JPWO2016132945A1 - 反応方法および反応装置 - Google Patents

Abstract

反応方法は、ピペットノズルに装着されたピペットチップと、凹部および前記凹部の開口を封止しているシールを有する反応チップとを使用して、反応チップ内において２以上の物質を反応させる。まず、反応チップのシールをピペットチップで突き破る（第１工程）。そして、第１工程の後、ピペットチップの先端の位置情報を取得する（第２工程）。第２工程の後、ピペットチップの先端の位置情報に基づいてピペットチップを操作して、反応チップ内において２以上の物質を反応させる（第３工程）。

Description

本発明は、ピペットノズルに装着されたピペットチップと、凹部および前記凹部の開口を封止しているシールを有する反応チップとを使用して、前記反応チップ内において２以上の物質を反応させる反応方法および反応装置に関する。

臨床検査などにおいて、タンパク質やＤＮＡなどの微量の被検出物質を高感度かつ定量的に検出できれば、患者の状態を迅速に把握して治療を行うことが可能となる。このため、微量の被検出物質を高感度かつ定量的に検出できる方法および装置が求められている。

被検出物質を高感度に検出できる方法として、表面プラズモン共鳴（Surface plasmon resonance：以下「ＳＰＲ」ともいう）を利用する検出方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の検出方法では、誘電体からなるプリズムと、プリズム上に配置された金属膜と、金属膜上に配置され、液体流路を構成する流路部材とを有する検出チップを使用する。金属膜上には、被検出物質を捕捉するための捕捉体が配置されている。流路部材は、被検出物質を含む検体などの液体を液体流路内に注入するための注入部と、液体を液体流路内から排出するための排出部とを有する。注入部の注入口および排出部の排出口は、ピペットチップの先端に対して相補的な形状に形成されている。したがって、ピペットチップの先端部を注入口または排出口に挿入させると、ピペットチップの先端部と、注入口または排出口とが嵌合する。これにより、液体流路の底面に対して、ピペットチップの先端が一定の位置に配置され、液体流路内の液体の量を高精度に制御することができる。

特許文献１に記載の検出方法では、液体流路の金属膜上に被検出物質を含む検体を提供すると、被検出物質は、捕捉体に捕捉される。この状態で、表面プラズモン共鳴が生じるように、プリズムを介して金属膜に対して入射光を照射する。そして、入射光の反射光を検出部で検出することで、被検出物質を検出している。

特開２００８−２３２９５１号公報

一般的に、検出チップ（反応チップ）内で２種類の液体（例えば、試薬および検体）を混合する場合、ピペットチップの先端を検出チップ内の流路またはウェルの底面近傍に配置し、ピペットチップ内への液体の吸入およびピペットチップ外への液体の排出を繰り返すことにより行う。この場合、攪拌効果を安定させる観点から、液体流路またはウェルの底面と、ピペットチップの先端との位置関係を精度よく制御する必要がある。また、検出チップ（反応チップ）内で液体の除去工程を含む複数の反応工程を行う場合、検出結果の精度を向上させるとともに反応効率を安定化させる観点から、液体の除去工程における液体流路またはウェル内の液体残量を最小限に、かつ一定にする必要がある。この場合も、ピペットチップの先端の位置を精度よく制御する必要がある。

特許文献１に記載の検出方法では、ピペットチップの先端と注入口または排出口とを嵌合させるため、検出チップ内におけるピペットチップの先端の位置を精度よく制御することができる。しかしながら、特許文献１に記載の検出方法では、ピペットチップの先端と注入口または排出口とを嵌合させる必要があるため、ピペットチップおよび検出チップを高精度に作製する必要があり、これらの製造コストが高くなるという問題があった。また、ピペットチップを軸方向（ｚ方向）だけでなく、当該軸方向に直交する方向（ｘ方向およびｙ方向）にも高精度に移動させる必要があり、検出装置の製造コストも高くなるという問題があった。

一方、ピペットチップの先端の位置を精度よく制御するために、ピペットチップを操作する前にピペットチップの先端の位置を検出することが考えられる。このようにピペットチップの先端の位置を検出することで、ピペットチップおよび検出チップの製造コストを増大させることなく、ピペットチップの先端の位置を精度よく制御することが可能となる。

このようなピペットチップの先端の位置情報を検出する方法として、歪みゲージやロードセルを使用することが考えられる。たとえば、歪みゲージを使用する方法では、ピペットチップを装着するピペットノズルとピペットの駆動部との間に歪みゲージを配置する。そして、ピペットチップを装着したピペットを、ピペットチップの先端の位置決め基準となる基準部に接触させたときの歪みゲージの出力に基づいて、ピペットチップの先端の位置情報を取得する。

また、ピペットチップの先端部の位置情報を取得する別の方法として、感圧センサーを用いることも考えられる。この方法では、ピペットチップの先端を感圧センサーに接触させたときの感圧センサーの出力に基づいて、ピペットチップの先端の位置情報を取得する。

ところで、微量の被検出物質を高感度かつ定量的に検出するために、また汚染防止の観点から、注入口や排出口がシールによって封止されている検出チップを使用する場合がある。この検出チップは、ピペットチップでシールを突き破って使用されることがある。

しかしながら、前述した歪みゲージや感圧センサーなどを用いてピペットチップの先端の位置を検出する場合、ピペットチップの先端の位置を検出しても、シールを突き破るときにピペットチップの先端の位置がずれてしまうため、ピペットチップの先端の位置を高精度に制御することができないおそれがある。

そこで、本発明の目的は、反応チップのシールをピペットチップにより突き破る場合であっても、ピペットチップおよび反応チップの製造コストを増大させることなく、ピペットチップの先端の位置を精度よく制御して、反応チップ内において２以上の物質を適切に反応させることができる反応方法および反応装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る反応方法は、ピペットノズルに装着されたピペットチップと、凹部および前記凹部の開口を封止しているシールを有する反応チップとを使用して、前記反応チップ内において２以上の物質を反応させる反応方法であって、前記反応チップの前記シールを前記ピペットチップで突き破る第１工程と、前記第１工程の後、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する第２工程と、前記第２工程の後、前記ピペットチップの先端の位置情報に基づいて前記ピペットチップを操作して、前記反応チップ内において２以上の物質を反応させる第３工程と、を有する。

また、上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る反応装置は、凹部および前記凹部の開口を封止しているシールを有する反応チップを使用し、ピペットチップで前記シールを突き破った後に前記反応チップ内において２以上の物質を反応させる反応装置であって、前記反応チップを保持するチップホルダーと、前記ピペットチップを着脱可能なピペットノズルを有するピペットと、前記ピペットを移動させるピペット移動部と、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する位置情報取得部と、を有し、前記位置情報取得部は、前記ピペット移動部により移動させられた前記ピペットチップが前記シールを１回または２回以上突き破った後に、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得し、前記ピペット移動部は、前記位置情報取得部が前記ピペットチップの先端の位置情報を取得した後に、前記反応チップ内において２以上の物質を反応させるために前記ピペットチップの先端の位置情報に基づいて１回または２回以上前記ピペットを移動させる。

本発明によれば、反応チップのシールをピペットチップにより突き破る場合であっても、ピペットチップおよび反応チップの製造コストを増大させることなく、ピペットチップの先端の位置を精度よく制御して、反応チップ内において２以上の物質を適切に反応させることができる。たとえば、本発明によれば、被検出物質の存在または量を高い精度で検出することができる。

図１は、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置の構成を示す模式図である。 図２Ａ〜Ｃは、検出チップの構成を示す図である。 図３は、検出チップの他の形態の断面模式図である。 図４は、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置の動作を示すフローチャートである。 図５は、ピペットチップの先端の位置情報を取得する工程の内容を示すフローチャートである。 図６Ａは、注入口を塞いでいるシールを突き破る工程を説明するための図であり、図６Ｂは、凹部を塞いでいるシールを突き破る工程を説明するための図であり、図６Ｃは、凹部から液体を吸引する工程を説明するための図である。 図７Ａは、実施の形態２に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図であり、図７Ｂは、ピペットチップの先端の位置情報を取得する工程を示すフローチャートである。 図８Ａは、実施の形態３に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図であり、図８Ｂは、ピペットチップの先端の位置情報を取得する工程を示すフローチャートである。 図９Ａは、実施の形態４に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図であり、図９Ｂは、ピペットチップの先端の位置情報を取得する工程を示すフローチャートである。 図１０Ａは、実施の形態５に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図であり、図１０Ｂは、ピペットチップの先端の位置情報を取得する工程を示すフローチャートである。 図１１Ａは、実施の形態６に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図であり、図１１Ｂは、ピペットチップの先端の位置情報を取得する工程を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明に係る反応装置を含み、検体に含まれる被検出物質の存在または量を検出する表面プラズモン励起増強蛍光分析装置（ＳＰＦＳ装置）について説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る表面プラズモン励起増強蛍光分析装置（ＳＰＦＳ装置）１００の構成を示す模式図である。

