WO2019244604A1 - 検出方法及び検出装置 - Google Patents

Abstract

液体を収容するための収容部（６０）と、収容部に露出する反応場を有する検出チップ１０を用いて、被検出物質の存在または量を検出するための装置又は方法である。検出チップとピペット１１１の先端との距離を示す位置情報を取得し、当該位置情報に基づきピペットの先端位置を調整して、ピペットにより反応場上に検体を提供し、被検出物質を反応場上に捕捉させる一方、当該位置情報に基づき光検出部１５０による検出チップに対する検出位置を補正して、検出チップを補正後の検出位置へ搬送する。検出チップが補正後の検出位置に搬送され、被検出物質が反応場に捕捉されている状態で、反応場に向けて光を照射して、反応場から放出される光の光量、または反応場で反射された光の光量を検出する。

Description

検出方法及び検出装置

　本発明は、液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出する反応場を有する検出チップを用いて、被検出物質の存在または量を検出するための検出装置及び検出方法に関する。

　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。
　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。

　上記の液体流路内の液体の量を高精度に制御するために、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こと必要となる。
　そのために、特許文献１にあっては、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、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構成とした。
　特許文献２にあっては、ピペットチップの先端方向に配置される固体の基準部との距離と、ピペットチップの排気又は吸気の圧力差との関係により、基準部に対するピペットチップの先端位置を検出する。固体の基準部は検出チップ上などに設けられ、検出チップとピペットチップとの相対的位置を検出できる。
　特許文献３にあっては、光センサーで光学的にピペットチップの先端の位置情報を取得する。
　特許文献４にあっては、金属膜およびピペットの先端部の間の電気的特性を測定することで、金属膜に対するピペットの先端部の位置を判断する。

　特許文献２－４のように、ピペットチップの先端の位置情報を取得することにより、検出チップに対するピペットチップの先端位置を精度よく制御することができる。
　例えば、検出チップの寸法の個体差により、金属膜の高さ位置にバラつきがあっても、特許文献２－４の技術により金属膜に対するピペットチップの先端の位置情報を取得することにより、金属膜に対するピペットチップの先端位置を精度よく制御することができる。
　しかし、金属膜の高さ位置にバラつきがあると、入射光の照射位置が光検出部による検出位置に対してずれてしまい、これに応じて蛍光、プラズモン散乱光などの検出対象光の放射領域中心（被検出位置）が光検出部による検出位置に対してずれるという問題がある。上述したように、プリズムを介して金属膜に対して入射光を照射し、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。この場合に、金属膜の高さ位置がずれると、入射光の照射位置が検出部の検出位置に対して水平方向（検出部の光学軸に対して垂直方向）にずれてしまうという問題がある。

　検出チップの水平方向の位置決めに関しては、特許文献５－９に記載がある。
　特許文献５に記載の発明にあっては、検出チップに設けた２つの位置確認孔を利用することで検出チップの位置を調整する。
　特許文献６に記載の発明にあっては、蛍光検出において励起光とは別波長の照明光を検出チップに照射し、照明光の反射光または透過光を検出して検出チップの位置を特定する。励起光とは別波長の照明光を用いて光の退色を防ぎつつ検出チップの位置を特定する。

特開２００８－２３２９５１号公報 国際公開第２０１６／１３２７９３号 国際公開第２０１６／１３２９４５号 特開２０１６－００４０２２号公報 特開２００９－２８８１０３号公報 特開２００７－０９３２５０号公報 国際公開第２０１５／０６４７０４号 特開２０１８－００９８０２号公報 国際公開第２０１５／１８２７４７号

　しかしながら、特許文献５－９によって、検出チップを水平面座標において正しく配置しても、金属膜の高さ位置のずれによる上記問題を解決できない。
　また、位置制御のために、特許文献５のように検出チップの特別な形状を設けたり、特許文献６のように励起光とはとは別の測定光学系を設けたりすることは、製造コスト増を招き好ましくない。

　本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、検出チップの反応場上の光被照射点に応じた被検出位置を光検出部による検出位置に精度よく位置決めすることである。

　以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出する反応場とを有する検出チップを用いて、被検出物質の存在または量を検出するための装置であって、
　前記収容部の液体を操作するピペットを有する送液部と、
　前記検出チップと前記ピペットの先端との距離を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
　前記反応場に向けて光を照射する光照射部と、
　前記光照射部が前記反応場に向けて光を照射したときに、前記反応場から放出される光の光量、または前記反応場で反射された光の光量を検出する光検出部と、
　前記検出チップを、前記光検出部による前記検出チップに対する検出位置に搬送する搬送部と、
　前記位置情報取得部から取得した位置情報に基づき前記検出位置を補正して、補正後の前記検出位置に前記検出チップを搬送するように前記搬送部による前記検出位置への搬送を制御する制御部と、
　を備える検出装置である。

