JPH10300667A

JPH10300667A - 分子間相互作用測定プレートおよび測定装置

Info

Publication number: JPH10300667A
Application number: JP10567197A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hamazaki; 勇二濱崎
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】多数試料の自動測定を可能とし、また、多数
試料の高速測定を可能とする分子間相互作用測定プレー
トおよび測定装置を提供する。【解決手段】分子間相互作用の測定に用いる測定プレ
ートであり、表面プラズモン共鳴による多数の試料のサ
ンプルを一つの測定プレート上に生成することによっ
て、多数試料の自動測定および高速測定を可能とするも
のである。多数の試料のサンプルを一つの測定プレート
１上に生成するために、平面基板３面に複数個の有底の
開口部５を有し、開口部５の底部内面に金属薄膜を備
え、また、この金属薄膜と高屈折率で光学的に接続する
光学系６とを備えた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生化学、分子生物
学や臨床検査，診断分野に適用することができる測定プ
レートおよび測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生化学、分子生物学や臨床検査，診断分
野においては、生体分子との相互作用の特異性、強度、
および速度等を測定するスクリーニングを行う必要があ
る。従来、このような生体高分子間の結合状態（バイン
ド）等の相互作用を測定する装置として、表面プラズモ
ン共鳴現象を利用した測定装置が知られている。

【０００３】表面プラズモン共鳴現象を利用した測定装
置は、金属表面に接触している溶液の濃度変化を、光の
反射角度（屈折率）の変化として検出する表面プラズモ
ン共鳴（ＳＰＲ：ＳｕｒｆａｃｅＰｌａｓｍｏｎＲ
ｅｓｏｎａｎｓ）現象を利用した測定装置である。この
表面プラズモン共鳴現象は、ガラス等の媒質内を進む光
が外部との境界で反射するとき、その表面に金属の薄膜
があると入射した光の一部が吸収され反射光の強度が減
衰する現象であり、この減衰する光の角度は金属薄膜の
外側に接する溶液の媒体密度や濃度に依存する特性を利
用することによって、生体分子との相互作用を測定する
ものである。

【０００４】従来の表面プラズモン共鳴現象を利用した
分子間相互作用の測定では、ガラス面に金属薄膜を設け
たセンサーチップを用い、各測定毎に試料をセンサーチ
ップに注入してサンプルを生成し、このセンサーチップ
のサンプルを、光源と光検出器を持つ測光手段を備えた
測定装置にセットし、センサーチップに光を入射させて
反射する光の角度変化を検出している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の分子間相互作用
の測定では、多数のサンプルを高速に測定することが困
難であるという問題点がある。従来の測定では、多数の
サンプルを測定するためには、各サンプル毎に試料を注
入したセンサーチップを用意し、該センサーチップを測
定装置に測定毎にセットする必要がある。したがって、
センサーチップへの試料の注入やセンサーチップの測定
装置への取り付けを個々に行うため、操作が煩雑となっ
て、高速化や自動化に不向きであった。また、従来の測
定では、多数のサンプルを同一環境化で同時に測定する
ことができないという問題点もある。

【０００６】そこで、本発明は前記した従来の分子間相
互作用測定の持つ問題点を解決し、多数試料の自動測定
を可能とする分子間相互作用測定プレートおよび測定装
置を提供することを目的とし、また、多数試料の高速測
定を可能とする分子間相互作用測定プレートおよび測定
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本出願の第１の発明は、
分子間相互作用の測定に用いる測定プレートであり、表
面プラズモン共鳴による多数の試料のサンプルを一つの
測定プレート上に生成することによって、多数試料の自
動測定および高速測定を可能とするものである。

【０００８】本出願の第１の発明の測定プレートは、多
数の試料のサンプルを一つの測定プレート上に生成する
ために、平面基板面に複数個の有底の開口部を有し、開
口部の底部内面に金属薄膜を備え、また、この金属薄膜
と高屈折率で光学的に接続する光学系とを備えた構成と
するものである。

