path is configured in the surface plate body itself, compared to the case where it is formed outside the surface plate body or a case where a pipe is embedded. In addition, heat is directly transferred between the surface plate body and the temperature-controlled water, so that the temperature of the optical surface plate can be efficiently controlled. In addition, since the temperature adjusting flow path can be configured by one member, there is no interface between another member and the surface plate body, and temperature resistance can be reduced to suppress temperature unevenness.

なお、上記光学定盤の温調用流路は、定盤本体に温調用流路に沿った凹溝を形成し、この凹溝の開放面を覆うように蓋部材を配置することにより構成することができる。   The temperature control flow path of the optical surface plate is configured by forming a concave groove along the temperature control flow path in the surface plate body, and arranging a lid member so as to cover the open surface of the concave groove. Can do.

また、上記光学定盤の温調用流路は、定盤本体に複数本の貫通路を穿孔し、隣り合う貫通路同士を連通させる連通流路の構成されたリターン部材を定盤本体の外側に取り付けることにより構成することができる。リターン部材により、1の貫通路を通過した液体が他の貫通路へ折り返される。   In addition, the temperature control flow path of the optical surface plate has a return member configured with a communication flow path that perforates a plurality of through passages in the surface plate body and connects adjacent through passages to the outside of the surface plate body. It can be configured by mounting. The return member causes the liquid that has passed through one through path to be folded back to another through path.

また、上記光学定盤の定盤本体は、一の傾斜面を前記光学部材配置部とし、他の傾斜面を前記受光部材配置部とする山型形状とされていること、を特徴とすることができる。   Further, the surface plate body of the optical surface plate is characterized in that it has a mountain shape with one inclined surface as the optical member arrangement portion and the other inclined surface as the light receiving member arrangement portion. Can do.

このように、光学定盤の構成を山形形状とすることにより、光学部材と受光部材とを安定した配置とすることができる。   As described above, the configuration of the optical surface plate is a mountain shape, so that the optical member and the light receiving member can be stably arranged.

なお、前記温調用流路は、山形形状とされた定盤本体の底部に形成されていること、を特徴とすることができる。底部であれば容易に温調用流路を形成することができる。   In addition, the said temperature control flow path can be characterized by being formed in the bottom part of the surface plate main body made into the mountain shape. If it is a bottom part, the flow path for temperature control can be formed easily.

また、前記温調用流路は、山形形状とされた定盤本体の頂部から底部方向に並ぶように形成されていること、を特徴とすることができる。このように温調用流路が配置されることにより、上下の熱分布を均一にすることができる。   Further, the temperature adjusting flow path can be characterized by being formed so as to be arranged in the direction from the top to the bottom of the surface plate body having a mountain shape. By arranging the temperature adjustment flow path in this way, the upper and lower heat distribution can be made uniform.

本発明の第2の態様のバイオセンサーは、光の全反射減衰を利用して試料の反応状態を測定するバイオセンサーであって、平坦な金属膜上にリガンドが固定されたセンサーチップと、前記センサーチップが保持される測定部と、前記測定部に保持された前記センサーチップの前記金属膜へ向かって光を出射する光学部材と、前記金属膜で反射された前記光を受光する受光部材と、請求項1乃至請求項6のいずれか1項の光学定盤と、を備え、前記光学部材が前記光学部材配置部に配置され、前記受光部材が前記受光部材配置部に配置されていること、を特徴としている。   A biosensor according to a second aspect of the present invention is a biosensor for measuring a reaction state of a sample using attenuation of total reflection of light, the sensor chip having a ligand immobilized on a flat metal film, A measurement unit that holds the sensor chip; an optical member that emits light toward the metal film of the sensor chip held by the measurement unit; and a light receiving member that receives the light reflected by the metal film; And an optical surface plate according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical member is disposed in the optical member disposition portion, and the light receiving member is disposed in the light receiving member disposition portion. It is characterized by.

上記構成のバイオセンサーによれば、効率よく温調される光学定盤上に光学部材と受光部材とが配置されているので、より正確な測定を行うことができる。   According to the biosensor having the above configuration, since the optical member and the light receiving member are arranged on the optical surface plate that is efficiently temperature-controlled, more accurate measurement can be performed.

本発明は上記構成としたので、少ない部品点数で効率よく光学定盤の温調を行うことができる。   Since the present invention has the above configuration, the temperature of the optical surface plate can be efficiently controlled with a small number of parts.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明に係るバイオセンサー10は、金属膜の表面に発生する表面プラズモン共鳴を利用して、リガンドDとアナライトAとの相互作用を測定する、いわゆる表面プラズモンセンサーである。   The biosensor 10 according to the present invention is a so-called surface plasmon sensor that measures the interaction between the ligand D and the analyte A by utilizing surface plasmon resonance generated on the surface of a metal film.