　請求項２記載の発明は、液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出するように配置され、かつ捕捉体が固定されている金属膜とを有する検出チップを用いて、表面プラズモン共鳴を利用することにより被検出物質の存在または量を検出するための装置であって、
　前記収容部の液体を操作するピペットを有する送液部と、
　前記検出チップと前記ピペットの先端との距離を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
　前記金属膜において表面プラズモン共鳴が発生するように前記金属膜に光を照射する光照射部と、
　前記光照射部が前記金属膜に光を照射したときに、前記金属膜の前記収容部側の面の近傍から放出される蛍光の光量、または前記金属膜で反射された光の光量を検出する光検出部と、
　前記検出チップを、前記光検出部による前記検出チップに対する検出位置に搬送する搬送部と、
　前記位置情報取得部から取得した位置情報に基づき前記検出位置を補正して、補正後の前記検出位置に前記検出チップを搬送するように前記搬送部による前記検出位置への搬送を制御する制御部と、
　を備える検出装置である。

　請求項３記載の発明は、前記位置情報を、前記金属膜と前記ピペットの先端との距離を示す位置情報とする請求項２に記載の検出装置である。

　請求項４記載の発明は、前記位置情報を、前記検出チップの天面と前記ピペットの先端との距離を示す位置情報とする請求項１又は２に記載の検出装置である。

　請求項５記載の発明は、前記検出チップは、固体の基準部を有し、
　前記位置情報取得部は、前記位置情報を、前記基準部と前記ピペットの先端との距離を示す位置情報とする請求項１又は２に記載の検出装置である。

　請求項６記載の発明は、前記位置情報取得部は前記ピペット内の空気圧を測定する空気圧センサーを含み、前記送液部は前記ピペットを移動させるピペット移動部を含み、
　前記位置情報取得部は、前記ピペット移動部が、前記ピペットの先端と前記検出チップとの間隔を変えつつ、前記ピペットが前記ピペット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内の空気圧の変化を前記空気圧センサーで測定することで、前記位置情報を取得する請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の検出装置である。

　請求項７記載の発明は、前記位置情報取得部は、前記検出チップと前記ピペットの先端との距離を検出できる光センサーを含む、請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の検出装置である。

　請求項８記載の発明は、前記検出チップの導電性材料部分と前記ピペットの先端部との間の電気的特性を測定する電気的特性測定部を含み、前記電気的特性測定部の測定結果に基づいて前記位置情報を算出する請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の検出装置である。

　請求項９記載の発明は、前記制御部は、前記位置情報と、予め設定された基準値との差分を算出し、前記差分に基づき前記検出位置を補正する請求項１から請求項８のうちいずれか一に記載の検出装置である。

　請求項１０記載の発明は、前記検出チップの搬送方向座標上における前記検出チップの位置を示す位置情報を取得する検出チップ位置情報取得部を含み、前記搬送部は、前記制御部により指令される補正後の検出位置への搬送を、前記検出チップ位置情報取得部による位置情報を参照して実行する請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の検出装置である。

　請求項１１記載の発明は、請求項１から請求項１０のうちいずれか一に記載の検出装置を用いた検出方法であって、
　前記ピペットの先端を、ピペットノズルに着脱されるピペットチップの先端で構成し、当該ピペットチップとして、洗浄、再利用が可能なパーマネントのピペットチップを適用して、前記送液部による液体の操作、及び前記位置情報取得部による前記位置情報の取得を実行する検出方法である。

　請求項１２記載の発明は、請求項１から請求項１０のうちいずれか一に記載の検出装置を用いた検出方法であって、
　前記送液部による液体の操作時に、前記ピペットの先端を、ピペットノズルに着脱されるピペットチップの先端で構成し、
　前記位置情報取得部による前記位置情報の取得時に、前記ピペットの先端を、ピペットノズルに着脱される部品の先端で構成し、当該部品として位置測定用の治具を適用する検出方法である。

　請求項１３記載の発明は、請求項１から請求項１０のうちいずれか一に記載の検出装置を用いた検出方法であって、
　前記送液部による液体の操作時に、前記ピペットの先端を、ピペットノズルに着脱されるピペットチップの先端で構成し、
　前記位置情報取得部による前記位置情報の取得時に、前記ピペットの先端を、ピペットノズルの先端で構成する検出方法である。

　請求項１４記載の発明は、液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出する反応場を有する検出チップを用いて、被検出物質の存在または量を検出するための方法であって、
　前記検出チップとピペットの先端との距離を示す位置情報を取得する工程と、
　前記位置情報に基づき前記ピペットの先端位置を調整して、前記ピペットにより前記反応場上に検体を提供し、前記被検出物質を前記反応場上に捕捉させる工程と、
　前記位置情報に基づき前記検出チップに対する検出位置を補正して、前記検出チップを補正後の前記検出位置へ搬送する工程と、
　前記検出チップが補正後の前記検出位置に搬送され、前記被検出物質が前記反応場に捕捉されている状態で、前記反応場に向けて光を照射して、前記反応場から放出される光の光量、または前記反応場で反射された光の光量を検出する工程と、
を有する、検出方法である。

