JP2008232816A - 送液方法及び送液装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な機構を設けることなく、液体流路への空気の混入を防止することができる送液方法及び送液装置を提供する。
【解決手段】液体を供給する供給口及び液体を排出する排出口としての２つの受部５９をつなぐ液体流路５５に供給する液体を分注装置２０のピペットチップＣＰ内部に貯留しておき、ピペットチップＣＰの内部に貯留された液体の液面をピペットチップＣＰの開口部８０からピペットチップＣＰ外部に突出させた状態で当該開口部８０を供給口（送液側の受部５９）に挿入し、ピペットチップＣＰ内部に貯留された液体を液体流路５５に送出することで液体流路５５に液体を供給する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、測定対象の検体物質と生理活性物質の間の相互作用を測定する送液装置及び送液方法に関する。

生理活性物質の有する反応性基に結合する官能基を備えた検体物質を、その多種の候補の中から選択することは従来から行われている。生理活性物質としては特定のタンパク質等が挙げられ、このような特定の生理活性物質に結合する核酸やその誘導体等の検体物質は、主に医療分野などへの利用が期待されている。

生理活性物質に結合する検体物質を選択するための方法としては、生理活性物質と検体物質との相互作用を評価する様々な方法が用いられている。この評価方法としては、標識が不要であることと感度の高さとから近接場光を利用する方法が知られており、近接場光を利用した上記相互作用測定の一例には、表面プラズモン共鳴を利用した方法がある。

一般的に、表面プラズモン共鳴を利用した生理活性物質と検体物質との相互作用測定においては、プリズムの一面に配置され生理活性物質の固定された固定化膜からなる測定領域に対して、測定対象の検体物質を有機溶媒に溶解した検体溶液を供給するとともに、レーザ光を、固定化膜と生理活性物質との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で固定化膜へ照射し、この界面で全反射した光の屈折率を検出した検出結果に基づいて、生理活性物質と検体物質との相互作用を測定している。

また、より正確な情報を得るために、生理活性物質の固定された測定領域と、生理活性物質の固定されていない参照領域と、を設けて、参照領域から得られた信号情報によって、測定領域から得られた信号情報を補正することにより、検体物質と生理活性物質との相互作用を示す方法が用いられる場合がある。

近年、上記プリズムに形成された固定化膜の表面に多数の配管を構成し、上述した測定領域や参照領域を各配管内に設け、一度に多くの物質間の相互作用を測定できるようにした装置が提案されている。

しかしながら、液体を配管内に注入する際に、微細な空気が混入し、配管内壁に空気泡が付着する場合がある。上述した表面プラズモン共鳴を利用する測定においては、配管内壁に付着した空気泡が測定誤差の原因となる。

従来、配管内に混入した空気を除去するために、充填液を加圧・減圧することにより充填された液体に混入した気体を除去する機構を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、気泡の発生を低減させるべく、液体の液面に接する接液空間の気体をヘリウムガス等で置換することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平７−１１０３３４号公報 特開２００４−３６１２６７公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、特別な機構を設けることなく、液体流路への空気の混入を防止することができる送液方法及び送液装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、液体を供給する供給口と液体を排出する排出口とをつなぐ液体流路に供給する液体を供給管の内部に貯留しておき、前記供給管の内部に貯留された液体の液面を前記供給管の開口部から供給管外部に突出させた状態で当該開口部を前記供給口に挿入し、前記供給管内に貯留された液体を前記液体流路に送出することで前記液体流路に液体を供給するようにしている。

請求項１記載の発明によれば、液体流路の供給口に前記開口部よりも前記供給管内部の液体の液面の方が先に到達する。したがって、液体流路に液体が満たされている場合には液体流路内に満たされた液体の液面と供給管内部に貯留された液体の液面とが接触した直後に開口部が挿入されることになる。

すなわち、液体流路内に満たされた液体と供給管内部に貯留された液体とが接することにより、開口部に空気が混入する隙間をなくした状態で供給口に開口部が挿入されるので、液体流路内部への空気の混入を防止することができる。

このように、請求項１記載の発明によれば、供給管の開口部を液体流路の供給口に挿入する際に、予め液面を開口部から外部に突出させるように制御するだけで、特別な機構を設けることなく、液体流路への空気の混入を防止することができる。

さらに、請求項２記載の発明では、前記開口部を前記供給口に挿入する際に、前記液体流路が液体で満たされている場合、前記供給口における前記液体流路の液面が当該液体流路の外部に突出した状態とすることを特徴としている。

請求項２の発明によれば、液体流路の供給口に供給管の開口部を挿入する際に、液体流路内に満たされた液体と供給管内部に貯留された液体とが接することによる開口部の隙間をなくした状態を維持しやすくなる。

例えば、請求項３記載の発明のように、前記液体流路の前記供給口の内壁を、疎水性とすることにより、液体流路内に満たされた液体の液面を液体流路の外部に突出させることができる。