【０００９】本出願の第１の発明の測定プレートによれ
ば、複数個の開口部の底部に測定対象の生体分子を付着
させ、これと相互作用を行う分子を加え、開口部の底部
内面に設けた金属薄膜における表面プラズモン共鳴現象
を金属薄膜と高屈折率で光学的に接続する光学系を通し
て検出し、相互作用による結合の度合いを測定するもの
である。一つの測定プレート上に複数個の開口部が形成
され、各開口部において独立して試料サンプルを生成す
ることができるため、多数試料の自動測定および高速測
定を可能とすることができる。

【００１０】本出願の第１の発明の第１の実施態様の測
定プレートは、金属薄膜に接続する光学系をプリズムと
するものである。第２の実施態様の測定プレートは、開
口部の底部の外側に光学系を取り付け、これによって、
金属薄膜と光学系との光学的接続を行うものである。第
３の実施態様の測定プレートは、開口部の底部の外側に
光学系を一体に形成し、これによって、金属薄膜と光学
系との光学的接続を行うものである。

【００１１】また、本出願の第２の発明は、第１の発明
の測定プレートを用いて分子間相互作用の測定を行う測
定装置であり、測定プレートと測定手段とを相対的に移
動可能とすることによって、多数試料の自動測定および
高速測定を可能とするものである。

【００１２】本出願の第２の発明の測定装置は、平面基
板面に複数個の有底の開口部を有し、開口部の底部内面
に金属薄膜を備え、該金属薄膜と高屈折率で光学的に接
続する光学系とを備えた分子間相互作用測定プレートを
用い、この測定プレートの光学系に光を照射する光源と
光学系からの反射光の反射角度を測定可能とする検出器
を含む測定手段と、測定プレートと測定手段とを相対的
に移動可能とする移動手段とを備える。

【００１３】本出願の第２の発明の測定装置によれば、
複数個の開口部の底部に測定対象の生体分子を付着さ
せ、これと相互作用を行う分子を加えて複数のサンプル
を生成する。サンプルを生成した後、移動手段で測定プ
レートと測定手段とを相対的に移動させて、測定対象の
サンプルを選択し、選択されたサンプルが納められた開
口部の底部の光学系に光を入射し、金属薄膜における表
面プラズモン共鳴現象を、金属薄膜と高屈折率で光学的
に接続する光学系を通し、反射光を検出器で検出して、
相互作用による結合の度合いを測定する。

【００１４】移動手段によって、測定プレート中の複数
のサンプルから測定対象のサンプルを選択することがで
きるため、測定毎にサンプルを生成したり、センサーチ
ップの測定装置への取り付けを行う必要がないため、多
数試料の自動測定および高速測定を可能とすることがで
きる。

【００１５】本出願の第２の発明の第１の実施態様の測
定装置は、測定プレート中の複数個のサンプルからの反
射光を同時に入射し検出する検出器を備え、複数の試料
を同時に測定するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の形態につ
いて、図１の本発明の分子間相互作用測定プレートの一
構成例を説明する概略図、および図２の断面図を用いて
説明する。図１に示す分子間相互作用測定プレート１
は、樹脂等によって形成される平面状の基板３の一方の
面に複数個の開口部５を備え、該開口部５を試料の収納
部とする容器部４を形成し、さらに、この容器部４の底
部にはプリズムあるいはレンズ等の高屈折率の光学系６
を備える。また、開口部５内の底部には、金属薄膜７を
設ける。この金属薄膜７は金や銀等の反応性の低い金属
が望ましいが、これに限られるわけではない。また、該
金属薄膜は蒸着によって形成することができる。

【００１７】測定プレート１に形成した開口部５内に試
料を注入することによって、サンプルを生成することが
できる。また、金属薄膜７とこの金属薄膜７に接して設
けられる高屈折率の光学系６との組み合わせによって、
表面プラズモン共鳴現象を起こすことが可能となる。測
定プレート１に形成する開口部５および容器部４の個数
は任意であり、例えば、マイクロタイタープレートの一
形態の９６穴にあわせて形成することもできる。