図１に示されるように、ＳＰＦＳ装置（検出装置）１００は、ピペット１１１およびピペット移動部１１２を含む送液部１１０と、チップホルダー１２１を含む搬送部１２０と、位置情報取得部１３０と、光照射部１４０と、光検出部１５０と、制御部１６０とを有する。ＳＰＦＳ装置１００は、チップホルダー１２１に検出チップ（反応チップ）１０を装着した状態で使用される。そこで、検出チップ１０について先に説明し、その後にＳＰＦＳ装置１００の各構成部材について説明する。

（検出チップの構成）
図２は、検出チップ１０の構成を示す図である。図２Ａは、検出チップ１０の平面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図２Ｃは、図２Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。図３は、検出チップ１０の他の形態を示す断面模式図である。

図２Ａ〜Ｃに示されるように、検出チップ１０は、入射面２１、成膜面２２および出射面２３を含むプリズム２０と、金属膜３０と、反応領域４１および試薬貯留領域４２を含む流路蓋４０と、シール５０とを有する。金属膜３０および流路蓋４０は、プリズム２０の成膜面２２上に配置されている。プリズム２０、金属膜３０および流路蓋４０により、液体が流れる流路６０が形成される。流路６０は、プリズム２０の成膜面２２上に直接または金属膜３０を介して配置されている。検出チップ１０は、再利用可能なチップであってもよいし、使い捨てのチップであってもよい。本実施の形態では、検出チップ１０は、使い捨てのチップである。また、流路を流れる液体の例には、被検出物質を含む検体（例えば、血液や血清、血漿、尿、鼻孔液、唾液、精液など）や、蛍光物質で標識された捕捉体を含む標識液、洗浄液などが含まれる。

プリズム２０は、励起光αに対して透明な絶縁体からなる。前述したように、プリズム２０は、入射面２１、成膜面２２および出射面２３を有する。入射面２１は、光照射部１４０からの励起光αをプリズム２０の内部に入射させる。成膜面２２上には、金属膜３０が配置されている。本実施の形態では、プリズム２０の内部に入射した励起光αは、被検出物質が捕捉される金属膜３０に照射される。励起光αは、金属膜３０の裏面で反射して反射光βとなる。より具体的には、励起光αは、プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２）で反射して反射光βとなる。出射面２３は、反射光βをプリズム２０の外部に出射させる。

プリズム２０の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、プリズム２０の形状は、底面が台形の柱体である。台形の一方の底辺に対応する面が成膜面２２であり、一方の脚に対応する面が入射面２１であり、他方の脚に対応する面が出射面２３である。底面となる台形は、等脚台形であることが好ましい。これにより、入射面２１と出射面２３とが対称になり、励起光αのＳ波成分がプリズム２０内に滞留しにくくなる。

入射面２１は、励起光αが光照射部１４０に戻らないように形成される。励起光αの光源がレーザーダイオード（以下「ＬＤ」ともいう）である場合、励起光αがＬＤに戻ると、ＬＤの励起状態が乱れてしまい、励起光αの波長や出力が変動してしまう。そこで、増強角を中心とする走査範囲において、励起光αが入射面２１に垂直に入射しないように、入射面２１の角度が設定される。ここで「増強角」とは、金属膜３０に対する励起光αの入射角を走査した場合に、検出チップ１０の上方に放出される励起光αと同一波長の散乱光（以下「プラズモン散乱光」という）γの光量が最大となるときの入射角を意味する。本実施の形態では、入射面２１と成膜面２２との角度および成膜面２２と出射面２３との角度は、いずれも約８０°である。

なお、検出チップ１０の設計により、増強角が概ね決まる。設計要素は、プリズム２０の屈折率や、金属膜３０の屈折率、金属膜３０の膜厚、金属膜３０の消衰係数、励起光αの波長などである。金属膜３０上に捕捉された被検出物質によって増強角がシフトするが、その量は数度未満である。

一方で、プリズム２０は、複屈折特性を少なからず有する。プリズム２０の材料の例には、絶縁性の樹脂およびガラスが含まれる。プリズム２０の材料は、好ましくは、屈折率が１．４〜１．６であり、かつ複屈折が小さい樹脂である。

金属膜３０は、プリズム２０の成膜面２２上の流路６０の少なくとも一部に露出するように配置されている。金属膜３０により、成膜面２２に全反射条件で入射した励起光αの光子と、金属膜３０中の自由電子との間で相互作用（ＳＰＲ）が生じ、金属膜３０の表面上に局在場光（一般に「エバネッセント光」または「近接場光」とも呼ばれる）を生じさせることができる。

金属膜３０の材料は、ＳＰＲを生じさせることができる金属であれば特に限定されない。金属膜３０の材料の例には、金、銀、銅、アルミ、これらの合金が含まれる。本実施の形態では、金属膜３０は、金薄膜である。金属膜３０の形成方法は、特に限定されない。金属膜３０の形成方法の例には、スパッタリング、蒸着、メッキが含まれる。金属膜３０の厚みは、特に限定されないが、３０〜７０ｎｍの範囲内であることが好ましい。

また、特に図示しないが、金属膜３０の表面には、被検出物質を捕捉するための捕捉体が固定されている。金属膜３０に捕捉体を固定することで、被検出物質を選択的に検出することが可能となる。本実施の形態では、金属膜３０上の所定の領域に、捕捉体が均一に固定されている。捕捉体が固定されている領域は、後述する１次反応および２次反応が起こる反応場となる。金属膜３０に固定されている捕捉体は、流路６０内に露出している。捕捉体の種類は、被検出物質を捕捉することができれば特に限定されない。本実施の形態では、捕捉体は、被検出物質に特異的に結合可能な抗体またはその断片である。

流路蓋４０は、成膜面２２上に配置されている。前述したように、流路蓋４０は、反応領域４１および試薬貯留領域４２を有する。反応領域４１は、後述する１次反応や２次反応を行うための領域である。また、試薬貯留領域４２は、２次反応に使用する標識液や、各反応後の洗浄に使用される洗浄液などが貯留される領域である。流路蓋４０における反応領域４１の裏面には、流路６０となる流路溝４３が形成されている。また、反応領域４１の表面と裏面とには、注入部７０となる第１貫通孔４４と、貯留部８０となる第２貫通孔４５とがそれぞれ開口している。流路溝４３の両端は、第１貫通孔４４および第２貫通孔４５にそれぞれ接続されている。試薬貯留領域４２には、表面に開口した凹部４６が形成されている。凹部４６の数は、特に限定されない。本実施の形態では、凹部４６の数は、２個である。凹部４６には、２次反応に使用する標識液や、洗浄液などが貯留されている。流路溝４３、第１貫通孔４４および第２貫通孔４５は、プリズム２０、金属膜３０および流路蓋４０をこの順に積層することでそれぞれ流路６０、注入部７０および貯留部８０となる。注入部７０、貯留部８０および４個の凹部４６の開口は、それぞれシール５０で封止されている。

流路蓋４０は、金属膜３０上から放出される蛍光δおよびプラズモン散乱光γに対して透明な材料からなることが好ましい。流路蓋４０の材料の例には、樹脂が含まれる。流路蓋４０は、蛍光δおよびプラズモン散乱光γを外部に取り出す部分が蛍光δおよびプラズモン散乱光γに対して透明であれば、他の部分は不透明な材料で形成されていてもよい。流路蓋４０は、例えば、両面テープや接着剤などによる接着や、レーザー溶着、超音波溶着、クランプ部材を用いた圧着などによりプリズム２０または金属膜３０に接合されている。