すなわち、容器内に液体を収容する場合、容器の内壁が親水性であれば、容器内に満たされた液体の液面は外部に対して窪んだ状態となるが、容器の内壁が疎水性であれば、容器内に満たされた液体の液面は、外部に対して突出した状態となる。

したがって、開口部が供給口に挿入される際には、必ず開口部の中心部から外側に向かって液面と接触することになるので、開口部近傍の空気は開口部の外側に押し出されていくことになり、液体流路内への空気の混入が防止される。

請求項４記載の発明は、液体を供給する供給口と液体を排出する排出口とをつなぐ液体流路の供給口に挿入される開口部を有し、前記液体流路に供給する液体が貯留される供給管と、前記供給管の液体及び気体の吸引、吐出を行なうためのポンプと、前記供給管を移動させるための駆動手段を制御して前記開口部が前記液体流路の前記供給口に挿入する移動制御手段と、前記移動制御手段により前記開口部が前記供給口に挿入される前に、前記供給管内の液体の液面が前記開口部よりも外側に突出させ、前記供給口に前記開口部が挿入される際に、前記開口部よりも前記供給管内の液体の液面が先に前記供給口又は前記液体流路内部の液体の液面に接触するように前記ポンプを制御するポンプ制御手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項４記載の発明によれば、液体流路の供給口に前記開口部よりも前記供給管内部の液体の液面の方が先に到達するので、液体流路に液体が満たされている場合には液体流路内に満たされた液体の液面と供給管内部に貯留された液体の液面とが接触した直後に開口部が挿入されることになり、液体流路内部への空気の混入を防止することができる。

このように、請求項４記載の発明によれば、供給管の開口部を液体流路の供給口に挿入する際に、予め液面を開口部から外部に突出させるようにポンプを制御するので、特別な機構を設けることなく、液体流路への空気の混入を防止することができる。

さらに、請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記液体流路の前記供給口の内壁を疎水性とすることを特徴としている。

請求項５記載の発明によれば、液体流路の供給口の内壁を疎水性としているので、液体流路内に満たされた液体の液面を液体流路の外部に突出させることができる。

すなわち、容器内に液体を収容する場合、容器の内壁が親水性であれば、容器内に満たされた液体の液面は外部に対して窪んだ状態となるが、容器の内壁が疎水性であれば、容器内に満たされた液体の液面は、外部に対して突出した状態となる。

したがって、開口部が供給口に挿入される際には、必ず開口部の中心部から外側に向かって液面と接触することになるので、開口部近傍の空気は開口部の外側に押し出されていくことになり、空気の混入が防止される。

本発明の送液方法及び送液装置によれば、供給管の開口部を液体流路の供給口に挿入する際に、予め液面を開口部から外部に突出させるようにしているので、特別な機構を設けることなく、液体流路への空気の混入を防止することができる。

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。

本発明に係る送液装置としてのバイオセンサー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、タンパクＴａと試料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。本発明に係る測定スティック上にタンパクＴａを固定し、このタンパクＴａへ試料Ａを供給して信号変化を検出することにより、相互作用を測定する。

図１〜図３に示すように、バイオセンサー１０は、分注ヘッド２０、測定部３０、試料ストック部４０、ピペットチップストック部４２、バッファストック部４４、冷蔵部４６、測定スティックストック部４８及びラジエータ６０を備えている。

ラジエータ６０は、金属製の薄板が積層されて内部に流路が構成されており、流路に温調水を流して、温調水と筐体内の空気との熱交換を行っている。ラジエータ６０には、ラジエータ送風ファン６２が設けられている。ラジエータ送風ファン６２により、ラジエータ６０で熱交換された空気が、筐体内部へ送り込まれる。ラジエータ６０には、循環ホース６６が連結されている。これにより、筐体内部の温度が調整される。

試料ストック部４０は、試料積層部４０Ａ及び試料セット部４０Ｂで構成されている。試料積層部４０Ａには、個々のセルに各々異なるアナライト溶液をストックする試料プレート４０Ｐが、Ｚ方向に積層されて収容されている。試料セット部４０Ｂには、１枚の試料プレート４０Ｐが、図示しない搬送機構により試料積層部４０Ａから搬送されてセットされる。

ピペットチップストック部４２は、ピペットチップ積層部４２Ａ及びピペットチップセット部４２Ｂで構成されている。ピペットチップ積層部４２Ａには、複数のピペットチップを保持するピペットチップストッカー４２Ｐが、Ｚ方向（鉛直方向）に積層されて収容されている。ピペットチップセット部４２Ｂには、１枚のピペットチップストッカー４２Ｐが、図示しない搬送機構によりピペットチップ積層部４２Ａから搬送されてセットされる。