図1に示すように、バイオセンサー10は、トレイ保持部12、搬送部14、容器載置台16、液体吸排部20、光学測定部54、及び、制御部60を備えている。   As shown in FIG. 1, the biosensor 10 includes a tray holding unit 12, a transport unit 14, a container mounting table 16, a liquid suction / discharge unit 20, an optical measurement unit 54, and a control unit 60.

トレイ保持部12は、載置台12A、及び、ベルト12Bを含んで構成されている。載置台12Aは、矢印Y方向に架け渡されたベルト12Bに取り付けられており、ベルト12Bの回転により矢印Y方向に移動可能とされている。載置台12A上には、トレイTが載置される。トレイTには、センサースティック40が収納されている。センサースティック40は、リガンドDの固定されるチップであり、詳細については後述する。載置台12Aの下には、センサースティック40を後述するスティック保持部材14Cの位置まで押し上げる、押上機構12Dが配置されている。   The tray holding unit 12 includes a mounting table 12A and a belt 12B. The mounting table 12A is attached to a belt 12B spanned in the arrow Y direction, and is movable in the arrow Y direction by the rotation of the belt 12B. A tray T is placed on the mounting table 12A. A sensor stick 40 is stored in the tray T. The sensor stick 40 is a chip to which the ligand D is fixed, and details will be described later. Under the mounting table 12A, a push-up mechanism 12D that pushes up the sensor stick 40 to a position of a stick holding member 14C described later is disposed.

センサースティック40は、図2及び図3に示すように、誘電体ブロック42、流路部材44、保持部材46、接着部材48、及び、蒸発防止部材49、で構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the sensor stick 40 includes a dielectric block 42, a flow path member 44, a holding member 46, an adhesive member 48, and an evaporation preventing member 49.

誘電体ブロック42は、光ビームに対して透明な透明樹脂等で構成されており、断面が台形の棒状とされたプリズム部42A、及び、プリズム部42Aの両端部にプリズム部42Aと一体的に形成された被保持部42Bを備えている。プリズム部42Aの互いに平行な2面の内の広い側の上面には、図4にも示すように金属膜50が形成されている。この金属膜50上に、リガンドDが固定される。誘電体ブロック42は、いわゆるプリズムとして機能し、バイオセンサー10での測定の際には、プリズム部42Aの対向する互いに平行でない2つの側面の内の一方から光ビームが入射され、他方から金属膜50との界面で全反射された光ビームが出射される。   The dielectric block 42 is made of transparent resin or the like that is transparent to the light beam, and has a prism portion 42A having a trapezoidal cross section, and the prism portion 42A integrally with both ends of the prism portion 42A. The formed held portion 42B is provided. A metal film 50 is formed on the upper surface on the wider side of the two parallel surfaces of the prism portion 42A as shown in FIG. A ligand D is fixed on the metal film 50. The dielectric block 42 functions as a so-called prism. When the measurement is performed by the biosensor 10, a light beam is incident from one of two opposing non-parallel sides of the prism portion 42A, and a metal film is formed from the other. The light beam totally reflected at the interface with 50 is emitted.

金属膜50の表面には、図4に示すように、リンカー層50Aが形成されている。リンカー層50Aは、リガンドDを金属膜50上に固定化するための層である。リンカー層50A上には、リガンドDが固定されアナライトAとリガンドDとの反応が生じる測定領域(E1)と、リガンドDが固定されず、前記測定領域E1の信号測定に際しての参照信号を得るための参照領域(E2)とが形成される。この参照領域E2は、上述したリンカー層50Aを製膜する際に形成される。形成方法としては、例えば、リンカー層50Aに対して表面処理を施して、リガンドDと結合する結合基を失活させる。これにより、リンカー層50Aの半分が測定領域E1となり、残りの半分が参照領域E2となる。このように、結合基を失活させるためには、上記、ブロッキングに用いたエタノールアミン−ヒドロクロライドを用いることができる。参照領域E2の別の構成方法としては、参照領域E2にカルボキシルメチルデキストランの代わりに、例えば、アルキルチオールを配するようにすれば、アルキル基を表面に配することが出来、アルキル基は、アミノカップリング法でリガンド結合させることは出来ないので、参照領域E2として使うことができる。   As shown in FIG. 4, a linker layer 50 </ b> A is formed on the surface of the metal film 50. The linker layer 50 </ b> A is a layer for immobilizing the ligand D on the metal film 50. On the linker layer 50A, the measurement region (E1) in which the ligand D is fixed and the reaction between the analyte A and the ligand D occurs, and the reference signal for signal measurement in the measurement region E1 is obtained without the ligand D being fixed. And a reference region (E2) for forming the same. The reference region E2 is formed when the linker layer 50A described above is formed. As a formation method, for example, the linker layer 50A is subjected to a surface treatment to deactivate a binding group that binds to the ligand D. Thereby, half of the linker layer 50A becomes the measurement region E1, and the other half becomes the reference region E2. Thus, in order to deactivate a bonding group, the ethanolamine-hydrochloride used for the above-mentioned blocking can be used. As another configuration method of the reference region E2, for example, if alkyl thiol is arranged in the reference region E2 instead of carboxymethyl dextran, an alkyl group can be arranged on the surface. Since the ligand cannot be bound by the coupling method, it can be used as the reference region E2.

