JP4921385B2 - 表面プラズモン共鳴測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ：surface plasmon resonance）を利用したＳＰＲ測定装置に関するものである。

疾病の状態を評価するための臨床検査や、窒素酸化物およびオゾンなどの状態を測定する環境計測では、従来より免疫反応や色呈反応を用いた測定が行われている。この中で、近年では、表面プラズモン共鳴現象を利用した測定技術が開発され、実用化されている（特許文献１，２参照）。これは、測定対象の検体が接触した金属の表面における、エバネッセント波と表面プラズモン波との共鳴を用いるものである。

この測定は、図５に示すＳＰＲ測定装置を用いて行う。測定においては、まず、光源５０１から出射された光を入射側レンズ５０２で集光してプリズム５０３に入射させ、プリズム５０３の測定面５０４に密着させているセンサチップ（測定チップ）５０５の測定領域に照射する。センサチップ５０５の測定領域には金（Ａｕ）の薄膜が形成されており、このＡｕの薄膜の表面に検体を接触させた状態で置き、Ａｕの薄膜の裏面に、センサチップ５０５を透過してきた集光光が照射される。

このようにして照射された集光光は、Ａｕの薄膜の裏面で反射し、いわゆるＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子よりなる光検出部５０６で強度（光強度）が測定され、図６に示すように、上記共鳴が起こる角度で反射率が低くなる谷が観測される。
なお、図５では示していないが、光源５０１および入射側レンズ５０２などの光学系の位置（角度）および、光検出部５０６を含む受光側の光学系の位置（角度）を制御する制御部を備える。これらの、光源５０１，入射側レンズ５０２，プリズム５０３，光検出部５０６，および，制御部が、ＳＰＲ測定装置の測定部を構成している。

ところで、光源５０１からの光は、プリズム５０３の測定面５０４から出射し、センサチップ５０５の入出射面より入射し、Ａｕの薄膜の裏面で反射し、センサチップ５０５の入出射面より出射し、プリズム５０３の測定面５０４に入射する。従って、この光の光路において、プリズム５０３とセンサチップ５０５との屈折率が一致し、測定面５０４とセンサチップ５０５の入出射面とが完全に密着していれば、これらの間で、測定のための光が屈折し、また反射することがなく、効率よく光を入出射させることができる。

しかしながら、プリズム５０３とセンサチップ５０５との屈折率を一致させることは容易であるが、これらを完全に密着させることは容易ではない。このため、よく知られているように、プリズム５０３およびセンサチップ５０５に屈折率が一致するマッチングオイル（屈折率整合剤）を、測定面５０４とセンサチップ５０５の入出射面との間に介在させている。このマッチングオイルを用いることで、プリズム５０３とセンサチップ５０５との間における不要な屈折や反射などを抑制している。

特開２００１−１９４２９８号公報 特開２００２−２１４１３１号公報

ところで、上述した表面プラズモン共鳴現象を利用した測定（ＳＰＲ測定）では、例えば、センサチップのＡｕの薄膜に修飾した抗体により、検出対象の定性などの測定を行うため、新規な測定のためには新規なセンサチップを用いることになり、新規に測定を行う毎に、センサチップを交換している。

しかしながら、前述したように、センサチップは、マッチングオイルなどを用いて測定面に密着させているので、センサチップを測定面より脱離させることが容易ではなく、センサチップの交換が容易ではないという問題があった。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ＳＰＲ測定装置におけるセンサチップの交換が、より容易に行えるようにすることを目的とする。

本発明に係るＳＰＲ測定装置は、表面プラズモン共鳴を用いた測定を行うための測定部を内部に備えた装置本体と、この装置本体の上面に設けられて測定チップが載置される測定面と、この測定面に設けられ、互いに平行に配置された２つの溝部とを備え、溝部の各々の間隔は、測定面に測定チップの端部が密着しないように、測定チップの幅より狭くされているようにしたものである。