シール５０は、注入部７０、貯留部８０および４個の凹部４６の全ての開口を塞いでいる。シール５０の材料は、注入部７０、貯留部８０および凹部４６の開口をそれぞれ封止し、かつ注入部７０および凹部４６の開口をそれぞれ封止するシール５０についてはピペットチップ１７０で突き破ることができれば特に限定されない。シール５０の材料の例には、アルミニウム箔、アルミ蒸着フィルム、低密度ポリエチレン、ポリウレタン等のエラストマー材料などが含まれる。また、シール５０は、複数の材料が積層された積層シールであってもよい。本実施の形態では、シール５０の材料は低密度ポリエチレンである。また、シール５０は、ピペットチップ１７０で突き破るために必要な力が１０Ｎ以下となるように構成されることが好ましい。ピペットチップ１７０で突き破るために必要な力は、シール５０の材料、凹部４６、注入部７０の開口、貯留部８０の開口の面積、ピペットチップ１７０の先端の形状などによって変化する。ピペットチップ１７０で突き破るために必要な力は、プッシュプルゲージなどを使用して測定することができる。たとえば、シール５０の材料が低密度ポリエチレンであり、凹部４６の開口の面積が１２ｍｍ^２であり、ピペットチップ１７０の先端の外径が１ｍｍ（面取り加工なし）である場合、ピペットチップ１７０で突き破るために必要な力は、７Ｎ程度である。なお、注入部７０、貯留部８０および凹部４６の開口のうち、いずれかの開口は、シール５０によって塞がれていなくてもよい。

なお、図３に示されるように、検出チップ１０’は、流路６０に代えてウェル６０’を有していてもよい。この検出チップ１０’では、ウェル６０’の開口がシール５０によって封止されている。また、ウェル６０’の開口から液体を注入したり、除去したりする。

図１に示されるように、励起光αは、入射面２１でプリズム２０内に入射する。プリズム２０内に入射した励起光αは、金属膜３０に全反射角度（ＳＰＲが生じる角度）で照射される。このように金属膜３０に対して励起光αをＳＰＲが生じる角度で照射することで、金属膜３０上に局在場光を発生させることができる。この局在場光により、金属膜３０上に存在する被検出物質を標識する蛍光物質が励起され、蛍光δが放出される。ＳＰＦＳ装置１００は、蛍光物質から放出された蛍光δの光量を測定することで、被検出物質の存在または量を検出する。

（ＳＰＦＳ装置の構成）
次に、本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００の各構成部材について説明する。前述のとおり、ＳＰＦＳ装置１００は、送液部１１０、搬送部１２０、位置情報取得部１３０、光照射部１４０、光検出部１５０および制御部１６０を有する。検出チップ１０は、搬送部１２０のチップホルダー１２１に保持されうる。

送液部１１０は、ピペット１１１、ピペット移動部１１２および送液ポンプ駆動機構１１３を有する。送液部１１０は、チップホルダー１２１に保持された検出チップ１０の流路６０内に検体を注入したり、検出チップ１０の試薬貯留領域４２に貯留された標識液や洗浄液などの液体を反応領域４１の流路６０内に移動させたりする。また、送液部１１０は、流路６０から液体を排出したり、流路６０内の液体を攪拌したりもする。送液部１１０は、ピペット１１１のピペットノズル１１６にピペットチップ１７０を装着した状態で使用される。なお、不純物の混入などを防止する観点から、ピペットチップ１７０は、交換可能であることが好ましい。

ピペット１１１は、流路６０に液体を注入したり、流路６０から液体を除去したりする際に液体を吸入する。ピペット１１１は、シリンジ１１４と、シリンジ１１４内を往復動作可能なプランジャー１１５と、シリンジ１１４に接続されたピペットノズル１１６とを有する。また、ピペット１１１は、プランジャー１１５の往復運動によって、液体の吸入および排出を定量的に行うことができる。これによりピペット１１１は、流路６０に液体を注入したり、流路６０から液体を除去したりすることができる。また、ピペット１１１は、液体の吸引および排出を繰り返すことで、流路６０内の液体を攪拌することができる。

ピペット移動部１１２は、ピペットチップ１７０内への液体の吸入、ピペットチップ１７０内からの液体の排出、またはシール５０を突き破るために、ピペットノズル１１６を移動させる。ピペット移動部１１２は、例えば、ピペットノズル１１６をピペットノズル１１６の軸方向（例えば垂直方向）に自在に動かす。ピペット移動部１１２は、例えば、ソレノイドアクチュエーターおよびステッピングモーターを含む。

ピペットチップ１７０でシール５０を突き破る場合、ピペット移動部１１２は、搬送部１２０によって検出チップ１０の突き破るべきシール５０をピペットノズル１１６の直下に移動させた後、ピペットノズル１１６（ピペットチップ１７０）をシール５０に向かって移動させて、ピペットチップ１７０でシール５０を突き破る。このとき、シール５０と流路６０の底面との間の距離（図６Ａ；ｄ１参照）、シール５０と凹部４６の底面との間の距離（図６Ｂ；ｄ３参照）および凹部４６に貯留された液体の深さ（図６Ｂ；ｄ４参照）は、予め記録されているため、ピペットチップ１７０の先端が、流路６０内の金属膜３０や、凹部４６に貯留された液体に接触することがない。

送液ポンプ駆動機構１１３は、プランジャー１１５を移動させて、外部の液体をピペットチップ１７０内に吸入させたり、ピペット１１１内の液体を外部に排出させたりする。送液ポンプ駆動機構１１３は、ステッピングモーターなどのプランジャー１１５を往復運動させるための装置を含む。ステッピングモーターは、ピペット１１１の送液量や送液速度を管理できるため、検出チップ１０の残液量を管理する観点から好ましい。なお、送液ポンプ駆動機構１１３は、ピペットチップ１７０がシール５０を突き破る工程中には駆動しないことが好ましい。

前述のとおり、送液部１１０は、凹部４６より各種液体を吸引し、検出チップ１０の流路６０内に注入する。このとき、ピペットチップ１７０の先端が流路６０内において流路の底面と近接した状態で、シリンジ１１４に対するプランジャー１１５の往復動作を繰り返すことで、検出チップ１０中の流路６０内を液体が往復し、流路６０内の液体が攪拌される。これにより、液体の濃度の均一化や、流路６０内における反応（例えば、１次反応および２次反応）の促進などを実現することができる。

流路６０内の液体は、再びピペット１１１で吸引され、図外の廃液タンクなどに排出される。これらの動作の繰り返しにより、各種液体による反応や洗浄などを実施し、流路６０内の反応場に、蛍光物質で標識された被検出物質を配置することができる。

搬送部１２０は、検出チップ１０を検出位置または送液位置に搬送するとともに、検出チップ１０を保持する。ここで「検出位置」とは、光照射部１４０が検出チップ１０に励起光αを照射し、それに伴い発生する蛍光δまたはプラズモン散乱光γを光検出部１５０が検出する位置である。また、「送液位置」とは、送液部１１０が検出チップ１０の流路６０内に液体を注入するか、または検出チップ１０の流路６０内の液体を除去する位置である。搬送部１２０は、チップホルダー１２１および搬送ステージ１２２を含む。

チップホルダー１２１は、搬送ステージ１２２に固定されており、検出チップ１０を着脱可能に保持する。チップホルダー１２１の形状は、検出チップ１０を保持することが可能であり、かつ励起光α、蛍光δおよびプラズモン散乱光γの光路を妨げなければ特に限定されない。本実施の形態では、チップホルダー１２１の形状は、流路蓋４０を挟み込んで検出チップ１０を保持できるように構成されている。

搬送ステージ１２２は、チップホルダー１２１を一方向およびその逆方向（図１の紙面における左右方向）に移動させる。搬送ステージ１２２も、励起光α、蛍光δおよびプラズモン散乱光γの光路を妨げない形状である。搬送ステージ１２２は、例えば、ステッピングモーターなどで駆動される。

位置情報取得部１３０は、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する。位置情報取得部１３０の構成は、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得することができれば特に限定されない。位置情報取得部１３０の例には、歪みセンサーや、空気圧センサー１３１や、静電容量センサーや、電源および電流計や、感圧センサーなどが含まれる。本実施の形態では、位置情報取得部１３０は、空気圧センサー１３１を含んでいる。空気圧センサー１３１は、ピペットノズル１１６とシリンジ１１４との間に接続されている。