　請求項１５記載の発明は、液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出するように配置され、かつ捕捉体が固定されている金属膜とを有する検出チップを用いて、表面プラズモン共鳴を利用することにより被検出物質の存在または量を検出するための方法であって、
　前記金属膜とピペットの先端との距離を示す位置情報を取得する工程と、
　前記位置情報に基づき前記ピペットの先端位置を調整して、前記ピペットにより前記収容部の前記金属膜上に検体を提供し、前記被検出物質を前記捕捉体に結合させる工程と、
　前記位置情報に基づき前記検出チップに対する検出位置を補正して、前記検出チップを補正後の前記検出位置へ搬送する工程と、
　前記検出チップが補正後の前記検出位置に搬送され、前記被検出物質と前記捕捉体とが結合している状態で、前記金属膜において表面プラズモン共鳴が発生するように前記金属膜に光を照射して、前記金属膜の前記収容部側の面の近傍から放出される蛍光の光量、または前記金属膜で反射された光の光量を検出する工程と、
を有する、検出方法である。

　ピペットの先端を基準にした検出チップの高さ位置の誤差には、検出チップ自体の高さ寸法の誤差が含まれる。したがって、検出チップとピペットの先端との距離を示す位置情報から、反応場（金属膜）の高さ位置誤差を推定することができる。さらに反応場の高さ位置誤差の影響によって検出チップに対する入射光の照射位置のずれ量が推定でき、そのずれ量が解消又は低減するように光検出部による検出チップに対する検出位置を補正することができる。
　したがって、本発明によれば、検出チップの反応場上の光被照射点に応じた被検出位置を光検出部による検出位置に精度よく位置決めすることができる。
　そのため、ピペットの先端の高さ位置の誤差ができるだけ小さく収まる構成で実施することにより、検出チップの被検出位置を光検出部による検出位置に位置決めする精度が向上する。
　また、ピペットの先端の検出チップの各所に対する高さ制御を行うために、検出チップとピペットの先端との距離を示す位置情報を取得する位置情報取得部を備えた構成に対して、特別なハードウエアの変更、追加を行うことなく低コストに実施することができる。

実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置の構成を示す模式図である。 検出チップの構成を示す平面図である。 Ａ－Ａ線に沿った断面図である。 Ｂ－Ｂ線に沿った断面図である。 検出チップの他の形態の断面模式図である。 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。 第１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。 第２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。 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。 実施の形態２における第１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。

　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、本発明に係る検出出置を含み、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（反応装置）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（収容チップ、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２Ａ－Ｃ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（収容部）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か又は洗浄、再利用が可能なパーマネントのピペットチップである。また、流路６０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とのなす角度は、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できる。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（収容部）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（収容部）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。

　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。

　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（収容部）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。前述したように、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、交換可能又は洗浄、再利用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引する。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、液体の吸引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のために、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（略垂直方向）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。
　垂直方向の座標をＺ、搬送部１２０による検出チップ１０搬送方向の座標をＸとする。

　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、ピペットチップ１７０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。

　前述したように、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６０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。
　金属膜３０のＺ座標のずれにより、蛍光δまたはプラズモン散乱光γのスポット中心（被検出位置）は光検出部１５０の光学軸上、すなわち、検出位置の中心からＸ方向にずれる。このずれを解消又は低減するために、制御部１６０は、位置情報取得部１３０から取得した位置情報に基づき光検出部１５０による検出チップ１０に対する検出位置を補正して、搬送部１２０による検出チップ１０の補正後の検出位置への搬送を制御する。

　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Ｘ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、固体の第１基準部１８０ａに対するピペットチップ１７０の先端の位置に関する第１位置情報（以下、単に「第１位置情報」ともいう）を取得する。位置情報取得部１３０には、空気圧センサー１３１が含まれる。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。空気圧センサー１３１の種類は、ピペットチップ１７０内の空気圧（圧力）を測定することができれば特に限定されない。空気圧センサー１３１の種類の例には、ブルドン管を用いた機械式のセンサーや、半導体などを用いた電子式のセンサーなどが含まれる。

　本実施の形態では、第１位置情報は、ピペットチップ１７０の先端と第１基準部１８０ａとの間隔を変えて、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。より具体的には、まず、ピペットチップ１７０の先端と固体の第１基準部１８０ａとを離した状態で、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内の第１圧力を測定する。そして、第１圧力の測定時よりもピペットチップ１７０の先端と固体の第１基準部１８０ａとを近づけた状態で、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内の第２圧力を測定する。最後に、第１圧力と第２圧力との差に基づいて、第１基準部１８０ａに対するピペットチップ１７０の先端位置を検出する。ここで「第１基準部」とは、固体に対するピペットチップ１７０の先端の基準位置となるものを意味する。第１基準部１８０ａは、固体であり、かつ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に含まれる第１基準部１８０ａの例には、流路蓋４０やそのシール、プリズム２０（流路６０の底面）などが含まれる。一方、ＳＰＦＳ装置１００に含まれる第１基準部１８０ａ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を配置する配置面（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。第１位置情報を取得する操作において、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。また、第１圧力を測定するときに気体を排出した場合には、第２圧力を測定するときも気体を排出する。一方、第１圧力を測定するときに気体を吸引した場合には、第２圧力を測定するときも気体を吸引する。