バッファストック部４４は、ボトル収容部４４Ａ及びバッファ供給部４４Ｂで構成されている。ボトル収容部４４Ａには、バッファ液が貯留された複数本のボトル４４Ｃが収容されている。バッファ供給部４４Ｂには、バッファプレート４４Ｐがセットされている。バッファプレート４４Ｐは、複数筋に区画されており、各々の区画には濃度の異なるバッファ液が貯留されている。また、バッファプレート４４Ｐの上部には、分注ヘッド２０のアクセス時にピペットチップＣＰが挿入される孔Ｈが構成されている。バッファプレート４４Ｐへは、ホース４４Ｈによりボトル４４Ｃからバッファ液が供給される。

バッファ供給部４４Ｂの隣には、補正用プレート４５が配置され、その隣に冷蔵部４６が配置されている。補正用プレート４５は、バッファ液の濃度調整を行うためのプレートであり、マトリクス状に複数セルが構成されている。冷蔵部４６には、冷蔵の必要な試料が配置される。冷蔵部は低温とされており、この上で試料は低温状態に保たれる。

測定スティックストック部４８には、測定スティック収容プレート４８Ｐがセットされている。測定スティック収容プレート４８Ｐには、測定チップとしての測定スティック５０が複数本収納されている。

測定スティックストック部４８と測定部３０との間には、測定スティック搬送機構４９が備えられている。測定スティック搬送機構４９は、測定スティック５０を両側から挟み込んで保持する保持アーム４９Ａ、回転により保持アーム４９ＡをＹ方向に移動させるボールねじ４９Ｂ、Ｙ方向に配置され、測定スティック５０が載せられる搬送用レール４９Ｃ、を含んで構成されている。測定の際には、１本の測定スティック５０が測定スティック搬送機構４９により測定スティック収容プレート４８Ｐから搬送用レール４９Ｃ上に載せられ、保持アーム４９Ａにより挟持されつつ測定部３０へ移動してセットされる。

測定スティック５０は、図４及び図５に示すように、誘電体ブロック５２、流路部材５４、及び、保持部材５６、で構成されている。

誘電体ブロック５２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５２Ａ、及び、プリズム部５２Ａの両端部にプリズム部５２Ａと一体的に形成された被保持部５２Ｂを備えている。

プリズム部５２Ａの互いに平行な２面の内の広い側の測定面には、金属膜５７が形成されている。金属膜５７の表面には、タンパクＴａを金属膜５７上に固定化するための、リンカー層５７Ａが形成されている。このリンカー層５７Ａ上にタンパクＴａが固定される。

この誘電体ブロック５２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５２Ａ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５７との界面で全反射された光ビームが出射される。

プリズム部５２Ａの両側面には、上側の端辺に沿って保持部材５６と係合される係合凸部５２Ｃが形成されている。また、プリズム部５２Ａの下側には、側端辺に沿って搬送用レール４９Ｃと係合されるフランジ部５２Ｄが形成されている。

流路部材５４は、図５に示すように、６個のベース部材５４Ａを備えている。ベース部材５４Ａの各々には４本の円筒部材５４Ｂが立設されている。ベース部材５４Ａは、３個のベース部材５４Ａ毎に、立設された円筒部材５４Ｂのうちの１本の上部が連結部材５４Ｄによって連結されている。流路部材５４は、軟質で弾性変形可能な材料、例えば非晶質ポリオフィレンエラストマーで構成することができる。弾性変形可能な材料で構成することにより、誘電体ブロック５２との密着性を高め、誘電体ブロック５２との間に構成される液体流路５５の密閉性を確保することができる。

保持部材５６は、長尺とされ、上面部材５６Ａ及び２枚の側面板５６Ｂが蓋状に構成された形状とされている。側面板５６Ｂには、誘電体ブロック５２の係合凸部５２Ｃと係合される係合孔５６Ｃ、及び、上記光ビームの光路に対応する部分に窓５６Ｄが形成されている。保持部材５６は、係合孔５６Ｃと係合凸部５２Ｃとが係合されて、誘電体ブロック５２に取り付けられる。流路部材５４は、保持部材５６と一体成形されており、保持部材５６と誘電体ブロック５２の間に配置される。上面部材５６Ａには、流路部材５４の円筒部材５４Ｂに対応する位置に、受部５９が形成されている。受部５９は略円筒状とされている。

ベース部材５４Ａには、図６及び図７に示すように、底面側に略Ｓ字状の２本の流路溝５４Ｃが形成されている。ベース部材５４Ａは、底面が誘電体ブロック５２の測定面（上面）と密着されることにより、流路溝５４Ｃと誘電体ブロック５２の測定面との間に構成される空間と前記中空部とで、液体流路５５が構成される。１個のベース部材５４Ａには、２本の液体流路５５が構成される。

なお、流路部材５４は、不図示の測定スティック押さえ部材によって誘電体ブロック５２に押圧されることにより誘電体ブロック５２に密着させられるので、液体流路５５の密閉性が確保される。

また、流路溝５４Ｃの端部の各々は、円筒部材５４Ｂの中空部と１対１に連通されている。これにより、図７に示すように、各液体流路５５の一端には、当該液体流路５５に試料を供給する供給口５３Ａが、他端には、当該液体流路５５から試料を排出させるための排出口５３Ｂが、それぞれ形成される。