図5にも示すように、液体流路45に露出されたリンカー層50Aの、参照領域E2以外の部分には、リガンドDが固定されている。参照領域E2にはリガンドDは固定されていない。参照領域E2、及び、参照領域E2よりも上流側に位置する測定領域E1には、各々光ビームL2、L1が入射される。   As shown in FIG. 5, the ligand D is fixed to a portion of the linker layer 50 </ b> A exposed to the liquid channel 45 other than the reference region E <b> 2. The ligand D is not fixed in the reference region E2. Light beams L2 and L1 are incident on the reference region E2 and the measurement region E1 located on the upstream side of the reference region E2, respectively.

プリズム部42Aの両側面には、上側の端辺に沿って保持部材52と係合される係合凸部42Cが、下側の端辺に沿ってプリズム部42Aの上面と垂直な仮想面の延長上に構成される垂直凸部42Dが、各々7箇所に形成されている。また、誘電体ブロック42の下面の長手方向に沿った中央部には、係合溝42Eが形成されている。   On both side surfaces of the prism portion 42A, engaging convex portions 42C that are engaged with the holding member 52 along the upper edge are virtual surfaces perpendicular to the upper surface of the prism portion 42A along the lower edge. Vertical protrusions 42D configured on the extension are formed at seven locations, respectively. Further, an engagement groove 42E is formed in the center portion along the longitudinal direction of the lower surface of the dielectric block 42.

流路部材44は、誘電体ブロック42よりもわずかに狭幅の直方体状とされ、図3に示すように、誘電体ブロック42の金属膜50上に6個並べて配置されている。各々の流路部材44の下面には流路溝44Aが形成されており、上面に形成された供給口45A及び排出口45Bと連通されて、金属膜50との間に、液体流路45が構成される。したがって、1本のセンサースティック40には、独立した6個の液体流路45が構成される。流路部材44の側壁には、保持部材46の内側の図示しない凹部に圧入されて保持部材46との密着性を確保するための凸部44Bが形成されている。   The flow path member 44 has a rectangular parallelepiped shape slightly narrower than the dielectric block 42, and is arranged side by side on the metal film 50 of the dielectric block 42 as shown in FIG. 3. A channel groove 44 </ b> A is formed on the lower surface of each channel member 44, communicated with the supply port 45 </ b> A and the discharge port 45 </ b> B formed on the upper surface, and the liquid channel 45 between the metal film 50. Composed. Accordingly, six independent liquid channels 45 are formed in one sensor stick 40. On the side wall of the flow path member 44, a convex portion 44 </ b> B is formed that is press-fitted into a concave portion (not shown) inside the holding member 46 to ensure adhesion with the holding member 46.

なお、液体流路45には、蛋白質を含む液体が供給されることが想定されるので、流路部材44への蛋白質の固着を防止するため、流路部材44の材料としては、蛋白質に対する非特異吸着性を有しないことが好ましい。   In addition, since it is assumed that the liquid flow path 45 is supplied with a liquid containing protein, in order to prevent the protein from adhering to the flow path member 44, the material of the flow path member 44 is a non-protein. It is preferable not to have specific adsorptivity.

保持部材46は、長尺とされ、上面板46A及び2枚の側面板46Bで構成されている。側面板46Bには、誘電体ブロック42の係合凸部42Cと係合される係合孔46Cが形成されている。保持部材46は、6個の流路部材44を間に挟んで係合孔46Cと係合凸部42Cとが係合されて、誘電体ブロック42に取り付けられる。これにより、流路部材44は、誘電体ブロック42に取り付けられる。上面板46Aには、流路部材44の供給口45A及び排出口45Bと対向する位置に、流路部材44に向けて狭くなるテーパー状のピペット挿入孔46Dが形成されている。また、隣り合うピペット挿入孔46Dとピペット挿入孔46Dとの間には、位置決め用のボス46Eが形成されている。   The holding member 46 is long and includes an upper plate 46A and two side plates 46B. The side plate 46B is formed with an engagement hole 46C that is engaged with the engagement convex portion 42C of the dielectric block 42. The holding member 46 is attached to the dielectric block 42 with the engagement holes 46 </ b> C and the engagement protrusions 42 </ b> C engaged with the six flow path members 44 interposed therebetween. Thereby, the flow path member 44 is attached to the dielectric block 42. In the upper surface plate 46A, a tapered pipette insertion hole 46D that narrows toward the flow path member 44 is formed at a position facing the supply port 45A and the discharge port 45B of the flow path member 44. A positioning boss 46E is formed between the adjacent pipette insertion hole 46D and the pipette insertion hole 46D.