　また、位置情報取得部１３０は、液体の第２基準部１８０ｂに対するピペットチップ１７０の先端の位置に関する第２位置情報（以下、単に「第２位置情報」ともいう）も取得できる。第２位置情報は、ピペットチップ１７０の先端と第２基準部１８０ｂとの間隔を変えて、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。より具体的には、まず、ピペットチップ１７０の先端と液体の第２基準部１８０ｂとを離した状態で、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内の第３圧力を測定する。そして、第３圧力の測定時よりもピペットチップ１７０の先端と液体の第２基準部１８０ｂとを近づけた状態で、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内の第４圧力を測定する。最後に、第３圧力と第４圧力との差に基づいて、第２基準部１８０ｂに対するピペットチップ１７０の先端位置を検出する。ここで「第２基準部」とは、液体に対するピペットチップ１７０の先端の基準位置となるものを意味する。第２基準部１８０ｂは、液体であり、かつその位置が高精度に特定されていれば特に限定されない。第２基準部１８０ｂの例には、凹部４６に貯留されている液体の液面、流路６０内の液体の液面などが含まれる。第２位置情報を取得する操作において、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。

　また、第１位置情報を取得する操作におけるピペットチップ１７０の先端から吸入または排出する気体の空気圧（第１圧力および第２圧力）は、第２位置情報を取得する操作におけるピペットチップ１７０の先端から吸入または排出する気体の空気圧（第３圧力および第４圧力）と異なることが好ましい。具体的には、位置情報取得部１３０が第１位置情報および第２位置情報を取得する場合に、ピペット１１１がピペットチップ１７０の先端から気体を吸引するときは、第１位置情報を取得する操作におけるピペットチップ１７０の先端から吸引する気体の空気圧（第１圧力および第２圧力）は、第２位置情報を取得する操作におけるピペットチップ１７０の先端から吸引する気体の空気圧（第３圧力および第４圧力）より低いことが好ましい。また、位置情報取得部１３０が第１位置情報および第２位置情報を取得する場合に、ピペット１１１がピペットチップ１７０の先端から気体を排出するときは、第１位置情報を取得する操作におけるピペットチップ１７０の先端から排出する気体の空気圧（第１圧力および第２圧力）は、第２位置情報を取得する操作におけるピペットチップ１７０の先端から排出する気体の空気圧（第３圧力および第４圧力）より高いことが好ましい。このように、第１位置情報を取得する操作における気体の空気圧（第１圧力および第２圧力）の絶対値は、第２位置情報を取得する操作における気体の空気圧（第３圧力および第４圧力）の絶対値よりも大きい。第３圧力および第４圧力の絶対値が第１圧力および第２圧力の絶対値より大きい場合には、空気圧の測定時に液面から液体が飛散してしまうため好ましくない。

　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。

　前述したように、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。

　（ＳＰＦＳ装置の検出動作）
　次に、実施の形態１に係るピペットチップ１７０の先端の位置情報を検出する検出方法を含むＳＰＦＳ装置１００の被検出物質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５Ａは、第１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り、図５Ｂは、第２位置情報を取得する工程（図４における工程Ｓ１３０）の内容を示すフローチャートである。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。さらに、第１基準部１８０ａは、流路６０の底面とし、第２基準部１８０ｂは、凹部４６に貯留されている液体の液面とした（図２Ｂ参照）。

　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、第１位置情報を取得する（工程Ｓ１２０）。まず、ピペットチップ１７０内の第１圧力を測定する（工程Ｓ１２１）。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（第１基準部１８０a）の直上に移動させる。そして、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に対して進行させて、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、空気圧センサー１３１によってピペットチップ１７０内の第１圧力を測定する。

　次いで、ピペットチップ１７０内の第２圧力を測定する（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、第１圧力を測定した工程（工程Ｓ１２１）よりもピペットチップ１７０の先端を流路６０の底面（第１基準部１８０ａ）側に移動させる。そして、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に対して進行させて、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、空気圧センサー１３１によってピペットチップ１７０内の第２圧力を測定する。

　次いで、第１圧力と第２圧力との差を求める（工程Ｓ１２３）。具体的には、制御部１６０は、第１圧力（第２圧力）から第２圧力（第１圧力）を差し引くことで第１圧力と第２圧力との差を求める。このとき、第１圧力と第２圧力との差が所定の閾値以上になるまで、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（第１基準部１８０ａ）側に移動させ、空気圧センサー１３１によってピペットチップ１７０内の第２圧力を測定する工程を繰り返す。そして、制御部１６０は、第１圧力と第２圧力との差が生じたことにより、ピペットチップ１７０の先端が第１基準部１８０ａに近接したと判定して、第１基準部１８０ａに対するピペットチップ１７０の先端の位置を検出する。すなわち、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、第１基準部１８０ａに対するピペットチップ１７０の先端の第１位置情報を取得する。