ここで、１の流路部材により形成される２本の液体流路５５のうち、１本は測定流路５５Ａとして用いられ、他の１本は参照流路５５Ｒとして用いられる。測定流路５５Ａの金属膜５７上（リンカー層５７Ａ上）にはタンパクＴａが固定され、参照流路５５Ｒの金属膜５７上（リンカー層５７Ａ上）にはタンパクＴａが固定されない状態で測定が行われる。

測定流路５５Ａ及び参照流路５５Ｒには、図６に示すように、各々光ビームＬ１、Ｌ２が入射される。

光ビームＬ１、Ｌ２は、図７に示すように、ベース部材５４Ａの中心線Ｍ上に配置されるＳ字の屈曲部分に照射される。以下、測定流路５５Ａにおける光ビームＬ１の照射領域を測定領域Ｅ１、参照流路５５Ｒにおける光ビームＬ２の照射領域を参照領域Ｅ２という。参照領域Ｅ２は、タンパクＴａの固定された測定領域Ｅ１から得られるデータを補正するための測定を行う領域である。

上面部材５６Ａには、流路部材５４の円筒部材５４Ｂに対応する位置に、受部５９が形成されている。受部５９は略円筒状とされており、上面側が円筒中心に向けて低くなるテーパー状であることが好ましい。

図８には、分注ヘッド２０の構成が示されている。同図に示されるように、分注ヘッド２０には、１２本の分注管２０Ａが備えられている。分注管２０Ａは、Ｘ方向と直交する矢印Ｙ方向に沿って１列に配置されている。分注管２０Ａは、隣り合う２本で一対とされ、液体流路５５の供給口５３Ａ及び排出口５３Ｂにそれぞれ１本ずつ対応させて使用される。また、一対の液体流路５５Ａ、５５Ｒには、共通の分注管２０Ａが用いられる。

なお、各分注管２０Ａの先端は、ピペットチップＣＰが着脱可能に構成されている。分注管２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰは、必要に応じて交換される。

また、分注ヘッド２０は、図１及び図３に示すように、水平駆動機構２２により矢印Ｘ方向に移動可能とされている。水平駆動機構２２は、ボールねじ２２Ａ、モータ２２Ｂ、ガイドレール２２Ｃにより構成されている。ボールねじ２２Ａ及びガイドレール２２Ｃは、Ｘ方向に配置されている。ガイドレール２２Ｃは平行に２本配置され、そのうちの１本はボールねじ２２Ａの下側に所定間隔離れて配置されている。分注ヘッド２０は、モータ２２Ｂの駆動によるボールねじ２２Ａの回転により、ガイドレール２２Ｃに沿ってＸ方向に移動される。このＸ方向移動により、分注ヘッド２０は、ピペットチップセット部４２Ｂ、試料セット部４０Ｂ、バッファ供給部４４Ｂ、冷蔵部４６及び測定部３０に対向する位置に移動可能に構成されている。

さらに、図８に示されるように、分注ヘッド２０には、分注ヘッド２０を矢印Ｚ方向に移動させる鉛直駆動機構２４が設けられている。同図に示されるように、鉛直駆動機構２４は、モータ２４Ａ及びＺ方向に配置された駆動軸２４Ｂを含んで構成され、分注ヘッド２０をＺ方向に移動させる。このＺ方向移動により、分注ヘッド２０は、ピペットチップセット部４２Ｂにセットされたピペットチップストッカー４２Ｐ、試料セット部４０Ｂにセットされた試料プレート４０Ｐ、バッファ供給部４４Ｂにセットされたバッファプレート４４Ｐ及び測定部３０にセットされた測定スティック５０にアクセス可能となっている。

図９に示されるように、分注ヘッド２０には、吸排駆動部２６が接続されている。吸排駆動部２６は、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８を備えている。第１ポンプ２７及び第２ポンプ２８は、前述の一対の分注管２０Ａに各々対応して設けられている。第１ポンプ２７は、シリンジポンプで構成されており、第１シリンダ２７Ａ、第１ピストン２７Ｂ、及び、第１ピストン２７Ｂを駆動させる第１モータ２７Ｃを備えている。第１シリンダ２７Ａは、配管２７Ｈを介して分注ヘッド２０と接続されている。また、第２ポンプ２８も、シリンジポンプで構成されており、第２シリンダ２８Ａ、第２ピストン２８Ｂ、及び、第２ピストン２８Ｂを駆動させる第２モータ２８Ｃを備えている。第２シリンダ２８Ａは、配管２８Ｈを介して分注ヘッド２０と接続されている。