本実施の形態では、ピペットチップ１７０の先端の位置情報は、ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０（図６Ａ参照）との間隔を変えつつ、ピペットチップ１７０の先端から気体を吸引または排出したときのピペットチップ１７０内の空気圧の変化を空気圧センサー１３１により測定することで取得される。ここで「基準部」とは、ピペットチップ１７０の先端の基準位置となるものを意味する。基準部１８０は、その位置が高精度に特定されていれば特に限定されず、検出チップ１０の一部であってもよいし、ＳＰＦＳ装置１００の一部であってもよい。検出チップ１０に含まれる基準部１８０の例には、流路蓋４０やシール５０、プリズム２０などが含まれる。一方、ＳＰＦＳ装置１００に含まれる基準部１８０の例には、搬送ステージ１２２や、チップホルダー１２１、搬送部１２０において搬送ステージ１２２を支持する基台（ピペットノズル１１６の下方に位置する部分）などであってもよい。ピペットチップ１７０の先端における気体の吸引または排出は、連続的に行われてもよいし、間欠的に行われてもよい。

光照射部１４０は、チップホルダー１２１に保持された検出チップ１０の入射面２１に向かって励起光αを照射する。蛍光δまたはプラズモン散乱光γの測定時には、光照射部１４０は、金属膜３０に対する入射角がＳＰＲを生じさせる角度となるように、金属膜３０に対するＰ波のみを入射面２１に向けて出射する。ここで「励起光」とは、蛍光物質を直接または間接的に励起させる光である。たとえば、励起光αは、プリズム２０を介して金属膜３０にＳＰＲが生じる角度で照射されたときに、蛍光物質を励起させる局在場光を金属膜３０の表面上に生じさせる光である。光照射部１４０は、光源ユニット１４１、角度調整機構１４２および光源制御部１４３を含む。

光源ユニット１４１は、コリメートされ、かつ波長および光量が一定の励起光αを、金属膜３０の裏面における照射スポットの形状が略円形となるように出射する。光源ユニット１４１は、例えば、励起光αの光源、ビーム整形光学系、ＡＰＣ機構および温度調整機構（いずれも不図示）を含む。

光源の種類は、特に限定されず、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）である。光源の他の例には、発光ダイオード、水銀灯、その他のレーザー光源が含まれる。光源から出射される光がビームでない場合は、光源から出射される光は、レンズや鏡、スリットなどによりビームに変換される。また、光源から出射される光が単色光でない場合は、光源から出射される光は、回折格子などにより単色光に変換される。さらに、光源から出射される光が直線偏光でない場合は、光源から出射される光は、偏光子などにより直線偏光の光に変換される。

ビーム整形光学系は、例えば、コリメーターやバンドパスフィルター、直線偏光フィルター、半波長板、スリット、ズーム手段などを含む。ビーム整形光学系は、これらのすべてを含んでいてもよいし、一部を含んでいてもよい。コリメーターは、光源から出射された励起光αをコリメートする。バンドパスフィルターは、光源から出射された励起光αを中心波長のみの狭帯域光にする。光源からの励起光αは、若干の波長分布幅を有しているためである。直線偏光フィルターは、光源から出射された励起光αを完全な直線偏光の光にする。半波長板は、金属膜３０にＰ波成分が入射するように励起光αの偏光方向を調整する。スリットおよびズーム手段は、金属膜３０の裏面における照射スポットの形状が所定サイズの円形となるように、励起光αのビーム径や輪郭形状などを調整する。ＡＰＣ機構は、光源の出力が一定となるように光源を制御する。より具体的には、ＡＰＣ機構は、励起光αから分岐させた光の光量を不図示のフォトダイオードなどで検出する。そして、ＡＰＣ機構は、回帰回路で投入エネルギーを制御することで、光源の出力を一定に制御する。

角度調整機構１４２は、金属膜３０（プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２））に対する励起光αの入射角を調整する。角度調整機構１４２は、プリズム２０を介して金属膜３０の所定の位置に向けて所定の入射角で励起光αを照射するために、励起光αの光軸とチップホルダー１２１とを相対的に回転させる。

たとえば、角度調整機構１４２は、光源ユニット１４１を励起光αの光軸と直交する軸（図１の紙面に対して垂直な軸）を中心として回動させる。このとき、入射角を走査しても金属膜３０上での照射スポットの位置がほとんど変化しないように、回転軸の位置を設定する。回転中心の位置を、入射角の走査範囲の両端における２つの励起光αの光軸の交点近傍（成膜面２２上の照射位置と入射面２１との間）に設定することで、照射位置のズレを極小化できる。

前述のとおり、金属膜３０に対する励起光αの入射角のうち、プラズモン散乱光γの光量が最大となる角度が増強角である。励起光αの入射角を増強角またはその近傍の角度に設定することで、高強度の蛍光δを測定することが可能となる。検出チップ１０のプリズム２０の材料および形状、金属膜３０の膜厚、流路６０内の液体の屈折率などにより、励起光αの基本的な入射条件が決まるが、流路６０内の蛍光物質の種類および量、プリズム２０の形状誤差などにより、最適な入射条件はわずかに変動する。このため、測定ごとに最適な増強角を求めることが好ましい。

光源制御部１４３は、光源ユニット１４１に含まれる各種機器を制御して、光源ユニット１４１からの励起光αの出射を制御する。光源制御部１４３は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。

光検出部１５０は、光照射部１４０が検出チップ１０の金属膜３０に励起光αを照射したときに、金属膜３０の流路６０側の面の近傍から放出される蛍光δの光量を検出する。また、必要に応じて、光検出部１５０は、金属膜３０への励起光αの照射によって生じたプラズモン散乱光γも検出する。光検出部１５０は、受光ユニット１５１、位置切り替え機構１５２およびセンサー制御部１５３を含む。

受光ユニット１５１は、検出チップ１０の金属膜３０の表面に対する法線方向に配置される。受光ユニット１５１は、第１レンズ１５４、光学フィルター１５５、第２レンズ１５６および受光センサー１５７を含む。

第１レンズ１５４は、例えば、集光レンズであり、金属膜３０上から出射される光を集光する。第２レンズ１５６は、例えば、結像レンズであり、第１レンズ１５４で集光された光を受光センサー１５７の受光面に結像させる。第１レンズ１５４および第２レンズ１５６の間の光路は、略平行になっている。

光学フィルター１５５は、第１レンズ１５４および第２レンズ１５６の間に配置されている。光学フィルター１５５は、蛍光成分のみを受光センサー１５７に導き、高いＳ／Ｎ比で蛍光δを検出するために、励起光成分（プラズモン散乱光γ）を除去する。光学フィルター１５５の例には、励起光反射フィルター、短波長カットフィルターおよびバンドパスフィルターが含まれる。光学フィルター１５５は、例えば、所定の光成分を反射する多層膜を含むフィルター、または所定の光成分を吸収する色ガラスフィルターである。

受光センサー１５７は、蛍光δおよびプラズモン散乱光γを検出する。受光センサー１５７は、微量の被検出物質からの微弱な蛍光δを検出することが可能な高い感度を有する。受光センサー１５７は、例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ）やアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などである。

位置切り替え機構１５２は、光学フィルター１５５の位置を、受光ユニット１５１における光路上または光路外に切り替える。具体的には、受光センサー１５７が蛍光δを検出する時には、光学フィルター１５５を受光ユニット１５１の光路上に配置し、受光センサー１５７がプラズモン散乱光γを検出する時には、光学フィルター１５５を受光ユニット１５１の光路外に配置する。

センサー制御部１５３は、受光センサー１５７の出力値の検出や、検出した出力値による受光センサー１５７の感度の管理、適切な出力値を得るための受光センサー１５７の感度の変更、などを制御する。センサー制御部１５３は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。

制御部１６０は、送液ポンプ駆動機構１１３、搬送ステージ１２２、角度調整機構１４２、光源制御部１４３、位置切り替え機構１５２、およびセンサー制御部１５３を制御する。制御部１６０は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。

（検出装置の検出動作）
次に、実施の形態１に係る反応方法を含むＳＰＦＳ装置１００の検出動作について説明する。図４は、ＳＰＦＳ装置１００の動作手順の一例を示すフローチャートである。図５は、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程（図４における工程Ｓ１２０）の内容を示すフローチャートである。図６Ａは、注入部７０を塞いでいるシール５０を突き破る工程を説明するための図であり、図６Ｂは、凹部４６を塞いでいるシール５０を突き破る工程を説明するための図であり、図６Ｃは、凹部４６から液体を吸引する工程を説明するための図である。この例では、捕捉体として１次抗体が金属膜３０上に固定化されている。また、蛍光標識に使用する捕捉体として、蛍光物質で標識された２次抗体を使用している。また、注入部７０、貯留部８０、凹部４６は、それぞれシール５０によって塞がれている。さらに、基準部１８０は、流路６０の底面とした。