　なお、第１位置情報を取得する工程（工程Ｓ１２０）では、ピペットチップ１７０の先端から空気を連続してまたは間欠的にはき出しながら、かつピペットチップ１７０の先端を第１基準部１８０ａに近づけながら空気圧センサー１３１によりピペットチップ１７０内の空気圧を測定してもよい。この場合、ピペットチップ１７０を移動する前の空気圧が第１圧力となる。また、ピペットチップ１７０の先端を第１基準部１８０ａに近づけながら空気圧センサー１３１により測定したピペットチップ１７０内の空気圧が第２圧力となる。この場合であっても第１位置情報を高精度に取得できる。

　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、洗浄液を金属膜３０上から除去する工程は、第１位置情報を取得した（工程Ｓ１２０）後であって、励起光αの入射角を決定する（工程Ｓ１４０）工程の前に実施する。

　第１位置情報を取得したら、第１位置情報に基づき検出位置の補正値を算出する（工程Ｓ１２９）。
　具体的には、まず第１位置情報と基準値との差分（Ｚ方向の誤差）を算出する。この差分をＺａとする。上述したように金属膜３０のＺ座標のずれにより、蛍光δまたはプラズモン散乱光γのスポット中心（被検出位置）は光検出部１５０の光学軸上、すなわち、検出位置の中心からＸ方向にずれる。差分Ｚａを、光検出部１５０の検出位置に対する被検出位置のＸ方向のずれ量Ｘａに換算する。その計算は、プリズムの角度や、励起光αの入射角によって異なるが、例えばＸａ＝（Ｚａ×２．８)／１．２とされる。
　基準値は、被検出位置が検出位置に一致するような理想値に対して可及的に誤差が取り除かれた状態で取得した第１位置情報の数値であり、初期又はメンテナンス時の校正時に取得し制御部１６０に記憶しておく。
　その校正のための第１位置情報の測定は、ピペットノズル１１６をピペット１１１の先端として行うか、校正用ピペットチップをピペットノズル１１６に装着し、その校正用ピペットチップの先端をピペット１１１の先端として行うことができる。この校正用ピペットチップは、位置測定用の治具である。校正用ピペットチップは、実際に送液に使用するピペットチップの各部形状、寸法等の設計値にて作製されている。但し、校正用ピペットチップは、位置情報取得に支障が無い範囲で、実際に送液に使用するピペットチップに対して異なった形状、構造を備えていてもよい。実際に送液に使用するピペットチップは、交換により先端位置がバラついてしまうので、同一の校正用ピペットチップを毎校正時に用いることにより、校正時の先端位置を安定させることができる。
　補正値の算出は、光検出部１５０による検出のために検出チップ１０を検出位置に搬送する前に行っておく。

　次いで、第２位置情報を取得する（工程Ｓ１３０）。まず、ピペットチップ１７０内の第３圧力を測定する（工程Ｓ１３１）。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の先端を凹部４６に貯留された液体の液面（第２基準部１８０ｂ）の直上に移動させる。そして、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に対して進行させて、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、空気圧センサー１３１によってピペットチップ１７０内の第３圧力を測定する。

　次いで、ピペットチップ１７０内の第４圧力を測定する（工程Ｓ１３２）。具体的には、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を駆動して、第３圧力を測定した工程（工程Ｓ１３１）よりもピペットチップ１７０の先端を凹部４６に貯留された液体の液面（第２基準部１８０ｂ）側に移動させる。そして、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に対して進行させて、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、空気圧センサー１３１によってピペットチップ１７０内の第４圧力を測定する。

　次いで、第３圧力と第４圧力との差を求める（工程Ｓ１３３）。具体的には、制御部１６０は、第３圧力（第４圧力）から第４圧力（第３圧力）を差し引くことで第３圧力と第４圧力との差を求める。そして、制御部１６０は、第３圧力と第４圧力との差が生じたことにより、第２基準部１８０ｂに対するピペットチップ１７０の先端の位置を検出する。すなわち、制御部１６０は、空気圧センサー１３１が圧力を検出することで、第２基準部１８０ｂに対するピペットチップ１７０の先端の第２位置情報を取得する。なお、この場合にも第３圧力と第４圧力との差が所定の閾値以上になるまで、ピペットチップ１７０の先端の移動と、第２圧力を測定する工程とを繰り返す。

　なお、第２位置情報を取得する工程（工程Ｓ１３０）では、ピペットチップ１７０の先端から空気を連続してまたは間欠的にはき出しながら、かつピペットチップ１７０の先端を第２基準部１８０ｂに近づけながら空気圧センサー１３１によりピペットチップ１７０内の圧力を測定してもよい。この場合、ピペットチップ１７０を移動する前の圧力が第３圧力となる。また、ピペットチップ１７０の先端を第２基準部１８０ｂに近づけながら空気圧センサー１３１により測定したピペットチップ１７０内の圧力が第４圧力となる。この場合であっても第２位置情報を高精度に取得できる。

　また、第１位置情報を取得する工程（工程Ｓ１２０）と、第２位置情報を取得する工程（工程Ｓ１３０）との順番は、これに限定されない。すなわち、第２位置情報を取得する工程（工程Ｓ１３０）を行った後に、第１位置情報を取得する工程（工程Ｓ１２０）を行ってもよい。また、金属膜３０上の残液量を低減させるために、金属膜３０上に送液する前に少なくとも第１位置情報を取得することが好ましい。また、ピペットチップ１７０の壁面に付着する液量を管理するために、送液する前に第２位置情報も取得することが、より好ましい。