なお、第１モータ２７Ｃ及び第２モータ２８Ｃは、後述する制御部７０と電気的に接続されており、制御部７０により駆動が制御される。

試料やバッファ液などの液体の供給時には、分注ヘッド２０を、冷蔵部４６、試料セット部４０Ａ、バッファ供給部４４Ｂ上へ移動させ、第１モータ２７Ｃをそれぞれ駆動して一対の分注管２０Ａの一方（計６本）に取り付けられたピペットチップＣＰ内に試料やバッファ液を吸引する。このときの吸引量は、一対の液体流路５５Ａ、５５Ｒに供給するため、液体流路２本分の量である。そして、試料やバッファ液を吸引した６本の分注管２０Ａ側のピペットチップＣＰを、測定スティック５０の測定流路５５Ａ側の供給口５３Ａに挿入すると共に、分注管２０Ａの各対の他方の６本の分注管２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰを測定流路５５Ａの排出口５３Ｂに挿入する。そして、第１モータ２７Ｃと第２モータ２８Ｃとを同時に駆動して、供給口５３Ａ側の分注管２０Ａから半量の液体を吐出すると共に排出口５３Ｂ側の分注管２０Ａで液体を吸入することにより液体の入換えが行われる。続いて、当該一対の分注管２０Ａを参照流路５５Ｒ側の供給口５３Ａ及び排出口５３Ｂに挿入し、同様にして第１モータ２７Ｃと第２モータ２８Ｃとを駆動して、参照流路５５Ｒ内の液体を吸引しながらピペットチップＣＰの残り半量の液体を供給することにより、液体の入換えが行なわれる。

図１０には、測定部３０の構成が示されている。同図に示されるように、測定部３０は、光学定盤３２、光出射部３４、受光部３６を含んで構成されている。なお、同図では、測定スティック５０の誘電体ブロック５２と流路部材５４以外の部材は省略されている。

光学定盤３２には、Ｙ方向から見て、上部中央の水平平面で構成される定盤レール部３２Ａ、定盤レール部３２Ａから離れる方向に向かって低くなる出射傾斜部３２Ｂ、定盤レール部３２Ａを挟んで出射傾斜部３２Ｂと逆側に配置される受光傾斜部３２Ｃが形成されている。定盤レール部３２Ａには、Ｙ方向に沿って測定スティック５０がセットされる。

光学定盤３２の出射傾斜部３２Ｂには、測定スティック５０へ向かって光ビームＬ１、Ｌ２を出射する光出射部３４が設置されている。この光出射部３４には、光源３４Ａ、レンズユニット３４Ｂが備えられている。

光源３４Ａからは、発散状態の光ビームＬが射出される。光源３４Ａから射出された光ビームＬは、レンズユニット３４Ｂを介して２本の光ビームＬ１、Ｌ２となる。この２本の光ビームは、それぞれ光学定盤３２上に配置される誘電体ブロック５２の一対の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２に対応する位置に入射される。なお、光源３４Ａとしては、角度広がりを有する光を射出可能な光源が適用され、発散状態の光ビームＬを射出させる構成とされている。

発散状態の光ビームＬ１、Ｌ２は、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において、金属膜５７と誘電体ブロック５２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。

このとき、金属膜５７に照射された照射光Ｌ１及び照射光Ｌ２は、金属膜５７に微弱なエネルギー波（エバネッセント波）を生じさせると共に、誘電体ブロック５２に接触する金属膜５７の表面に粗密波（表面プラズモン）を生じさせる。このエバネッセント波及び表面プラズモンの波長が一致すると共鳴して、金属膜５７に照射された照射光Ｌ１及びＬ２の各々に含まれる特定の入射角度の光において反射光が減衰する（表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ））。

エバネッセント波は、金属膜５７における物質間の相互作用によって変化する。また、光の屈折率の二乗によって示される誘電率は、このエバネッセント波に影響するので、金属膜５７表面で引き起こされる生理活性物質と検体物質との間の相互作用は、誘電率に差異を生じさせ、これが表面プラズモンに影響し、共鳴角度の変化、すなわち屈折率の変化、として捉えることができる。

したがって、金属膜５７表面における生理活性物質と、供給された検体溶液に含まれる検体物質と、との間で相互作用が生じると、金属膜５７表面の誘電率が変わり、屈折率（共鳴の角度）が変化する。このため、金属膜５７上に工程された生理活性物質上に、選択的に異なる検体（検体溶液）を供給することで、屈折率の変化を経時的に測定し、分子間相互作用を解析することができる。

そこで、受光傾斜部３２Ｃには、受光部３６が設置されている。受光部３６には、レンズユニット３６Ａ、ＣＣＤ３６Ｂが備えられている。これにより、誘電体ブロック５２と金属膜５７との界面で全反射された照射光Ｌ１及び照射光Ｌ２の各々は、レンズユニット３６Ａを経てＣＣＤ３６Ｂで受光される。金属膜５７に入射される照射光Ｌ１及び照射光Ｌ２は角度広がりを持っているため、受光部３６に入射される光もまた角度広がりを有している。ＣＣＤ３６Ｂでは、受光した光を光電変換することによって得られた光検出信号を、主制御部７１へ出力する。