まず、測定の準備をする（工程Ｓ１１０）。具体的には、検出チップ１０を準備して、検出チップ１０のセット位置においてチップホルダー１２１に検出チップ１０を設置する。また、ピペットノズル１１６の先端部にピペットチップ１７０を装着する。

次いで、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する（工程Ｓ１２０）。まず、ピペットチップ１７０が突き破るべき複数のシール５０のうち、突き破るために必要な力が最大であるシール５０をピペットチップ１７０で突き破る（工程Ｓ１２１）。具体的には、制御部１６０は、搬送ステージ１２２を操作して、検出チップ１０を送液位置に移動させる。そして、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を駆動して、ピペットチップ１７０が突き破るべき複数のシール５０のうち、突き破るために必要な力が最大であるシール５０をピペットチップ１７０で突き破る。なお、本実施の形態では、ピペットチップ１７０が突き破るべき複数のシール５０のうち、突き破るために必要な力が最大であるシール５０は、注入部７０の開口を塞いでいるシール５０である。前述したように、シール５０の裏面と流路６０の底面との間の距離ｄ１は、予め記憶されている（図６Ａ）。したがって、ピペット移動部１１２は、ピペットチップ１７０の先端が流路６０の底面に接することがないように制御する。

また、前述したように、シール５０と凹部４６の底面との間の距離（図６Ｂ；ｄ３参照）、凹部４６に貯留された液体の深さ（図６Ｂ；ｄ４参照）は、予め記憶されている。よって、ピペットチップ１７０が突き破るべき複数のシール５０のうち、突き破るために必要な力が最大であるシール５０が凹部４６の開口を塞いでいるシール５０である場合、ピペット移動部１１２は、ピペットチップ１７０の先端が凹部４６に貯留された液体に接しないように制御する。

次いで、ピペットチップ１７０内の空気圧を測定する（工程Ｓ１２２）。具体的には、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を駆動して、ピペットチップ１７０の先端を流路６０の底面（基準部１８０）に向かって移動させる。このとき、制御部１６０は、送液ポンプ駆動機構１１３を駆動して、プランジャー１１５をシリンジ１１４に対して進行させる。すなわち、制御部１６０は、ピペットチップ１７０の先端から空気を連続してはき出しながら、ピペットチップ１７０の先端を基準部１８０に近づける。ピペットチップ１７０の先端を基準部１８０に近づけると、ピペットチップ１７０の先端から空気がはき出されにくくなるため、空気圧センサー１３１の検出値が上昇する。これにより、制御部１６０は、空気圧センサー１３１が空気圧を検出することで、基準部１８０に対するピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する。

なお、ピペットチップ１７０の先端から空気を間欠的にはき出しながら、ピペットチップ１７０の先端を基準部１８０に近づけてもよい。また、ピペットチップ１７０の先端から空気を連続的にまたは間欠的に吸引しながら、ピペットチップ１７０の先端を基準部１８０に近づけてもよい。これらの場合であっても基準部１８０に対するピペットチップ１７０の先端の位置情報を高精度に取得できる。

また、シール５０を突き破る工程（工程Ｓ１２１）は、ＳＰＦＳ装置１００の検出動作（反応方法）に含まれる全工程においてピペットチップ１７０の位置精度が最も求められる操作を行う前までに行われることが好ましい。この場合は、ピペットチップ１７０の位置精度が最も求められる操作を行う前までにピペットチップ１７０が突き破るべき複数のシール５０のうち、突き破るために必要な力が最大であるシール５０をピペットチップ１７０で突き破るようにしてもよい。本実施の形態では、ピペットチップ１７０の位置精度が最も求められる操作は、１次反応において、流路６０内から検体を除去する工程であり、当該操作までに突き破るべきシール５０のうち、突き破るために必要な力が最大であるシール５０は、注入部７０の開口を塞いでいるシール５０である。したがって、本実施の形態では、１次反応（工程Ｓ１４０）の前にピペットチップの先端の位置情報を取得する工程（工程Ｓ１２０）を行っている。

なお、検出チップ１０の金属膜３０上に保湿剤が存在する場合は、１次抗体が適切に被検出物質を捕捉できるように、金属膜３０上を洗浄して保湿剤を除去する必要がある。この場合は、金属膜３０を洗浄した後に金属膜３０上から洗浄液を除去する操作においてもピペットチップ１７０の位置精度が求められる。したがって、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程（工程Ｓ１２０）は、洗浄液を金属膜３０上から除去する前までに行ってもよい。

また、工程Ｓ１２１では、複数のシール５０を突き破ってもよい。このとき、突き破るために必要な力が最大であるシール５０を突き破った後に、その他のシール５０を突き破ってもよいし、その他のシール５０を突き破った後に、突き破るために必要な力が最大であるシール５０を突き破ってもよい。このように、シール５０を１回または２回以上突き破った後に、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する。

次いで、励起光αの入射角を決定する（工程Ｓ１３０）。具体的には、制御部１６０は、搬送ステージ１２２を操作して、検出チップ１０を検出位置に移動させる。そして、制御部１６０は、角度調整機構１４２を駆動して励起光αの入射角を走査しながら、センサー制御部１５３を駆動して受光センサー１５７によりプラズモン散乱光γを検出する。そして、プラズモン散乱光γの光量が最大となる角度を励起光αの入射角（増強角）とする。

なお、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程（工程Ｓ１２０）と励起光αの入射角を決定する工程（工程Ｓ１３０）との順番は、これに限定されない。励起光αの入射角を決定する工程（工程Ｓ１３０）を行った後に、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程（工程Ｓ１２０）を行ってもよい。

次いで、検体中の被検出物質と１次抗体とを反応させる（１次反応；工程Ｓ１４０）。制御部１６０は、搬送ステージ１２２を操作して、検体が貯留されている容器をピペットチップ１７０の直下に移動させる。そして、ピペットチップ１７０の先端を検体が貯留されている容器に向かって移動させて、ピペットチップ１７０内に検体を吸入させる。制御部１６０は、搬送ステージ１２２を操作して、検出チップ１０を送液位置に移動させる。そして、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を駆動して、ピペットチップ１７０の先端を注入部７０内に移動させて、流路６０内に検体を注入する。このとき、ピペットチップ１７０の位置が高精度に特定されているため、ピペットチップ１７０の先端と流路６０の底面との間の距離（図６Ａ；ｄ２参照）を高精度に制御できる。したがって、ピペットチップ１７０の先端と流路６０の底面との間の距離を離しすぎて、検体が注入部７０の側壁に付着することも、ピペットチップ１７０の先端と流路６０の底面との間の距離を近づけすぎて、流路６０の底面（金属膜３０）に傷を付けてしまうこともない。検体中に被検出物質が存在する場合は、被検出物質の少なくとも一部は１次抗体に結合する。１次反応後、検体を流路６０内から除去する。この場合、ピペットチップ１７０の先端の位置情報に基づいて、ピペットチップ１７０の先端を流路６０の底面に近接させる。そして、ピペットチップ１７０内に検体を吸入することで流路６０から検体を除去する。

なお、検体が貯留されている容器は、検出チップ１０に配置してもよい。この場合、検出チップ１０の流路蓋４０には、当該容器を収容するための収容穴が形成される。

なお、検体および被検出物質の種類は、特に限定されない。検体の例には、血液や血清、血漿、尿、鼻孔液、唾液、精液などの体液およびその希釈液が含まれる。また、被検出物質の例には、核酸（ＤＮＡやＲＮＡなど）、タンパク質（ポリペプチドやオリゴペプチドなど）、アミノ酸、糖質、脂質およびこれらの修飾分子が含まれる。

また、１次反応（工程Ｓ１４０）において、検体を流路６０内で往復動作させてもよい。この場合、流路６０内への検体を注入する工程と同様に、ピペットチップ１７０の先端の位置情報に基づいて、ピペットチップ１７０の先端を流路６０の底面に近接させる。そして、ピペットチップ１７０の先端の位置を固定した状態で、プランジャー１１５を往復動作させる。これにより、ピペットチップ１７０で検体の吸入および排出を繰り返すことで、流路６０内で検体を往復させることができる。流路６０内で検体を往復させた後、ピペットチップ１７０内に検体を吸入することで流路６０から検体を除去する。