上記ＳＰＲ測定装置において、装置本体の上面に設けられ、測定面に対して所定の方向にエアを吐出するエア吐出部を備え、溝部は、互いに平行に配置されて上記所定の方向に延在して形成されているようにしてもよい。また、エア吐出部が配置されている箇所に対向する測定面の端部に配置され、測定チップと測定面との間の屈折率整合をとるためのマッチングオイルを吸収可能とした吸油パッドを備えるようにしてもよい。また、装置本体の上面に配置されて測定チップが収容されるチップ収容部を備えるようにしてもよい。また、装置本体の側部に設けられ、装置本体の上面に粘着テープを供給する粘着テープ供給部を備えるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、ＳＰＲ測定装置の測定面に、互いに平行に配置されて所定の方向に延在する２つの溝部とを備えるようにしたので、ＳＰＲ測定装置におけるセンサチップの交換が、より容易に行えるようになる。

以下、本発明の実施の形態について図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるＳＰＲ測定装置の構成を示す斜視図であり、図２は、平面図である。このＳＰＲ測定装置は、装置本体１０１と、装置本体１０１の上面に配置された測定面１０２と、測定面１０２に設けられ、互いに平行に配置された２つの溝部１０３とを備える。２つの溝部１０３は、測定面１０２の中央部に設けられている測定領域を挟むように設けられている。なお、図示していないが、装置本体１０１の内部には、図５を用いて説明したように、公知の、表面プラズモン共鳴を用いた測定を行うための測定部を備えている。

本実施の形態において、溝部１０３は、平面視短冊状に形成されて所定の方向に延在している。また、２つの溝部１０３の延在方向は、同一とされている。溝部１０３は、例えば、幅３ｍｍ，延在方向の長さ３０ｍｍ，深さ０．５ｍｍ程度に形成されている。また、２つの溝部１０３は、１２ｍｍ程度離間して配置されている。２つの溝部１０３の間隔は、測定のために測定面１０２の上に載置されるセンサチップ１１１の幅より狭くされていればよい。

また、このＳＰＲ測定装置は、測定面１０２の端部に設けられた吸油パッド１０４と、測定面に対してエアを吐出するエア吐出部１０５と、測定面１０２に載置されて用いられる新規のセンサチップを収容しているチップ収容部１０６とを備える。吸油パッド１０４は、センサチップ１１１と測定面１０２との間の屈折率整合をとるためのマッチングオイルを吸収可能とした材料から構成されている。また、チップ収容部１０６は、装置本体１０１の上面に開口部を備える凹部であり、凹部内に複数のセンサチップ１１１を、積層した状態で収容可能としている。

本実施の形態では、チップ収容部１０６，エア吐出部１０５，測定面１０２，および吸油パッド１０４が、この順に直線上に配置されている。また、これらの配列方向に平行な状態に、２つの溝部１０３が延在している。なお、チップ収容部１０６は、上述した直線上に配置されている必要はない。

上述した本実施の形態のＳＰＲ測定装置では、まず、測定のためにセンサチップ１１１を測定面１０２の上に載置すると、センサチップ１１１の端部が、溝部１０３にはみ出す状態となる。この結果、本実施の形態によれば、センサチップ１１１が、測定面１０２に密着していない領域（端部）を備えるようになるので、測定面１０２より容易にセンサチップ１１１を脱離させることができるようになる。

また、本実施の形態では、エア吐出部１０５を備え、測定面１０２の上に載置されているセンサチップ１１１に対して、エアを吐出することを可能としているので、この吐出したエアにより、測定面１０２よりセンサチップ１１１を脱離させることができる。溝部１０３を備えてここにセンサチップ１１１の端部がはみ出しているので、吐出したエアが、この部分よりセンサチップ１１１と測定面１０２との間に入り込み、センサチップ１１１を測定面１０２より浮き上がらせることができる。この結果、エア吐出部１０５より吐出したエアにより、測定面１０２よりセンサチップ１１１を脱離させることができる