保持部材46の上面には、蒸発防止部材49が接着部材48を介して接着されている。接着部材48のピペット挿入孔46Dと対向する位置にはピペット挿入用の孔48Dが形成され、ボス46Eと対向する位置には位置決め用の孔48Eが形成されている。また、蒸発防止部材49のピペット挿入孔46Dと対向する位置には十字状の切り込みであるスリット49Dが形成され、ボス46Eと対向する位置には位置決め用の孔49Eが形成されている。ボス46Eを孔48E及び49Eに挿通させて、蒸発防止部材49を保持部材52の上面に接着することにより、蒸発防止部材49のスリット49Dと流路部材44の供給口45A及び排出口45Bとが対向するように構成される。ピペットチップCPの非挿入時には、スリット49D部分が供給口45Bを覆い、液体流路45に供給されている液体の蒸発が防止される。   An evaporation preventing member 49 is bonded to the upper surface of the holding member 46 via an adhesive member 48. A pipette insertion hole 48D is formed at a position facing the pipette insertion hole 46D of the adhesive member 48, and a positioning hole 48E is formed at a position facing the boss 46E. Further, a slit 49D, which is a cross-shaped cut, is formed at a position facing the pipette insertion hole 46D of the evaporation preventing member 49, and a positioning hole 49E is formed at a position facing the boss 46E. By inserting the boss 46E into the holes 48E and 49E and bonding the evaporation preventing member 49 to the upper surface of the holding member 52, the slit 49D of the evaporation preventing member 49 and the supply port 45A and the discharge port 45B of the flow path member 44 are formed. Configured to face each other. When the pipette tip CP is not inserted, the slit 49D covers the supply port 45B, and the liquid supplied to the liquid channel 45 is prevented from evaporating.

図1に示すように、バイオセンサー10の搬送部14は、上部ガイドレール14A、下部ガイドレール14B、及び、スティック保持部材14C、を含んで構成されている。上部ガイドレール14A及び下部ガイドレール14Bは、矢印Y方向と直交する矢印X方向に水平に配置されている。上部ガイドレール14Aには、スティック保持部材14Cが取り付けられている。スティック保持部材14Cは、センサースティック40の両端部の被保持部42Bを保持可能とされていると共に、上部ガイドレール14Aに沿って移動可能とされている。スティック保持部材14Cに保持されたセンサースティック40の係合溝42Eと下部ガイドレール14Bとが係合され、スティック保持部材14Cが矢印X方向に移動することにより、センサースティック40が光学測定部54上の後述する光学定盤80上に搬送される。   As shown in FIG. 1, the transport unit 14 of the biosensor 10 includes an upper guide rail 14A, a lower guide rail 14B, and a stick holding member 14C. The upper guide rail 14A and the lower guide rail 14B are horizontally disposed in the arrow X direction orthogonal to the arrow Y direction. A stick holding member 14C is attached to the upper guide rail 14A. The stick holding member 14C can hold the held parts 42B at both ends of the sensor stick 40 and can move along the upper guide rail 14A. The engagement groove 42E of the sensor stick 40 held by the stick holding member 14C and the lower guide rail 14B are engaged, and the stick holding member 14C moves in the arrow X direction, so that the sensor stick 40 is placed on the optical measurement unit 54. Are conveyed onto an optical surface plate 80 described later.

容器載置台16には、アナライト溶液プレート17、回収液ストック容器18、解離液ストック容器19が載置されている。アナライト溶液プレート17は、マトリクス状に区画されており、各種のアナライト溶液をストック可能とされている。回収液ストック容器18は、回収容器18A〜18Eで構成されており、回収容器18A〜18Eには、後述するピペットチップCPを挿入可能な開口Kが形成されている。解離液ストック容器19は、複数のストック容器19A〜19Eで構成されており、回収容器と同様にピペットチップCPを挿入可能な開口Kが形成されている。   On the container mounting table 16, an analyte solution plate 17, a recovery liquid stock container 18, and a dissociation liquid stock container 19 are mounted. The analyte solution plate 17 is partitioned in a matrix form so that various types of analyte solutions can be stocked. The recovery liquid stock container 18 is composed of recovery containers 18A to 18E, and an opening K into which a pipette tip CP (to be described later) can be inserted is formed in the recovery containers 18A to 18E. The dissociation liquid stock container 19 includes a plurality of stock containers 19A to 19E, and an opening K into which a pipette tip CP can be inserted is formed in the same manner as the recovery container.