そして、金属膜３０上を緩衝液などの洗浄液で洗浄する。制御部１６０は、ピペットチップ１７０の先端を凹部４６内の洗浄液に向かって移動させて、ピペットチップ１７０内に洗浄液を吸入させる。このとき、ピペットチップ１７０の位置情報が高精度に特定されているため、ピペットチップ１７０の先端と洗浄液の表面との間の距離（図６Ｃ；ｄ５参照）およびピペットチップ１７０の先端と凹部４６の底面との間の距離（図６Ｃ；ｄ６参照）も高精度に制御できる。したがって、ピペットチップ１７０内に洗浄液を適切に吸入できる。そして、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を駆動して、ピペットチップ１７０の先端を注入部７０内に移動させて、流路６０内に洗浄液を注入する。

次いで、流路６０内から１次抗体に結合しなかった物質を含む洗浄液を除去する。具体的には、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を駆動して、ピペットチップ１７０の先端を注入部７０に移動させる。そして、前述したピペットチップ１７０の先端の位置情報に基づいて、ピペットチップ１７０の先端を流路６０の底面に近づけて、流路６０から洗浄液を除去する。このとき、ピペットチップ１７０の先端を前述したピペットチップ１７０の先端の位置情報に基づいて、プリズム２０（金属膜３０）に近づけているため、流路６０内に残留する液量を最小限とすることができる。洗浄液を除去するときのピペットチップ１７０の先端の位置は、流路６０内から検体を除去する工程におけるピペットチップ１７０の先端の位置と同じであることが好ましい。これにより、流路６０内に残留する液量を一定にできる。

次いで、金属膜３０上に捕捉されている被検出物質を蛍光物質で標識する（２次反応；工程Ｓ１５０）。具体的には、制御部１６０は、ピペットチップ１７０の先端を蛍光物質で標識された捕捉体を含む液体（標識液）が貯留された凹部４６に向かって移動させて、ピペットチップ１７０内に標識液を吸入させる。このとき、ピペットチップ１７０の位置情報が高精度に特定されているため、ピペットチップ１７０の先端と標識液の表面との間の距離（図６Ｃのｄ５参照）およびピペットチップ１７０の先端と凹部４６の底面との間の距離（図６Ｃのｄ６参照）も高精度に制御できる。したがって、ピペットチップ１７０内に標識液を適切に吸入できる。そして、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を駆動して、ピペットチップ１７０の先端を注入部７０内に移動させて、流路６０内に標識液を注入する。流路６０内では、抗原抗体反応によって、金属膜３０上に捕捉されている被検出物質が蛍光物質で標識される。この後、流路６０内の標識液は除去され、流路６０内は洗浄液で洗浄される。流路６０内の標識液を除去するときのピペットチップ１７０の先端の位置は、前述したピペットチップ１７０の先端の位置情報に基づいて位置決めされる。これにより、流路６０内に残留する液量を最小に、かつ一定にすることができる。

なお、１次反応（工程Ｓ１４０）と２次反応（工程Ｓ１５０）との順番は、これに限定されない。たとえば、第１被検出物質を第１の２次抗体に結合させるとともに、第２被検出物質を第２の２次抗体に結合させた後に、これらの複合体を含む液体を金属膜３０上に提供してもよい。また、金属膜３０上に検体と標識液を同時に提供してもよい。このように、検出チップ１０内において２以上の物質を反応させるためにピペットチップ１７０の先端の位置情報に基づいて１回または２回以上ピペット１１１を移動させる。

次いで、被検出物質を検出する（工程Ｓ１６０）。具体的には、制御部１６０は、搬送ステージ１２２を操作して、検出チップ１０を検出位置に移動させる。そして、光源制御部１４３を駆動して励起光αを工程Ｓ１３０で決定した入射角（増強角）で金属膜３０の所定の位置に照射させながら、センサー制御部１５３を駆動して金属膜３０（金属膜３０表面およびその近傍）上から放出される蛍光δの強度を検出するように受光センサー１５７を制御する。

なお、制御部１６０は、２次反応（工程Ｓ１５０）の前にブランク値を測定してもよい。この場合、増強角で励起光αを金属膜３０に照射し、受光センサー１５７の検出値をブランク値とする。そして、被検出物質を検出する工程（工程Ｓ１６０）では、蛍光δの検出値からブランク値を引くことで、検体中の被検出物質の量を示す蛍光δの量を算出する。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００は、ピペットチップ１７０でシール５０を突き破った後に、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得しているため、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得した後にピペットチップ１７０の先端の位置がずれることなく、高精度にピペットチップ１７０の先端の位置を制御することができる。また、これにより、流路６０内の残液量を一定にすることで、検出結果の精度を向上させることができる。

［実施の形態２］
実施の形態２に係るＳＰＦＳ装置は、位置情報取得部２３０の構成が異なる点において、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と異なる。そこで、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

（ＳＰＦＳ装置の構成）
図７Ａは、実施の形態２に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図である。

図７Ａに示されるように、実施の形態２に係る位置情報取得部２３０は、歪みセンサー２３１を有している。歪みセンサー２３１は、ピペットノズル１１６に配置されている。ピペットチップ１７０の先端の位置情報の取得は、ピペットチップ１７０の先端と、基準部１８０とが接触したときのピペットノズル１１６の歪みを歪みセンサー２３１により測定することで行う。ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０とが接触すると、ピペットチップ１７０およびピペットチップ１７０が装着されているピペットノズル１１６が歪む。このピペットノズル１１６の歪みを歪みセンサー２３１で検出することで、ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０との接触を検出することができる。よって、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得できる。

（検出装置の検出動作）
次に、実施の形態２に係る反応方法を含むＳＰＦＳ装置の検出動作について、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００の検出動作と異なる工程を中心に説明する。

図７Ｂは、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程を示すフローチャートである。

図７Ｂに示されるように、実施の形態２におけるピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程では、まず、ピペットチップ１７０が突き破るべき複数のシール５０のうち、突き破るために必要な力が最大であるシール５０をピペットチップ１７０で突き破る（工程Ｓ１２１）。

次いで、ピペットノズル１１６の歪みを測定する（工程Ｓ２２２）。具体的には、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を操作して、ピペットチップ１７０の先端を流路６０の底面（基準部１８０）に向かって移動させる。ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０とが接触すると、ピペットチップ１７０およびピペットチップ１７０が装着されているピペットノズル１１６が歪む。これにより、ピペットノズル１１６に配置されている歪みセンサー２３１によって、ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０との接触を検出することで、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する。

（効果）
以上のように、実施の形態２に係るＳＰＦＳ装置は、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の効果を有する。

［実施の形態３］
実施の形態３に係るＳＰＦＳ装置１００は、位置情報取得部３３０の構成が異なる点において、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と異なる。そこで、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

（ＳＰＦＳ装置の構成）
図８Ａは、実施の形態３に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図である。

図８Ａに示されるように、実施の形態３に係る位置情報取得部３３０は、静電容量センサー３３１を有している。静電容量センサー３３１が配置される位置は、特に限定されない。本実施の形態では、静電容量センサー３３１は、搬送ステージ１２２に配置されている。ピペットチップ１７０の先端の位置情報の取得は、ピペットチップ１７０の先端と、基準部１８０（静電容量センサー３３１の検出面）とを近づけたときの、ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０との間の静電容量の変化を静電容量センサー３３１により測定することで行う。

（検出装置の検出動作）
次に、実施の形態３に係る反応方法を含むＳＰＦＳ装置の検出動作について、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００の検出動作と異なる工程を中心に説明する。

図８Ｂは、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程を示すフローチャートである。

図８Ｂに示されるように、実施の形態３におけるピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程では、まず、ピペットチップ１７０が突き破るべき複数のシール５０のうち、突き破るために必要な力が最大であるシール５０をピペットチップ１７０で突き破る（工程Ｓ１２１）。

次いで、ピペットチップ１７０の先端と基準部との間の静電容量の変化を測定する（工程Ｓ３２２）。具体的には、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を操作して、ピペットチップ１７０の先端を静電容量センサー３３１の検出面（基準部１８０）に向かって移動させる。ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０とを近づけると、ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０との間の静電容量が変化する。このときの静電容量の変化を静電容量センサー３３１により測定することでピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する。