また、上述したようにセンサチップ１１１を脱離させるとともに、測定面１０２に塗布されているマッチングオイルを、吐出したエアにより吹き飛ばすことにより除去可能としている。吐出したエアに吹き飛ばされたマッチングオイルは、エアの突出方向に配置されている吸油パッド１０４に飛着して吸収される。このように、本実施の形態によれば、測定面１０２より容易にセンサチップ１１１を脱離することを可能にするとともに、測定面よりマッチングオイルを除去することを容易にしている。このため、センサチップを交換する際のマッチングオイルの更新も、より容易となる。

以上に説明したように、本実施の形態のＳＰＲ測定装置によれば、ＳＰＲ測定装置におけるセンサチップの交換が、より容易に行えるようになる。

また、本実施の形態におけるＳＰＲ測定装置は、図３（ａ）に示すように、装置本体１０１の側部に固定される粘着テープ保持部３０１を備え、粘着テープ保持部３０１に保持した粘着テープ巻き取り体３０２より、装置本体１０１の上面（上部）に粘着テープ３０２ａを供給可能としてもよい。粘着テープ巻き取り体３０２は、一定の幅に切断された所定の長さの粘着テープがコアに巻き取られているものである。粘着テープ保持部３０１と粘着テープ巻き取り体３０２とにより、粘着テープ供給部が構成されている。

このように、装置本体１０１の上部に粘着テープ３０２ａを供給可能とすることで、以下に説明するように、センサチップ１１１の搬送（移送）や、測定面１０２の洗浄などを行うことが可能となる。

まず、図３（ａ）に示すように、装置本体１０１の上部に引き出した粘着テープ３０２ａに、チップ収容部１０６に収容されているセンサチップ１１１を貼り付け、粘着テープ３０２ａの末端部を保持してこれを移動することで、図３（ｂ）に示すように、センサチップ１１１を測定面１０２の上に搬入（搬送）する。なお、測定面１０２の上には、予めマッチングオイルが供給（塗布）されており、この上に、センサチップ１１１を載置する。このように、センサチップ１１１を測定面の上に載置することで、測定が可能となる。

次に、センサチップ１１１を用いた測定が終了した後、図３（ｃ）に示すように、エア吐出部１０５から、測定面１０２の上に載置されているセンサチップ１１１に対してエアを吐出し、測定面１０２よりセンサチップ１１１を脱離させる。このとき、測定面１０２に塗布されているマッチングオイルは、吐出したエアにより吹き飛ばされ、エア吐出部１０５と測定面１０２との同じ直線上に直線上に配置されている吸油パッド１０４に飛着して吸収される。ここで、吐出したエアにより脱離したセンサチップ１１１は、粘着テープ３０２ａに貼り付けられているので、装置本体１０１が配置されている領域より大きく飛散することがない。測定面１０２よりセンサチップ１１１を脱離させた後、センサチップ１１１が貼り付けられている部分の粘着テープ３０２ａを切り離す。また、当該センサチップ１１１は、切り離した粘着テープ３０２ａとともに所定の廃棄処理をする。

以上のことにより、測定を終了したセンサチップ１１１を脱離させた後、吹き飛ばすことができずに測定面１０２に残留しているマッチングオイル残渣を、例えば、アルコールを含浸させたガーゼで拭き取ることで除去する。この後、新たなマッチングオイルを測定面に供給し、前述同様に、次のセンサチップ１１１を測定面１０２に搬送し、次の測定を行う。このように、本実施の形態によれば、センサチップ１１１の測定面１０２への搬送、測定面１０２からのセンサチップの除去など、ＳＰＲ測定装置におけるセンサチップの交換が、センサチップ１１１に触れることなくより容易に行えるようになる。