　次いで、励起光αの入射角を決定する（工程Ｓ１４０）。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。

　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Ｓ１５０）。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、第１位置情報に基づいて、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。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、第１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Ｓ１５０）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、第１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、第２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、第２位置情報に基づいて、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、第１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の先端を第１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Ｓ１６０）。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、第２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も高精度に検出できる。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、第１位置情報に基づいて、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、前述した第１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Ｓ１５０）と２次反応（工程Ｓ１６０）との順番は、これに限定されない。たとえば、被検出物質を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。

　次いで、被検出物質を検出する（工程Ｓ１７０）。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。このとき、検出位置までの基準搬送量に対して上記補正値を適用して補正し、検出チップ１０を検出位置に搬送する。
　そして、光源制御部１４３を駆動して励起光αを工程Ｓ１２０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Ｓ１６０）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Ｓ１７０）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の先端の位置に関する第１位置情報に基づいてピペットチップ１７０を操作しているため、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。

　また、本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００では、第１基準部１８０ａを流路６０の底面とし、流路６０の底面に対する操作が一番精度を要求されるため、後述の実施の形態２～５よりも、ピペットチップ１７０の先端を高精度に制御することができる。

　検出チップ１０の被検出位置を光検出部１５０による検出位置に精度よく位置決めすることができる。

　［実施の形態２］
　実施の形態２に係るＳＰＦＳ装置は、第１基準部１８０ａが実施の形態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６Ａ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６Ａに示されるように、実施の形態２における第１基準部１８０ａは、検出チップ（収容チップ）１０の天面である。ピペットチップ１７０の先端の第１位置情報の取得は、まず、ピペットチップ１７０の先端と固体の第１基準部１８０ａ（検出チップ１０の天面）とを離した状態で、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内の第１圧力を測定する。そして、ピペットチップ１７０の先端と第１基準部１８０ａ（検出チップ１０の天面）とを近づけた状態で、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内の第２圧力を測定する。最後に、第１圧力と第２圧力との差に基づいて、第１基準部１８０ａに対するピペットチップ１７０の先端の第１位置情報を取得する。

　（ＳＰＦＳ装置の検出動作）
　次に、実施の形態２に係る検出方法を含む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６Ｂは、実施の形態２における第１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６Ｂ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の先端の第１位置情報を取得する工程では、まず、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の先端を検出チップ１０の天面（第１基準部１８０ａ）の直上に移動させる。そして、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に対して進行させて、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、空気圧センサー１３１によってピペットチップ１７０内の第１圧力を測定する（工程Ｓ２２１）。

　次いで、ピペットチップ１７０内の第２圧力を測定する（工程Ｓ２２２）。具体的には、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を駆動して、第１圧力を測定した工程（工程Ｓ２２１）よりもピペットチップ１７０の先端を検出チップ１０の天面（第１基準部１８０ａ）側に移動させる。そして、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に対して進行させて、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、空気圧センサー１３１によってピペットチップ１７０内の第２圧力を測定する。

　次いで、第１圧力と第２圧力との差を求める（工程Ｓ２２３）。具体的には、制御部１６０は、第１圧力（第２圧力）から第２圧力（第１圧力）を差し引くことで第１圧力と第２圧力との差を求める。そして、制御部１６０は、第１圧力と第２圧力との差が生じたことにより、第１基準部１８０ａに対するピペットチップ１７０の先端の第１位置情報を取得する。
　第１位置情報が検出チップ１０の天面（第１基準部１８０ａ）に対するピペットチップ１７０の先端の位置であるが、同天面のＺ座標の誤差は、金属膜３０のＺ座標の誤差に影響しているから、実施の形態１と同様に、第１位置情報に基づき検出位置の補正値を算出して検出位置への搬送の位置補正を実施する。但し、換算式は上記例に限らず、具体的構成に合せて設計する。

　（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。

　［その他の実施の形態］
　上記の実施の形態１，２にあっては、検出チップとピペットの先端との距離を検出するために、空気圧センサーを利用した距離検出装置を構成した。しかし、同距離検出装置は、空気圧センサーを利用したものに限らず、検出チップとピペットの先端との距離を検出できればよい。
　例えば、特許文献３に記載されるように検出チップ１０とピペット１１１の先端との距離を検出できる光センサーを含む位置情報取得部を構成することで実施する。
　また特許文献４に記載されるように、金属膜３０とピペット１１１の先端部との間の電気的特性を測定する電気的特性測定部を含み、同電気的特性測定部の測定結果に基づいて位置情報を算出する位置情報取得部を構成することで実施する。なお、検出チップ１０側の位置基準を金属膜３０とせず、検出チップの天面等とする場合は、基準とする部位に導電性材料を設置して実施することができる。
　その他、どのようなセンサー技術を適用したかによらず、ピペット１１１の先端の検出チップ１０の各所に対する高さ制御を行うために、検出チップとピペットの先端との距離を示す位置情報を取得する位置情報取得部を備えた構成を実施すればよく、かかる構成に対して特別なハードウエアの変更、追加を行うことなく、検出位置への搬送量の補正を低コストに実施することができる。