液体吸排部20は、上部ガイドレール14A、及び、ガイドレール16Bよりも上方で、矢印Y方向に架け渡された横断レール22、及び、ヘッド24を含んで構成されている。横断レール22は、図示しない駆動機構により、矢印X方向移動可能とされている。また、ヘッド24は、横断レール22に取り付けられ、矢印Y方向に移動可能とされている。また、ヘッド24は、図示しない駆動機構により、鉛直方向(矢印Z方向)にも移動可能とされている。ヘッド24は、図6に示すように、2本のピペット部24A、24Bを備えている。ピペット部24A、24Bには、先端部にピペットチップCPが取り付けられ、個々にZ方向の長さを調整可能とされている。ピペットチップCPは、図示しないピペットチップストッカーに多数ストックされており、必要に応じて交換可能とされている。   The liquid suction / discharge section 20 is configured to include a cross rail 22 and a head 24 that are bridged in the arrow Y direction above the upper guide rail 14A and the guide rail 16B. The cross rail 22 can be moved in the arrow X direction by a drive mechanism (not shown). The head 24 is attached to the cross rail 22 and is movable in the arrow Y direction. The head 24 is also movable in the vertical direction (arrow Z direction) by a drive mechanism (not shown). As shown in FIG. 6, the head 24 includes two pipette portions 24A and 24B. Pipette tips CP are attached to the tip portions of the pipette portions 24A and 24B, and the length in the Z direction can be individually adjusted. Many pipette tips CP are stocked in a pipette tip stocker (not shown) and can be replaced as necessary.

なお、本実施形態においてはセンサースティック40への液体供給はピペットチップCPにより行われるが、ピペットチップの代わりに、一端が上記各溶液プレートに接続され、他端がセンサースティック40に接続可能とされたインジェクションチューブを設け、送液ポンプにより液体の供給を行ってもよい。   In this embodiment, the liquid is supplied to the sensor stick 40 by the pipette tip CP. Instead of the pipette tip, one end is connected to the solution plate and the other end is connectable to the sensor stick 40. An injection tube may be provided, and the liquid may be supplied by a liquid feed pump.

光学測定部54は、図7に示すように、光学定盤80、光源54A、第1光学系54B、第2光学系54C、受光部54D、信号処理部54E、を含んで構成されている。   As shown in FIG. 7, the optical measuring unit 54 includes an optical surface plate 80, a light source 54A, a first optical system 54B, a second optical system 54C, a light receiving unit 54D, and a signal processing unit 54E.

光学定盤80は、図8に示すように、第1傾斜面82A及び第2傾斜面82Bにより山型が形成される定盤本体80Aを備えている。定盤本体80Aは、1つの金属ブロックで構成されている。定盤本体80Aの山型の頂部には、平坦面82Cが構成されている。平坦面82Cは、下部ガイドレール14Bに沿って配置され、平坦面82C上をセンサースティック40が搬送される。   As shown in FIG. 8, the optical surface plate 80 includes a surface plate body 80A in which a mountain shape is formed by the first inclined surface 82A and the second inclined surface 82B. The surface plate main body 80A is composed of one metal block. A flat surface 82C is formed at the top of the mountain shape of the surface plate main body 80A. The flat surface 82C is disposed along the lower guide rail 14B, and the sensor stick 40 is conveyed on the flat surface 82C.

定盤本体80Aの底部は、図9にも示すように、蓋部材84が切欠き凹部80Bに嵌合されて構成されている。定盤本体80Aの切欠き凹部80Bには、温調用流路86を構成する凹溝Uが形成されている。凹溝Uは、平坦面82Cの長手方向に沿って直線状とされ、端部内側で逆方向に折り返す形状とされている。この凹溝Uの開放側(下側)が蓋部材84に覆われて、温調用流路86が構成されている。温調用流路86は、温調水の供給口86A及び排出口86Bと連通されている。   As shown in FIG. 9, the bottom portion of the surface plate main body 80 </ b> A is configured by fitting a lid member 84 into a notch recess 80 </ b> B. A concave groove U that constitutes a temperature adjusting flow path 86 is formed in the notched concave portion 80B of the surface plate main body 80A. The concave groove U is linear along the longitudinal direction of the flat surface 82C, and is shaped to be folded back in the opposite direction inside the end portion. The open side (lower side) of the concave groove U is covered with a lid member 84 to form a temperature adjustment flow path 86. The temperature adjustment channel 86 is in communication with the supply port 86A and the discharge port 86B of the temperature adjustment water.