主制御部７１は、信号処理部３８と、制御部７０と、メモリ１７と、を含んで構成されている。信号処理部３８、メモリ１７、上記モータ２２Ｂ、モータ２４Ａ、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃは、制御部７０に信号授受可能に接続されている。制御部７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを含むマイクロコンピュータで構成されている。メモリ１７には、各種処理ルーチンや各種処理で用いる制御パラメータ等が予め記憶されると共に、各種処理において発生したデータ等が適時記憶される。

信号処理部３８は、ＣＣＤ３６Ｂから入力された光検出信号に基づいて、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２における屈折率情報を求め、制御部７０へ出力する。

なお、測定時において照射光Ｌは、誘電体ブロック５２の一対の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２と、の各々に入射されることから、信号処理部３８には、誘電体ブロック５２の複数の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２（図４〜図７では６個の測定領域Ｅ１と６個の参照領域Ｅ２）からの光検出信号が入力され、制御部７０には、各々の参照領域Ｅ２及び各々の測定領域Ｅ１における屈折率情報が出力される。

信号処理部３８では、入力された各光検出信号を分析することによって、各測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２における照射光Ｌ１及び照射光Ｌ２各々における前記全反射減衰の生じる入射角（金属膜５７と誘電体ブロック５２との界面で全反射した光の強度が鋭く低下する入射角）としての全反射減衰角θｓｐを求める。

そして、求めた全反射減衰角θｓｐから、上記金属膜５７と誘電体ブロック５２との界面で生じた表面プラズモンの波数を求めることによって、各測定領域Ｅ１と、各参照領域Ｅ２の誘電率が求められる。誘電率が求められると、誘電率は屈折率の二乗であることから、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２各々における屈折率の屈折率情報が求められ、さらに、測定領域Ｅ１の屈折率情報を、参照領域Ｅ２の屈折率情報によって補正することにより、各測定領域Ｅ１における検定物質の屈折率情報を得る。

この屈折率情報が制御部７０に出力されると、制御部７０では、入力された各屈折率情報に基づいて検体溶液注の検体物質と生理活性物質との相互作用（例えば、結合量）を求める。

ここで、図１１には、測定部３０にセットされた測定スティック５０の液体流路５５内に満たされた液体の置換を実行する際に、分注ヘッド２０のピペットチップＣＰが測定スティック５０の受部５９に挿入された直後の液体の状態が示されている。

ピペットチップＣＰを受部５９に挿入する際には、流路５５内に満たされた液体の液面とはじめに接触するのはピペットチップＣＰ先端の開口部８０である。このため、同図に示されるように、ピペットチップＣＰ内の液体の液面と流路５５内に満たされた液体の液面との間に空気が入る場合がある。

吸引側のピペットチップＣＰにおいては液体に空気が混入しても問題ないが、送液側のピペットチップＣＰにおいては、送液を行う際に、液体に混入した空気を液体と一緒に液体流路５５内に押し込んでしまうことになる。この押し込まれた空気が液体流路５５の内壁に付着したり、液体流路５５内で滞留したりすると、測定結果に誤差が生じる原因となる。

そこで、制御部７０では、図１２に示されるように、送液側のピペットチップＣＰの液面８４をピペットチップＣＰの開口部８０よりもピペットチップＣＰの外部に向かって突出させた状態でピペットチップＣＰを受部５９に挿入するように、分注ヘッド２０の動作を制御している。

これにより、ピペットチップＣＰ内の液体の液面８４と液体流路５５内に満たされた液体の液面８６との間に空気が混入することを防止することができる。

以下に、本実施の形態の作用を説明する。

バイオセンサー１０において、検体物質と生理活性物質との相互作用の測定指示が不図示の操作部等を介して入力されると、１本の測定スティック５０が測定部３０へセットされる。

この測定スティック５０の測定部３０へのセットとは、制御部７０が、１本の測定スティック５０を測定チップ搬送機構４９により測定チップ収容プレート４８Ｐから測定部３０へ移動してセットするように駆動部４９Ｄを制御することによって行われる。このように測定部３０にセットされることにより、測定スティック５０は、測定チップ搬送機構４９により定盤レール部３２Ａに搬送されて、測定対象とする測定流路５５Ａの測定領域Ｅ１及び参照流路５５Ｒの参照領域Ｅ２各々に、光ビームＬ１、光ビームＬ２が入射される位置に配置される。

光出射部３４から１本の誘電体ブロック５２の複数の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２各々に光ビームＬ１及び光ビームＬ２各々が照射されることにより、信号処理部３８には、複数の測定領域Ｅ１と複数の参照領域Ｅ２各々から強度分布情報が入力される。