【００１８】この測定プレート１を用いた測定は、以下
の手順で行うことができる。測定プレート１の開口部５
内に抗体等の測定対象の一方の分子を注入し、底部の金
属薄膜に付着させる。さらに、この開口部５内に抗原を
注入して、先に付着させておいた抗体と抗原抗体反応を
起こさせる。これによって、サンプルの生成を行うこと
ができる。本発明の測定プレート１では、複数個のサン
プルを一つのプレート上に生成することができる。

【００１９】サンプルは、抗原抗体反応によって、強固
な結合が起こり、金属薄膜に付着する分子量が変化す
る。この分子量の変化によって、ある入射角で入射した
レーザー光の一部は、表面プラズモン共鳴現象によって
エネルギーを奪われ、反射角が変化する。したがって、
反応の前後で、分子量の違いによる反射角度に変化が現
れる。この角度の変化量によって、結合力の強さを測定
することができる。

【００２０】図３は測定プレートと測定手段との関係を
示す図であり、図４は表面プラズモン共鳴現象による反
射角度の変化を示す図である。図３において、容器部４
の底部に設けたプリズムあるいはレンズ等の高屈折率の
光学系６に対して、レーザー光光源１１等から光を集光
させて入射し、反射光の広がりをフォトアレー１２で検
出する。これによって、異なる方向の反射光強度を一挙
に測定して、可動部分を不要とする光学測定系を構成
し、角度変化を検出することができる。

【００２１】図４（ａ）はフォトアレーの位置に対する
反射光の強度を示し、図４（ｂ）は角度の時間変化を示
している。図４（ｂ）において、反応前（図中の符号
ａ）と反応後（図中の符号ｂ）では反射角度が変化して
おり、この角度変化は図４（ａ）において、強度が減衰
するフォトアレーの位置変化として検出することができ
る。したがって、本発明の測定プレート１では、各サン
プルでの検出を一つのプレート上で行うことができる。

【００２２】次に、本発明の測定プレートを用いた測定
装置について説明する。測定装置２は、前記測定プレー
ト１を用いて分子間相互作用を測定する装置であり、図
５，６を用いて説明する。なお、図５は測定系１０を測
定プレート１に対して移動させる構成を示し、図６は測
定プレート１を測定系１０に対して移動させる構成を示
している。

【００２３】図５において、測定系１０は光源１１と反
射角度の検出が可能な検出器１２を備え、該測定系１０
は測定系駆動部２０によってＸ，Ｙ方向に移動可能とし
ている。この測定系駆動部２０は、測定系駆動部制御装
置２１によって位置制御され、測定プレート１中の複数
のサンプルの中から選択し、位置決めを行うことができ
る。

【００２４】検出器１２の検出信号は、測定信号処理装
置４０に送られ、角度変化から分子間相互作用の測定を
行う。また、測定信号処理装置４０には、測定系駆動部
制御装置２１から位置信号が送られ、測定プレート１内
で選択したサンプルを特定して、測定結果と対応を行
う。この測定信号処理装置４０による測定結果は、図示
しない表示装置に表示することができる。測定系駆動部
制御装置２１による位置制御は、あらかじめ設定してお
いた順序や測定時刻に従ってサンプルを選択すること
も、また、図示しない入力手段からに選択信号でサンプ
ルを選択することもできる。

【００２５】また、図６において、測定装置２に対して
固定した測定系１０は、光源１１と反射角度の検出が可
能な検出器１２を備え、他方、測定プレート３はプレー
ト駆動部３０によってＸ，Ｙ方向に移動可能としてい
る。このプレート駆動部３０は、プレート駆動制御装置
３１によって位置制御され、測定プレート１中の複数の
サンプルの中から選択し、位置決めを行うことができ
る。