（効果）
以上のように、実施の形態３に係るＳＰＦＳ装置は、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の効果を有する。

［実施の形態４］
実施の形態４に係るＳＰＦＳ装置は、位置情報取得部４３０の構成が異なる点において、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と異なる。そこで、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

（ＳＰＦＳ装置の構成）
図９Ａは、実施の形態４に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図である。

図９Ａに示されるように、実施の形態４に係る位置情報取得部４３０は、電源４３１および電流計４３２を有している。電源４３１および電流計４３２は、ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０とにそれぞれ接続されている。この場合、ピペットチップ１７０は、カーボンなどが含有されている電導性のピペットチップを使用する。ピペットチップ１７０の先端の位置情報の取得は、電源４３１によりピペットチップ１７０の先端と基準部１８０（金属膜３０）との間に電圧を印加して、電流計４３２によりピペットチップ１７０の先端と基準部１８０（金属膜３０）との間のインピーダンス特性を測定することで行う。

（検出装置の検出動作）
次に、実施の形態４に係る反応方法を含むＳＰＦＳ装置の検出動作について、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００の検出動作と異なる工程を中心に説明する。

図９Ｂは、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程を示すフローチャートである。

図９Ｂに示されるように、実施の形態４におけるピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程では、まず、ピペットチップ１７０が突き破るべき複数のシール５０のうち、突き破るために必要な力が最大であるシール５０をピペットチップ１７０で突き破る（工程Ｓ１２１）。

次いで、ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０との間のインピーダンスを測定する（工程Ｓ４２２）。具体的には、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を操作して、ピペットチップ１７０の先端を流路６０の底面（基準部１８０）に向かって移動させる。ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０とを近づけた状態で、電源４３１によりピペットチップ１７０の先端と基準部１８０（金属膜３０）との間に電圧を印加して、電流計４３２によりピペットチップ１７０の先端と基準部１８０（金属膜３０）との間のインピーダンス特性を測定することでピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する。

（効果）
以上のように、実施の形態４に係るＳＰＦＳ装置は、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の効果を有する。

［実施の形態５］
実施の形態５に係るＳＰＦＳ装置は、位置情報取得部５３０の構成が異なる点において、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と異なる。そこで、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

（ＳＰＦＳ装置の構成）
図１０Ａは、実施の形態５に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図である。

図１０Ａに示されるように、実施の形態５に係る位置情報取得部５３０は、感圧センサー５３１を有している。感圧センサー５３１が配置される位置は、特に限定されない。本実施の形態では、感圧センサー５３１は、搬送ステージ１２２に配置されている。ピペットチップ１７０の先端の位置情報の取得は、ピペットチップ１７０の先端と、基準部１８０（感圧センサー５３１の検出面）とが接触したときの圧力を感圧センサー５３１により測定することで行う。ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０とが接触すると、感圧センサー５３１が所定の圧力を検出する。これにより、ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０との接触を検出することができる。

（検出装置の検出動作）
次に、実施の形態５に係る反応方法を含むＳＰＦＳ装置の検出動作について、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００の検出動作と異なる工程を中心に説明する。

図１０Ｂは、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程を示すフローチャートである。

図１０Ｂに示されるように、実施の形態２におけるピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程では、まず、ピペットチップ１７０が突き破るべき複数のシール５０のうち、突き破るために必要な力が最大であるシール５０をピペットチップ１７０で突き破る（工程Ｓ１２１）。

次いで、ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０との接触圧を測定する（工程Ｓ５２２）。具体的には、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を操作して、ピペットチップ１７０の先端を流路６０の底面（基準部１８０）に向かって移動させる。ピペットチップ１７０の先端と基準部１８０とが接触すると、感圧センサー５３１がそのときの圧力を検出する。このとき、感圧センサー５３１が所定の圧力を検出することでピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する。

（効果）
以上のように、実施の形態５に係るＳＰＦＳ装置は、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の効果を有する。

［実施の形態６］
実施の形態６に係るＳＰＦＳ装置は、位置情報取得部６３０の構成が異なる点において、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と異なる。そこで、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

（ＳＰＦＳ装置の構成）
図１１Ａは、実施の形態６に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図である。

図１１Ａに示されるように、実施の形態６に係る位置情報取得部６３０は、光センサー６３１を有している。光センサー６３１は、光学的にピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得することができれば特に限定されない。光センサー６３１の例には、発光素子と受光素子との間のレーザー光の受け渡しの有無で検出する方式であってもよいし、ＣＣＤカメラで撮像して検出する方式であってもよい。本実施の形態では、光センサー６３１は、ＣＣＤカメラで撮像して検出する方式である。光センサー６３１が配置される位置は、特に限定されない。本実施の形態では、光センサー６３１は、支持部材を介して搬送ステージ１２２に固定されている。ピペットチップ１７０の先端の位置情報の取得は、ピペットチップ１７０の先端が光センサー６３１の撮像領域に進入した場合に撮像することで行う。ピペットチップ１７０の先端が光センサー６３１の撮像領域に進入すると、光センサー６３１は、ピペットチップ１７０の先端を検知して撮像する。これにより、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得できる。

（検出装置の検出動作）
次に、実施の形態６に係る反応方法を含むＳＰＦＳ装置の検出動作について、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００の検出動作と異なる工程を中心に説明する。

図１１Ｂは、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程を示すフローチャートである。

図１１Ｂに示されるように、実施の形態６におけるピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する工程では、まず、ピペットチップ１７０が突き破るべき複数のシール５０のうち、突き破るために必要な力が最大であるシール５０をピペットチップ１７０で突き破る（工程Ｓ１２１）。

次いで、ピペットチップ１７０の先端位置を検出する（工程Ｓ６２２）。具体的には、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を操作して、ピペットチップ１７０の先端を光センサー６３１の撮像領域に向かって移動させる。光センサー６３１は、光センサー６３１の撮像領域にピペットチップ１７０の先端が浸入するのを検知して、ピペットチップ１７０の先端を撮像してピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得する。

（効果）
以上のように、実施の形態６に係るＳＰＦＳ装置は、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の効果を有する。

なお、実施の形態１〜６では、ＳＰＦＳ装置の検出動作において、ピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得した後に、標識液や洗浄液をピペットチップ１７０に吸入したが、実施の形態２〜４および６においては、標識液や洗浄液をピペットチップ１７０に吸入した状態でピペットチップ１７０の先端の位置情報を取得してもよい。また、実施の形態２および４においては、ピペットチップ１７０の先端の位置情報の取得と、流路６０内への標識液や洗浄液の注入操作とを同時に行うことができ、検出時間を短縮できる。さらに、実施の形態１〜４および６では、ＳＰＦＳ装置を汚染することがない。

また、実施の形態１〜６では、本発明に係る反応装置を含む検出装置について説明したが、被検出物質を検出するための構成（例えば、搬送部１２０、光照射部１４０、光検出部１５０）などを含んでいなくてもよい。また、検出方法においても、検出工程（工程Ｓ１６０）を含んでいなくてもよい。

なお、実施の形態１〜６においては、反応装置を含む検出装置としてＳＰＲを利用したＳＰＦＳ装置１００に適用した例を示したが、ＳＰＲを利用したＳＰＲ装置（反射光βを検出）に適用してもよい。この場合も実施の形態１〜６と同様の効果を得られる。また、金属膜３０を配置していない分析チップを用いる検出系に適用してもよい。この場合は、ＳＰＲを利用せずに全反射測定（ＡＴＲ）法などにより測定する検出装置となるが、実施の形態１〜６と同様の効果を得られる。

本出願は、２０１５年２月２０日出願の特願２０１５−０３１６８９に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。

本発明に係る反応方法および反応装置は、被検出物質を高い信頼性で測定することができる。よって、非常に簡易な定量免疫測定システムの開発、普及および発展に寄与することも期待される。