このとき、制御部７０では、分注ヘッド２０を制御して、測定部３０にセットされた測定スティック５０の液体流路５５内の液を、順次置換する。

図１３には、液置換時の制御部７０による分注ヘッド２０の制御手順がフローチャートとして示されている。

まず、ステップ１４０では、新たに液体流路５５内に送液する液体をピペットチップＣＰ内に吸引すべく、送液する液体に応じて試料プレート４０Ｐ又はバッファプレート４４Ｐの配設位置に分注ヘッド２０を移動させる。すなわち、モータ２２Ｂを駆動して分注ヘッド２０をＸ方向移動させると共に、モータ２４Ａを駆動して分注ヘッド２０をＺ方向移動させ、各プレートＰにセットされた液体を吸引可能な位置まで移動させる。

次のステップ１４２では、第１モータ２７Ｃを駆動して試料プレート４０Ｐ又はバッファプレート４４Ｐにセットされている液体を送液側のチップに吸引し、その後にステップ１４４に移行する。

ステップ１４４では、測定スティック５０の上方に分注ヘッド２０を移動させ、その後にステップ１４６に移行して、第１モータ２７Ｃを駆動して、送液側のピペットチップＣＰ内に吸引された液体を所定量吐出させ、ピペットチップＣＰの開口部８０に液滴をつくる。

次のステップ１４８では、測定スティック５０の受部５９にピペットチップＣＰの開口部８０を挿入し、その後にステップ１５０に移行して、第１モータ２７Ｃの駆動による送液及び第２モータ２８Ｃの駆動による吸引を実行して、液体流路５５内の液体の置換を行なう。

すなわち、ピペットチップＣＰの開口部８０に液滴を作ることによりピペットチップＣＰの開口部８０の外側にピペットチップＣＰ内の液体の液面８４を突出させた状態で、ピペットチップＣＰを受部５９に挿入する。これにより、開口部８０よりも液面８４の方が先に液体流路５５内に満たされた液体の液面８６に接触することになり、空気の混入を防止することができる。

したがって、ステップ１４６における送液量は、開口部８０に作る液滴が滴下しない量とすることが好ましい。当該滴下しない量は、開口部８０の開口面積や、ピペットチップＣＰ内に吸引されている液体の粘度等により異なる。ピペットチップＣＰの仕様や、ピペットチップＣＰ内に吸引する液体の種類等を考慮して、液体が滴下せず、かつ、開口部８０からピペットチップＣＰの外側に液面８４が突出するような送液量を適宜設定することができる。

次のステップ１５２では、分注ヘッド２０を所定の待機位置まで移動させ、その後に本液置換処理を終了する。

なお、液置換処理の終了後は、必要に応じて、ピペットチップＣＰの交換や、吸引した液体の廃棄等の処理が適宜実行される。

以上詳細に説明したように、本実施の形態では、液体を供給する供給口及び液体を排出する排出口としての２つの受部５９をつなぐ液体流路５５に供給する液体を分注装置２０のピペットチップＣＰ内部に貯留しておき、ピペットチップＣＰの内部に貯留された液体の液面をピペットチップＣＰの開口部８０からピペットチップＣＰ外部に突出させた状態で当該開口部８０を供給口（送液側の受部５９）に挿入し、ピペットチップＣＰ内部に貯留された液体を液体流路５５に送出することで液体流路５５に液体を供給するようにしている。これにより、液体流路５５の送液側の受部５９に開口部８０よりもピペットチップＣＰ内部の液体の液面８４の方が先に到達する。したがって、液体流路５５に液体が満たされている場合には液体流路５５内に満たされた液体の液面８６とピペットチップＣＰ内部に貯留された液体の液面８４とが接触した直後に開口部８０が挿入されることになる。

すなわち、液体流路５５内に満たされた液体とピペットチップＣＰ内部に貯留された液体とが接することにより、開口部８０に空気が混入する隙間をなくした状態で送液側の受部５９に開口部８０が挿入されるので、液体流路５５内部への空気の混入を防止することができる。

（変形例）
上記実施の形態では、ピペットチップＣＰ内に吸引された液体の液面８４を開口部８０の外側に突出させる形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。

開口部８０を供給口（送液側の受部５９）に挿入する際に、液体流路５５が液体で満たされている場合、供給口（送液側の受部５９）における液体流路５５の液面が当該液体流路５５の外部に突出した状態とするようにしてもよい。

液体流路５５内に満たされた液体の液面８６を液体流路５５の外部に突出させる方法としては、例えば、液体流路５５の供給口（送液側の受部５９）の内壁を、疎水性とすることがあげられる。

すなわち、容器内に液体を収容する場合、容器の内壁が親水性であれば、容器内に満たされた液体の液面は外部に対して窪んだ状態となるが、容器の内壁が疎水性であれば、容器内に満たされた液体の液面は、外部に対して突出した状態となる。

図１４には、受部５９の近傍の内壁を疎水性とした場合の液体流路５５と分注装置２０との概略図が示されている。同図に示されるように、受部５９近傍の領域８８を疎水性とすることで、液体流路５５内部に満たされた液体の液面８６を外部側に突出させることができる。