【００２６】検出器１２の検出信号は、測定信号処理装
置４０に送られ、角度変化から分子間相互作用の測定を
行う。また、測定信号処理装置４０には、プレート駆動
部制御装置３１から位置信号が送られ、測定プレート１
内で選択したサンプルを特定して、サンプルと測定結果
との対応付けを行う。この測定信号処理装置４０による
測定結果は、図示しない表示装置に表示することができ
る。プレート駆動部制御装置３１による位置制御は、あ
らかじめ設定しておいた順序や測定時刻に従ってサンプ
ルを選択することも、また、図示しない入力手段からに
選択信号でサンプルを選択することもできる。したがっ
て、本発明の測定装置によれば、多数試料の自動測定を
可能とし、また、多数試料の高速測定を可能とすること
ができる。

【００２７】次に、本発明の測定プレートの他の実施形
態について図７，８の断面図を用いて説明する。図７，
８に示す測定プレートは、光学系６ａ，６ｂを基板３と
一体に形成する構成例である。プレートの枠を構成する
基板３は樹脂により形成することができ、この樹脂とし
て高屈折率の光学素材を用いて、容器部４とともにプリ
ズムあるいはレンズの光学系６ａ，６ｂを一体に形成す
る。なお、図８に示す構成は、基板３の開口部５を結ぶ
部分の厚さを図７よりも厚く形成し、光学系６ｂとほび
同じ高さに形成した構成例である。

【００２８】次に、本発明の測定装置の他の実施形態に
ついて図９の概略図を用いて説明する。図９に示す測定
プレートは、光学系６ｃを三角柱状のプリズムで形成
し、測定プレート３中で列状に並ぶ複数個の開口部に対
応して配置している。測定装置の光源１１ａおよび検出
器１２ａは、この三角柱状の光学系６ｃの配置方向と平
行に配置され、光源１１ａから帯状に照射した光を三角
柱状の光学系６ｃの長さ方向に当て、同時に複数のサン
プルに光を入射させ、また、複数のサンプルからの反射
光を同時に検出器１２ａ入射させて、複数個のサンプル
の同時測定を行うものである。

【００２９】図９において、一列のサンプルの測定が終
了した後は、測定プレート３あるいは測定系を移動し
て、他の列に位置合わせし、同様に測定を行う。この構
成によれば、移動の時間を短縮することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の分子間相
互作用測定プレートおよび測定装置によれば、多数試料
の自動測定を可能とし、また、多数試料の高速測定を可
能とすすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分子間相互作用測定プレートの一構成
例を説明する概略ブロック線図である。

【図２】本発明の分子間相互作用測定プレートの一構成
例を説明する断面図である。

【図３】測定プレートと測定手段との関係を示す図であ
る。

【図４】表面プラズモン共鳴現象による反射角度の変化
を示す図である。

【図５】本発明の測定プレートを用いた測定装置を説明
するための概略図である。

【図６】本発明の測定プレートを用いた測定装置を説明
するための概略図である。

【図７】本発明の測定プレートの他の実施形態を説明す
るための断面図である。

【図８】本発明の測定プレートの他の実施形態を説明す
るための断面図である。

【図９】本発明の測定装置の他の実施形態を説明するた
めの概略図。

【符号の説明】

１…分子間相互作用測定プレート、２…測定装置、３…
基板、４…容器部、５…開口部、６…光学系、７…金属
薄膜、１０…測定系、１１…光源、１２…検出器、２０
…測定系駆動部、２１…測定系駆動制御装置、３０…プ
レート駆動部、３１…プレート駆動制御装置、４０…測
定信号処理装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面基板面に複数個の有底の開口部を有
し、開口部の底部内面に金属薄膜を備え、該金属薄膜と
高屈折率で光学的に接続する光学系とを備えたことを特
徴とする分子間相互作用測定プレート。
【請求項２】平面基板面に複数個の有底の開口部を有
し、開口部の底部内面に金属薄膜を備え、該金属薄膜と
高屈折率で光学的に接続する光学系とを備えた分子間相
互作用測定プレートに対して、前記光学系に光を照射す
る光源と光学系からの反射光の反射角度を検出可能とす
る検出器を含む測定手段と、前記測定プレートと測定手
段とを相対的に移動可能とする移動手段とを備えたこと
を特徴とする測定装置。