供給口86A及び排出口86Bからは、図1に示すように、温調部88と接続される配管Pが配設されている。温調部88には、温調水を循環させるためのポンプ及び温調水の温度を適温に調整する温調素子(いずれも図示省略)が設けられている。温調水は供給口86Aから供給され、光学定盤80内の温調用流路86を通過して、排出口86Bから排出される。   From the supply port 86A and the discharge port 86B, as shown in FIG. 1, the piping P connected with the temperature control part 88 is arrange | positioned. The temperature adjustment unit 88 is provided with a pump for circulating the temperature adjustment water and a temperature adjustment element (both not shown) for adjusting the temperature of the temperature adjustment water to an appropriate temperature. The temperature-controlled water is supplied from the supply port 86A, passes through the temperature adjustment channel 86 in the optical surface plate 80, and is discharged from the discharge port 86B.

第1傾斜面82Aには、光源54A及び第1光学系54B(以下これらをあわせて「光学部材55A」という)が配置されている。また、第2傾斜面82Bには、第2光学系54C及び受光部54D(以下これらをあわせて「受光部材55B」という)が配置されている。   A light source 54A and a first optical system 54B (hereinafter collectively referred to as “optical member 55A”) are disposed on the first inclined surface 82A. The second inclined surface 82B is provided with a second optical system 54C and a light receiving portion 54D (hereinafter collectively referred to as “light receiving member 55B”).

光源54Aからは、発散状態の光ビームLが出射される。光ビームLは、第1光学系54Bを介して、2本の光ビームL1、L2となり、光学定盤80上に配置された誘電体ブロック42の測定領域E1と参照領域E2に入射される。測定領域E1及び参照領域E2において、光ビームL1、L2は、金属膜50と誘電体ブロック42との界面に対して種々の入射角成分を含み、かつ全反射角以上の角度で入射される。光ビームL1、L2は、誘電体ブロック42と金属膜50との界面で全反射される。全反射された光ビームL1、L2も、種々の反射角成分をもって反射される。この全反射された光ビームL1、L2は、第2光学系54Cを経て受光部54Dで受光されて、各々光電変換され、光検出信号が信号処理部54Eへ出力される。信号処理部54Eでは、入力された光検出信号に基づいて所定の処理が行なわれ、測定領域E1及び参照領域E2の全反射減衰角のデータ(以下「全反射減衰角データ」という)が求められる。この全反射減衰角データが、制御部60へ出力され、リガンドDとアナライトAとの反応が測定される。   A divergent light beam L is emitted from the light source 54A. The light beam L becomes two light beams L1 and L2 via the first optical system 54B, and enters the measurement region E1 and the reference region E2 of the dielectric block 42 arranged on the optical surface plate 80. In the measurement region E1 and the reference region E2, the light beams L1 and L2 include various incident angle components with respect to the interface between the metal film 50 and the dielectric block 42 and are incident at an angle greater than the total reflection angle. The light beams L 1 and L 2 are totally reflected at the interface between the dielectric block 42 and the metal film 50. The totally reflected light beams L1 and L2 are also reflected with various reflection angle components. The totally reflected light beams L1 and L2 are received by the light receiving unit 54D through the second optical system 54C, are photoelectrically converted, and a light detection signal is output to the signal processing unit 54E. In the signal processing unit 54E, predetermined processing is performed based on the input photodetection signal, and total reflection attenuation angle data (hereinafter referred to as “total reflection attenuation angle data”) of the measurement region E1 and the reference region E2 is obtained. . The total reflection attenuation angle data is output to the control unit 60, and the reaction between the ligand D and the analyte A is measured.

本実施形態では、光学部材55A及び受光部材55Bの載置される光学定盤80の定盤本体80Aに温調用流路86が形成されているので、定盤本体80Aの外側に形成されている場合や、光学定盤80の内部にパイプを埋め込んだりして形成されている場合と比較して、効率よく光学定盤80を温調することができる。また、定盤本体80Aが一部材で構成されているので、複数部材で構成されている場合と比較して、部材間の接合面における温度抵抗を小さくすることができ、温度ムラを抑制することができる。   In the present embodiment, since the temperature adjusting flow path 86 is formed in the surface plate body 80A of the optical surface plate 80 on which the optical member 55A and the light receiving member 55B are placed, the temperature adjustment channel 86 is formed outside the surface plate body 80A. In this case, the temperature of the optical surface plate 80 can be efficiently controlled as compared with the case where the optical surface plate 80 is formed by embedding a pipe. In addition, since the surface plate main body 80A is composed of a single member, the temperature resistance at the joint surface between the members can be reduced and temperature unevenness can be suppressed compared to the case where the surface plate body 80A is composed of a plurality of members. Can do.

また、光学定盤80が同一部材で構成されているので、光学部材55Aと受光部材55Bとの光軸を容易に合わせることができる。   Further, since the optical surface plate 80 is composed of the same member, the optical axes of the optical member 55A and the light receiving member 55B can be easily aligned.