　第１位置情報を、検出チップ１０に含まれる第１基準部１８０ａに対するピペット１１１の先端の位置情報に加え、ＳＰＦＳ装置１００に含まれる第１基準部１８０ａに対するピペット１１１の先端の位置情報としてもよい。この場合、前者と後者の差分を取ることで、ピペット１１１の先端の位置誤差分を取り除き、ＳＰＦＳ装置１００に含まれる第１基準部１８０ａに対する金属膜３０のＺ座標誤差を算出することができる。そして、ＳＰＦＳ装置１００に含まれる第１基準部１８０ａとして、長期使用において位置変動の少ない部分を、上述した搬送ステージ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を配置する配置面（ピペットノズル１１６の下方に位置する部分）などから選択することで、金属膜３０のＺ座標誤差を精度よく測定し、搬送量の補正値を適正化することができる。

　搬送部１２０における搬送ステージ１２２の位置制御は、搬送ステージ１２２の移動に連動したエンコーダーの出力値を参照して行っても実施できる。
　しかし、検出チップ１０のＸ座標を直接検出する検出チップ位置情報取得部を設けて、必要により上記エンコーダーの出力値に基づく制御と併用して実施することが好ましい。
　すなわち、ＳＰＦＳ装置１００を、検出チップ１０の搬送方向座標Ｘ上における検出チップ１０の位置を示す位置情報を取得する検出チップ位置情報取得部１４４を含む構成とする。そして搬送部１２０は、制御部１６０により指令される補正後の検出位置への搬送を、検出チップ位置情報取得部１４４による位置情報を参照して実行するものとする。
　これにより、検出チップ１０の補正後の検出位置への搬送を精度よく実施することができる。
　検出チップ位置情報取得部の具体的構成としては、検出チップ１０に光を照射しその反射光や透過光を受光して距離を検出する装置が利用できる。この場合、検出チップ位置情報取得部１４４に受光センサーが含まれる。特許文献７，８，９に記載される技術によりその光を励起光αとし、プリズム２０や金属膜３０上の特定位置を検出することが可能である。検出チップ１０上の位置を検出する対象部位をプリズム２０や金属膜３０とすることで、検出チップ１０の金属膜３０上に発生する被検出位置（蛍光δまたはプラズモン散乱光γのスポット中心）を光検出部１５０による検出位置に、より精度よく配置することができる。したがって、特許文献９に記載されるように、プリズム２０の成膜面２２上または金属膜３０上に配置されるマーク５０を位置検出対象とすることが好ましい。

　本発明は、タンパク質やＤＮＡなどの被検出物質の存在または量を検出するための検出装置及び検出方法に利用することができる。

１０   検出チップ
２０   プリズム
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   貫通孔
４５   貫通孔
４６   凹部
５０   マーク
６０   流路
７０   注入部
８０   貯留部
１１０ 送液部
１１１ ピペット
１１２ ピペット移動部
１１３ 送液ポンプ駆動機構
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 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
１４４ 検出チップ位置情報取得部
１５０ 光検出部
１５１ 受光ユニット
１６０ 制御部
１７０ ピペットチップ
１８０ａ      基準部
１８０ｂ      基準部
α     励起光
β     反射光
γ     プラズモン散乱光

Claims (15)