なお、この領域８８全体の液体との接触面を疎水性にしてもよいし、受部５９のテーパ面だけを疎水性にしてもよい。

したがって、同図に示されるように、開口部８０の外側に液面８４を突出させると共に、液体流路５５内に満たされた液体の液面８６が受部５９方向に突出するようにして、ピペットチップＣＰの開口部８０の挿入を実行することで、液体流路の供給口に供給管の開口部を挿入する際に、液体流路内に満たされた液体と供給管内部に貯留された液体とが接することによる開口部の隙間をなくした状態を維持しやすくなる。

これにより、開口部が供給口に挿入される際には、必ず開口部の中心部から外側に向かって液面と接触することになるので、開口部近傍の空気は開口部の外側に押し出されていくことになり、空気の混入が防止される。

なお、同図では、供給口（送液側の受部５９）と排出口（吸引側の受部５９）との両方の近傍の領域８８を疎水性とする形態について示したが、供給口が常に同じ受部５９である場合は、供給口となる受部５９の近傍だけを疎水性としてもよい。

また、液体流路５５内の液体を逆流させる場合が想定される場合は、両方の受部５９において空気の混入を防止する必要があるので、両方の受部５９を疎水性とすることが好ましい。

なお、本実施の形態に係るバイオセンサー１０の構成や処理の流れ等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。

本発明に係る実施形態のバイオセンサーの内部の斜視図である。 本発明に係る実施形態のバイオセンサーの内部の上面図である。 本発明に係る実施形態のバイオセンサーの内部の側面図である。 本発明に係る実施形態の測定スティックの斜視図である。 本発明に係る実施形態の測定スティックの分解斜視図である。 本発明に係る実施形態の測定スティックの測定領域及び参照領域へ照射光が入射している状態を示す模式図である。 本発明に係る実施形態の測定スティックの１の流路部材を下側からみた図である。 本発明に係る実施形態のバイオセンサーの分注ヘッドの鉛直駆動機構を示す斜視図である。 本発明に係る実施の形態のバイオセンサーの液体吸排部の概略構成図である。 本発明に係る実施の形態のバイオセンサーの光学測定部付近の構成とバイオセンサーの電気的構成を示す概略図である。 液体流路とピペットチップとの間に空気が混入した状態の一例を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態の液体流路にピペットチップを挿入する際の液体流路の説明図である。 本発明に係る実施の形態の液置換処理の流れを示すフローチャートである。 本発明に係る他の形態に係る液体流路にピペットチップを挿入する際の説明図である。 本発明に係る他の形態に係る液体流路の供給口の内壁部分を示す説明図である。

符号の説明

１０ バイオセンサー
２０ 分注ヘッド
２０Ａ 分注管（供給管)
ＣＰ ピペットチップ（供給管）
２２Ｂ モータ（駆動手段）
２４Ａ モータ（駆動手段）
２７ 第１ポンプ（ポンプ）
２７Ｃ 第１モータ
２８ 第２ポンプ（ポンプ）
２８Ｃ 第２モータ
３０ 測定部
５０ 測定スティック
５５ 液体流路
５９ 受部（供給口、排出口)
７０ 制御部（移動制御手段、ポンプ制御手段）
８０ 開口部

Claims (5)

1. 液体を供給する供給口と液体を排出する排出口とをつなぐ液体流路に供給する液体を供給管の内部に貯留しておき、
   前記供給管の内部に貯留された液体の液面を前記供給管の開口部から供給管外部に突出させた状態で当該開口部を前記供給口に挿入し、
   前記供給管内に貯留された液体を前記液体流路に送出することで前記液体流路に液体を供給する送液方法。
2. 前記開口部を前記供給口に挿入する際に、前記液体流路が液体で満たされている場合、前記供給口における前記液体流路の液面が当該液体流路の外部に突出した状態とすることを特徴とする請求項１記載の送液方法。
3. 前記液体流路の前記供給口の内壁を、疎水性とすることを特徴とする請求項２記載の送液方法。
4. 液体を供給する供給口と液体を排出する排出口とをつなぐ液体流路の供給口に挿入される開口部を有し、前記液体流路に供給する液体が貯留される供給管と、
   前記供給管の液体及び気体の吸引、吐出を行なうためのポンプと、
   前記供給管を移動させるための駆動手段を制御して前記開口部が前記液体流路の前記供給口に挿入する移動制御手段と、
   前記移動制御手段により前記開口部が前記供給口に挿入される前に、前記供給管内の液体の液面が前記開口部よりも外側に突出させ、前記供給口に前記開口部が挿入される際に、前記開口部よりも前記供給管内の液体の液面が先に前記供給口又は前記液体流路内部の液体の液面に接触するように前記ポンプを制御するポンプ制御手段と、
   を備えたことを特徴とする送液装置。
5. 前記液体流路の前記供給口の内壁を疎水性としたことを特徴とする請求項４記載の送液装置。

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