また、光学定盤80の構成を山形形状とすることにより、光学部材55Aと受光部材55Bとを安定して配置することができる。   Moreover, the optical member 55A and the light receiving member 55B can be stably arranged by making the configuration of the optical surface plate 80 into a mountain shape.

なお、本実施形態での温調用流路86は、光学定盤80の底部に沿って形成したが、図10に示すように、定盤本体80Aの頂部から底部方向に並ぶように配置することもできる。この場合の温調用流路90は、図11にも示すように、平坦面82Cの長尺方向に沿って貫通路90Aを穿孔し(図11では6本)、隣り合う貫通路90Aをリターン部材90Bで接続する。リターン部材90Bは、図11に示すように、空間Rの形成されたキャップであり、空間Rが隣り合う2つの貫通路90Aの開口を覆うように、定盤本体80Aの外側に取り付けられる。図12に示すように、1の貫通路90Aからの温調水は空間Rに入って他の貫通路90Aへ折り返される。   In addition, although the temperature control flow path 86 in the present embodiment is formed along the bottom of the optical surface plate 80, as shown in FIG. 10, it is arranged so as to be aligned in the bottom direction from the top of the surface plate body 80A. You can also. In this case, as shown in FIG. 11, the temperature adjusting flow path 90 is formed by perforating through passages 90A along the longitudinal direction of the flat surface 82C (six in FIG. 11), and the adjacent through passages 90A are returned to the return member. Connect at 90B. As shown in FIG. 11, the return member 90B is a cap in which a space R is formed, and is attached to the outside of the surface plate main body 80A so that the space R covers the openings of two adjacent through passages 90A. As shown in FIG. 12, the temperature-controlled water from one through passage 90A enters the space R and is turned back to the other through passage 90A.

このように、温調用流路90を配置することにより、光学定盤80の上部と下部の熱分布を均一にすることができる。   As described above, by arranging the temperature adjusting flow path 90, the heat distribution of the upper and lower portions of the optical surface plate 80 can be made uniform.

また、本実施形態では、定盤本体80Aの形成後、凹溝Uを形成したり、貫通路90Aを穿孔したりして、温調用流路を構成したが、定盤本体80Aを金型で形成する際に、後工程で除去可能な物質を温水用流路を構成する部分に配置して、定盤本体80Aの形成後に、温水用流路部分に配置された物質を熔解などにより除去して製造してもよい。   In this embodiment, after forming the surface plate main body 80A, the concave groove U is formed or the through passage 90A is perforated to configure the temperature control flow path. However, the surface plate main body 80A is formed of a mold. At the time of forming, a substance that can be removed in a subsequent process is arranged in a portion constituting the flow path for hot water, and after the surface plate main body 80A is formed, the substance arranged in the flow path portion for hot water is removed by melting or the like. May be manufactured.

また、本実施形態では、バイオセンサーとして、表面プラズモンセンサーを一例として説明したが、バイオセンサーとしては、表面プラズモンセンサーに限定されるものではない。その他の例えば、水晶発振子マイクロバランス(QCM)測定技術、金のコロイド粒子から超微粒子までの機能化表面を使用した光学的測定技術など、あらゆるバイオセンサーを用いてのアナライトの回収に本発明は適用することができる。   In the present embodiment, the surface plasmon sensor is described as an example of the biosensor, but the biosensor is not limited to the surface plasmon sensor. In addition, for example, quartz crystal microbalance (QCM) measurement technology, optical measurement technology using a functionalized surface from colloidal gold particles to ultrafine particles, and the like. Can be applied.

また、全反射減衰を利用する他のバイオセンサーとしては、漏洩モード検出器をあげることができる。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、表面プラズモン共鳴角と同様に、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を測定することができる。   In addition, a leaky mode detector can be used as another biosensor using total reflection attenuation. 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 varies according to the refractive index of the medium on the sensor surface, similarly to the surface plasmon resonance angle. By detecting the attenuation of the reflected light, the reaction on the sensor surface can be measured.