1. 　液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出する反応場とを有する検出チップを用いて、被検出物質の存在または量を検出するための装置であって、
   　前記収容部の液体を操作するピペットを有する送液部と、
   　前記検出チップと前記ピペットの先端との距離を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
   　前記反応場に向けて光を照射する光照射部と、
   　前記光照射部が前記反応場に向けて光を照射したときに、前記反応場から放出される光の光量、または前記反応場で反射された光の光量を検出する光検出部と、
   　前記検出チップを、前記光検出部による前記検出チップに対する検出位置に搬送する搬送部と、
   　前記位置情報取得部から取得した位置情報に基づき前記検出位置を補正して、補正後の前記検出位置に前記検出チップを搬送するように前記搬送部による前記検出位置への搬送を制御する制御部と、
   　を備える検出装置。
2. 　液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出するように配置され、かつ捕捉体が固定されている金属膜とを有する検出チップを用いて、表面プラズモン共鳴を利用することにより被検出物質の存在または量を検出するための装置であって、
   　前記収容部の液体を操作するピペットを有する送液部と、
   　前記検出チップと前記ピペットの先端との距離を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
   　前記金属膜において表面プラズモン共鳴が発生するように前記金属膜に光を照射する光照射部と、
   　前記光照射部が前記金属膜に光を照射したときに、前記金属膜の前記収容部側の面の近傍から放出される蛍光の光量、または前記金属膜で反射された光の光量を検出する光検出部と、
   　前記検出チップを、前記光検出部による前記検出チップに対する検出位置に搬送する搬送部と、
   　前記位置情報取得部から取得した位置情報に基づき前記検出位置を補正して、補正後の前記検出位置に前記検出チップを搬送するように前記搬送部による前記検出位置への搬送を制御する制御部と、
   　を備える検出装置。
3. 　前記位置情報取得部は、前記位置情報を、前記金属膜と前記ピペットの先端との距離を示す位置情報とする請求項２に記載の検出装置。
4. 　前記位置情報取得部は、前記位置情報を、前記検出チップの天面と前記ピペットの先端との距離を示す位置情報とする請求項１又は２に記載の検出装置。
5. 　前記検出チップは、固体の基準部を有し、
   　前記位置情報取得部は、前記位置情報を、前記基準部と前記ピペットの先端との距離を示す位置情報とする請求項１又は２に記載の検出装置。
6. 　前記位置情報取得部は前記ピペット内の空気圧を測定する空気圧センサーを含み、前記送液部は前記ピペットを移動させるピペット移動部を含み、
   　前記位置情報取得部は、前記ピペット移動部が、前記ピペットの先端と前記検出チップとの間隔を変えつつ、前記ピペットが前記ピペット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内の空気圧の変化を前記空気圧センサーで測定することで、前記位置情報を取得する請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の検出装置。
7. 　前記位置情報取得部は、前記検出チップと前記ピペットの先端との距離を検出できる光センサーを含む、請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の検出装置。
8. 　前記位置情報取得部は、前記検出チップの導電性材料部分と前記ピペットの先端部との間の電気的特性を測定する電気的特性測定部を含み、前記電気的特性測定部の測定結果に基づいて前記位置情報を算出する請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の検出装置。
9. 　前記制御部は、前記位置情報と、予め設定された基準値との差分を算出し、前記差分に基づき前記検出位置を補正する請求項１から請求項８のうちいずれか一に記載の検出装置。
10. 　前記検出チップの搬送方向座標上における前記検出チップの位置を示す位置情報を取得する検出チップ位置情報取得部を含み、前記搬送部は、前記制御部により指令される補正後の検出位置への搬送を、前記検出チップ位置情報取得部による位置情報を参照して実行する請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の検出装置。
11. 　請求項１から請求項１０のうちいずれか一に記載の検出装置を用いた検出方法であって、
    　前記ピペットの先端を、ピペットノズルに着脱されるピペットチップの先端で構成し、当該ピペットチップとして、洗浄、再利用が可能なパーマネントのピペットチップを適用して、前記送液部による液体の操作、及び前記位置情報取得部による前記位置情報の取得を実行する検出方法。
12. 　請求項１から請求項１０のうちいずれか一に記載の検出装置を用いた検出方法であって、
    　前記送液部による液体の操作時に、前記ピペットの先端を、ピペットノズルに着脱されるピペットチップの先端で構成し、
    　前記位置情報取得部による前記位置情報の取得時に、前記ピペットの先端を、ピペットノズルに着脱される部品の先端で構成し、当該部品として位置測定用の治具を適用する検出方法。
13. 　請求項１から請求項１０のうちいずれか一に記載の検出装置を用いた検出方法であって、
    　前記送液部による液体の操作時に、前記ピペットの先端を、ピペットノズルに着脱されるピペットチップの先端で構成し、
    　前記位置情報取得部による前記位置情報の取得時に、前記ピペットの先端を、ピペットノズルの先端で構成する検出方法。
14. 　液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出する反応場を有する検出チップを用いて、被検出物質の存在または量を検出するための方法であって、
    　前記検出チップとピペットの先端との距離を示す位置情報を取得する工程と、
    　前記位置情報に基づき前記ピペットの先端位置を調整して、前記ピペットにより前記反応場上に検体を提供し、前記被検出物質を前記反応場上に捕捉させる工程と、
    　前記位置情報に基づき前記検出チップに対する検出位置を補正して、前記検出チップを補正後の前記検出位置へ搬送する工程と、
    　前記検出チップが補正後の前記検出位置に搬送され、前記被検出物質が前記反応場に捕捉されている状態で、前記反応場に向けて光を照射して、前記反応場から放出される光の光量、または前記反応場で反射された光の光量を検出する工程と、
    を有する、検出方法。
15. 　液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出するように配置され、かつ捕捉体が固定されている金属膜とを有する検出チップを用いて、表面プラズモン共鳴を利用することにより被検出物質の存在または量を検出するための方法であって、
    　前記金属膜とピペットの先端との距離を示す位置情報を取得する工程と、
    　前記位置情報に基づき前記ピペットの先端位置を調整して、前記ピペットにより前記収容部の前記金属膜上に検体を提供し、前記被検出物質を前記捕捉体に結合させる工程と、
    　前記位置情報に基づき前記検出チップに対する検出位置を補正して、前記検出チップを補正後の前記検出位置へ搬送する工程と、
    　前記検出チップが補正後の前記検出位置に搬送され、前記被検出物質と前記捕捉体とが結合している状態で、前記金属膜において表面プラズモン共鳴が発生するように前記金属膜に光を照射して、前記金属膜の前記収容部側の面の近傍から放出される蛍光の光量、または前記金属膜で反射された光の光量を検出する工程と、
    を有する、検出方法。

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