１０、１０’ 検出チップ
２０ プリズム
２１ 入射面
２２ 成膜面
２３ 出射面
３０ 金属膜
４０ 流路蓋
４１ 反応領域
４２ 試薬貯留領域
４３ 流路溝
４４ 第１貫通孔
４５ 第２貫通孔
４６ 凹部
５０ シール
６０ 流路
６０’ ウェル
７０ 注入部
８０ 貯留部
１００ ＳＰＦＳ装置
１１０ 送液部
１１１ ピペット
１１２ ピペット移動部
１１３ 送液ポンプ移動機構
１１４ シリンジ
１１５ プランジャー
１１６ ピペットノズル
１２０ 搬送部
１２１ チップホルダー
１２２ 搬送ステージ
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０ 位置情報取得部
１３１ 空気圧センサー
１４０ 光照射部
１４１ 光源ユニット
１４２ 角度調整機構
１４３ 光源制御部
１５０ 光検出部
１５１ 受光ユニット
１５２ 位置切り替え機構
１５３ センサー制御部
１５４ 第１レンズ
１５５ 光学フィルター
１５６ 第２レンズ
１５７ 受光センサー
１６０ 制御部
１７０ ピペットチップ
１８０ 基準部
２３１ 歪みセンサー
３３１ 静電容量センサー
４３１ 電源
４３２ 電流計
５３１ 感圧センサー
６３１ 光センサー
α 励起光
β 反射光
γ プラズモン散乱光
δ 蛍光

Claims (20)

1. ピペットノズルに装着されたピペットチップと、凹部および前記凹部の開口を封止しているシールを有する反応チップとを使用して、前記反応チップ内において２以上の物質を反応させる反応方法であって、
   前記反応チップの前記シールを前記ピペットチップで突き破る第１工程と、
   前記第１工程の後、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する第２工程と、
   前記第２工程の後、前記ピペットチップの先端の位置情報に基づいて前記ピペットチップを操作して、前記反応チップ内において２以上の物質を反応させる第３工程と、を有する、
   反応方法。
2. 前記反応チップは、前記シールにより封止されている複数の前記凹部を有し、
   前記第１工程では、前記ピペットチップが突き破るべき複数の前記シールのうち、突き破るために必要な力が最大である前記シールを前記ピペットチップで突き破る、
   請求項１に記載の反応方法。
3. 前記反応チップは、前記シールにより封止されている複数の前記凹部を有し、
   前記第２工程は、前記反応方法に含まれる全工程において前記ピペットチップの位置精度が最も求められる操作を行う前までに行われ、
   前記第１工程では、前記ピペットチップの位置精度が最も求められる操作までに前記ピペットチップが突き破るべき複数の前記シールのうち、突き破るために必要な力が最大である前記シールを突き破る、
   請求項１に記載の反応方法。
4. 前記ピペットノズルには、前記ピペットノズルの歪みを検出する歪みセンサーが配置されており、
   前記第２工程では、前記ピペットチップの先端と、前記ピペットチップの先端の基準位置となる基準部とが接触したときの前記ピペットノズルの歪みを前記歪みセンサーにより測定することで、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応方法。
5. 前記ピペットノズルには、前記ピペットチップ内の空気圧を測定する空気圧センサーが接続されており、
   前記第２工程では、前記ピペットチップの先端と前記ピペットチップの先端の基準位置となる基準部との間隔を変えつつ、前記ピペットチップの先端から気体を吸引または排出したときの前記ピペットチップ内の空気圧の変化を前記空気圧センサーにより測定することで、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応方法。
6. 前記ピペットチップの先端の基準位置となる基準部には、静電容量センサーが配置されており、
   前記第２工程では、前記ピペットチップの先端と前記基準部とを近づけたときの、前記ピペットチップの先端と前記基準部との間の静電容量の変化を前記静電容量センサーにより測定することで、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応方法。
7. 前記ピペットチップの先端と前記ピペットチップの先端の基準位置となる基準部とには、電源および電流計がそれぞれ接続されており、
   前記第２工程では、前記ピペットチップの先端と前記基準部との間に前記電源により電圧を印加した状態で、前記ピペットチップの先端と前記基準部とを近づけたときの、前記ピペットチップの先端と前記基準部との間のインピーダンスを前記電流計により測定することで、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応方法。
8. 前記ピペットチップの先端の基準位置となる基準部には、感圧センサーが配置されており、
   前記第２工程では、前記ピペットチップの先端と前記感圧センサーとの接触を前記感圧センサーにより検出することで、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応方法。
9. 前記第２工程では、前記ピペットチップの先端を光センサーにより検出することで、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応方法。
10. 前記反応チップは、使い捨てであり、
    前記基準部は、前記反応チップに含まれる、
    請求項４〜７のいずれか一項に記載の反応方法。
11. 凹部および前記凹部の開口を封止しているシールを有する反応チップを使用し、ピペットチップで前記シールを突き破った後に前記反応チップ内において２以上の物質を反応させる反応装置であって、
    前記反応チップを保持するチップホルダーと、
    前記ピペットチップを着脱可能なピペットノズルを有するピペットと、
    前記ピペットを移動させるピペット移動部と、
    前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する位置情報取得部と、を有し、
    前記位置情報取得部は、前記ピペット移動部により移動させられた前記ピペットチップが前記シールを１回または２回以上突き破った後に、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得し、
    前記ピペット移動部は、前記位置情報取得部が前記ピペットチップの先端の位置情報を取得した後に、前記反応チップ内において２以上の物質を反応させるために前記ピペットチップの先端の位置情報に基づいて１回または２回以上前記ピペットを移動させる、
    反応装置。
12. 前記反応チップは、前記シールにより封止されている複数の前記凹部を有し、
    前記位置情報取得部は、前記ピペットチップが突き破るべき複数の前記シールのうち、突き破るために必要な力が最大である前記シールを前記ピペットチップが突き破った後に、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する、
    請求項１１に記載の反応装置。
13. 前記反応チップは、前記シールにより封止されている複数の前記凹部を有し、
    前記位置情報取得部は、前記ピペット移動部が前記ピペットを移動させる全操作において前記ピペットチップの位置精度が最も求められる操作を行う前であって、かつ当該操作までに前記ピペットチップが突き破るべき複数の前記シールのうち、突き破るために必要な力が最大である前記シールを前記ピペットチップが突き破った後に、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する、
    請求項１１に記載の反応装置。
14. 前記位置情報取得部は、前記ピペットノズルの歪みを検出する歪みセンサーを含み、
    前記位置情報取得部は、前記ピペット移動部が、前記ピペットチップの先端と、前記ピペットチップの先端の基準位置となる基準部とを接触させたときの前記ピペットノズルの歪みを前記歪みセンサーが測定することで、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する、
    請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の反応装置。
15. 前記位置情報取得部は、前記ピペットチップ内の空気圧を測定する空気圧センサーを含み、
    前記位置情報取得部は、前記ピペット移動部が、前記ピペットチップの先端と、前記ピペットチップの先端の基準位置となる基準部との間隔を変えつつ、前記ピペットが前記ピペットチップの先端から気体を吸引または排出したときの前記ピペットチップ内の空気圧の変化を前記空気圧センサーが測定することで、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する、
    請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の反応装置。
16. 前記位置情報取得部は、前記ピペットチップの先端の基準位置となる基準部に配置された静電容量センサーを含み、
    前記位置情報取得部は、前記ピペット移動部が前記ピペットチップの先端と前記基準部とを近づけたときの前記ピペットチップの先端と前記基準部との間の静電容量の変化を前記静電容量センサーが測定することで、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する、
    請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の反応装置。
17. 前記位置情報取得部は、前記ピペットチップの先端と前記ピペットチップの先端の基準位置となる基準部とにそれぞれ接続された電源および電流計を含み、
    前記位置情報取得部は、前記電源が前記ピペットチップの先端と前記基準部との間に電圧を印加した状態で、前記ピペット移動部が前記ピペットチップの先端と前記基準部とを近づけたときの、前記ピペットチップの先端と前記基準部との間のインピーダンスを前記電流計が測定することで、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する、
    請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の反応装置。
18. 前記位置情報取得部は、前記ピペットチップの先端の基準位置となる基準部に配置された感圧センサーを含み、
    前記位置情報取得部は、前記ピペット移動部が前記ピペットチップの先端と前記基準部とを接触させたときの前記ピペットチップと前記感圧センサーとの接触を前記感圧センサーが検出することで、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する、
    請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の反応装置。
19. 前記位置情報取得部は、前記ピペットチップの先端の位置を検出できる光センサーを含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の反応装置。
20. 前記反応チップは、使い捨てであり、
    前記基準部は、前記反応チップに含まれる、
    請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の反応装置。

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