本実施形態のバイオセンサーの全体斜視図である。It is a whole perspective view of the biosensor of this embodiment. 本実施形態のセンサースティックの斜視図である。It is a perspective view of the sensor stick of this embodiment. 本実施形態のセンサースティックの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the sensor stick of this embodiment. 本実施形態のセンサースティックの1の液体流路部分の断面図である。It is sectional drawing of the 1 liquid flow path part of the sensor stick of this embodiment. 本実施形態のセンサースティックの測定領域及び参照領域へ光ビームが入射している状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the light beam is injecting into the measurement area | region and reference area | region of the sensor stick of this embodiment. 本実施形態の液体供給部を構成するピペット部の側面図である。It is a side view of the pipette part which comprises the liquid supply part of this embodiment. 本実施形態のバイオセンサーの光学測定部付近の概略図である。It is the schematic of the optical measurement part vicinity of the biosensor of this embodiment. 本実施形態の光学定盤の斜視図である。It is a perspective view of the optical surface plate of this embodiment. 本実施形態の光学定盤の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the optical surface plate of this embodiment. 本実施形態の光学定盤の変形例の斜視図である。It is a perspective view of the modification of the optical surface plate of this embodiment. 本実施形態の光学定盤の変形例の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the modification of the optical surface plate of this embodiment. 本実施形態の光学定盤の温調用流路部分の断面図である。It is sectional drawing of the flow-path part for temperature control of the optical surface plate of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 バイオセンサー
40 センサースティック
54 光学測定部
55A 光学部材
55B 受光部材
56 測定部
60 制御部
80 光学定盤
80A 定盤本体
82A 第1傾斜面
82B 第2傾斜面
84 蓋部材
86 温調用流路
90B リターン部材
90 温調用流路
90A 貫通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Biosensor 40 Sensor stick 54 Optical measurement part 55A Optical member 55B Light receiving member 56 Measurement part 60 Control part 80 Optical surface plate 80A Surface plate main body 82A 1st inclined surface 82B 2nd inclined surface 84 Lid member 86 Temperature control flow path 90B Return Member 90 Temperature control channel 90A Through-channel

Claims (7)

光を出射する光学部材を配置する光学部材配置部と、前記光学部材から出射された光を受光する受光部材を配置する受光部材配置部と、が形成された定盤本体と、
前記定盤本体自体で構成され、液体の供給口及び排出口と連通された温調用流路と、
を備えた光学定盤。
A surface plate main body formed with an optical member placement portion for placing an optical member that emits light, and a light receiving member placement portion for placing a light receiving member that receives light emitted from the optical member,
The temperature control flow path composed of the platen body itself and communicated with the liquid supply port and the discharge port;
Optical surface plate equipped with.
前記温調用流路は、前記定盤本体に形成された凹溝と、前記凹溝の開放面を覆う蓋部材と、で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学定盤。   2. The optical surface plate according to claim 1, wherein the temperature adjustment flow path includes a concave groove formed in the surface plate main body and a lid member that covers an open surface of the concave groove. . 前記温調用流路は、前記定盤本体に穿孔された複数本の貫通路と、前記定盤本体の外側に取り付けられ前記貫通路の隣り合う開口同士を連通させる連通流路の構成されたリターン部材と、で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学定盤。   The temperature control flow path is a return constituted by a plurality of through passages perforated in the surface plate body and a communication flow path that is attached to the outside of the surface plate body and connects adjacent openings of the through passages. The optical surface plate according to claim 1, comprising: a member. 前記定盤本体は、一の傾斜面を前記光学部材配置部とし、他の傾斜面を前記受光部材配置部とする山型形状とされていること、を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の光学定盤。   The said surface plate main body is a mountain shape which makes the one inclined surface the said optical member arrangement | positioning part, and makes another inclined surface the said light receiving member arrangement | positioning part, The Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. The optical surface plate according to any one of the above. 前記温調用流路は、前記山形形状とされた定盤本体の底部に形成されていること、を特徴とする請求項4に記載の光学定盤。   5. The optical surface plate according to claim 4, wherein the temperature adjustment channel is formed at a bottom portion of the surface plate main body having the mountain shape. 前記温調用流路は、前記山形形状とされた定盤本体の頂部から底部方向に並ぶように形成されていること、を特徴とする請求項4に記載の光学定盤。   5. The optical surface plate according to claim 4, wherein the temperature adjusting flow path is formed so as to be arranged in a direction from a top portion to a bottom portion of the surface plate main body having the mountain shape. 光の全反射減衰を利用して試料の反応状態を測定するバイオセンサーであって、
平坦な金属膜上にリガンドが固定されたセンサーチップと、
前記センサーチップが保持される測定部と、
前記測定部に保持された前記センサーチップの前記金属膜へ向かって光を出射する光学部材と、
前記金属膜で反射された前記光を受光する受光部材と、
請求項1乃至請求項6のいずれか1項の光学定盤と、
を備え、
前記光学部材が前記光学部材配置部に配置され、前記受光部材が前記受光部材配置部に配置されていること、を特徴とするバイオセンサー。
A biosensor that measures the reaction state of a sample using attenuation of total reflection of light,
A sensor chip in which a ligand is fixed on a flat metal film;
A measurement unit for holding the sensor chip;
An optical member that emits light toward the metal film of the sensor chip held by the measurement unit;
A light receiving member that receives the light reflected by the metal film;
An optical surface plate according to any one of claims 1 to 6,
With
The biosensor, wherein the optical member is arranged in the optical member arrangement part, and the light receiving member is arranged in the light receiving member arrangement part.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111220767A (en) * 2018-11-23 2020-06-02 京元电子股份有限公司 Elastic buffer seat for testing biochip, testing module and testing equipment thereof

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