なお、上述したように測定面１０２よりセンサチップ１１１を脱離させた後、粘着テープ３０２ａにより、マッチングオイル残渣を除去してもよい。例えば、センサチップ１１１が貼り付けられていた部分の粘着テープ３０２ａを切り離した後、新たな粘着テープ３０２ａを粘着テープ巻き取り体３０２より引き出し、引き出した粘着テープ３０２ａを、図３（ｄ）に示すように、測定面１０２の上に残留しているマッチングオイル残渣の上に接触させる。この後、粘着テープ３０２ａを測定面より離間させればよい。粘着テープ３０２ａの粘着層に接触したマッチングオイル残渣は、粘着層に吸着して測定面１０２より除去されるようになる。

次に、センサチップ１１１について簡単に説明する。センサチップ１１１は、図４に示すように、透明なガラスからなる基板４０１と、カバー部４０２と、カバー部４０２に形成された供給口４０３と、カバー部４０２に形成された流路４０４と、カバー部４０２に形成された液溜まり４０５と、基板４０１の上に形成された金属膜４０６と備えている。金属膜４０６は、例えばＡｕから構成され、基板４０１のカバー部４０２の側に形成され、流路４０４の一部において、金属膜４０６の表面が露出している。この金属膜４０６の露出面には、例えば、所定の抗体が固定されて検出領域を構成している。

このように構成されたセンサチップ１１１は、基板４０１の側とチップ載置面となる測定面１０２とが対向するように、測定面１０２の上にマッチングオイルを介して載置する。この状態で、供給口４０３より供給された試料液体は、流路４０４を流れて液溜まり４０５に到達する過程で、検出領域の金属膜４０６の上に接触して通過する。このとき、試料液体に抗原が含まれており、この抗原が上記抗体に特異的なものであれば、抗原抗体反応により抗原が抗体に結合し、検出領域における屈折率が変化する。この屈折率の変化が、ＳＰＲ測定装置により測定される。

本実施の形態におけるＳＰＲ測定装置の構成例を示す斜視図である。 本実施の形態におけるＳＰＲ測定装置の構成例を示す平面図である。 本実施の形態におけるＳＰＲ測定装置の構成例を示す構成図である。 センサチップ１１１の構成例を示す構成図である。 従来よりあるＳＰＲ測定装置の構成例を示す構成図である。 ＳＰＲ測定装置により測定される反射率の状態を示す特性図である。

符号の説明

１０１…装置本体、１０２…測定面、１０３…溝部、１０４…吸油パッド、１０５…エア吐出部、１０６…チップ収容部、１１１…センサチップ。

Claims (5)

1. 表面プラズモン共鳴を用いた測定を行うための測定部を内部に備えた装置本体と、
   この装置本体の上面に設けられて測定チップが載置される測定面と、
   この測定面に設けられた２つの溝部と
   を備え、
   前記溝部の各々の間隔は、前記測定面に前記測定チップの端部が密着しないように、前記測定チップの幅より狭くされている
   ことを特徴とする表面プラズモン共鳴測定装置。
2. 請求項１記載の表面プラズモン共鳴測定装置において、
   前記装置本体の上面に設けられ、前記測定面に対して所定の方向にエアを吐出するエア吐出部を備え、
   前記溝部は、互いに平行に配置されて前記所定の方向に延在して形成されている
   ことを特徴とする表面プラズモン共鳴測定装置。
3. 請求項２記載の表面プラズモン共鳴測定装置において、
   前記エア吐出部が配置されている箇所に対向する前記測定面の端部に配置され、前記測定チップと前記測定面との間の屈折率整合をとるためのマッチングオイルを吸収可能とした吸油パッドを備える
   ことを特徴とする表面プラズモン共鳴測定装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面プラズモン共鳴測定装置において、
   前記装置本体の上面に配置されて前記測定チップが収容されるチップ収容部を備える
   ことを特徴とする表面プラズモン共鳴測定装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面プラズモン共鳴測定装置において、
   前記装置本体の側部に設けられ、装置本体の上面に粘着テープを供給する粘着テープ供給部を備える
   ことを特徴とする表面プラズモン共鳴測定装置。
   

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