JP2008089389A - Measuring apparatus and measuring method - Google Patents
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Abstract
【課題】測定装置の測定精度の低下を抑制する。
【解決手段】相違量算出部84により、バッファー液を供給した状態での分布情報により示される光強度分布と試料を供給した状態での分布情報により示される光強度分布との間の対応する反射角度同士の差分値を表わす曲線と、当該差分値の零に対応する直線とにより囲まれた領域の面積を算出し、変化データ導出部88により、算出した面積に対応する角度差を関係情報記憶部86に記憶された関係情報から暗線が発生している反射角度の角度差を求めることにより導出する。
【選択図】図15[PROBLEMS] To suppress a decrease in measurement accuracy of a measuring apparatus.
The difference calculation unit 84 causes a corresponding reflection between the light intensity distribution indicated by the distribution information when the buffer solution is supplied and the light intensity distribution indicated by the distribution information when the sample is supplied. The area of the region surrounded by the curve representing the difference value between the angles and the straight line corresponding to zero of the difference value is calculated, and the change data deriving unit 88 stores the angle difference corresponding to the calculated area. It is derived by obtaining the angle difference of the reflection angle at which the dark line is generated from the relation information stored in the unit 86.
[Selection] Figure 15
Description
本発明は、測定装置及び測定方法に係り、特に、表面プラズモン共鳴現象を利用して試料の特性を測定する測定装置に関する。 The present invention relates to a measuring apparatus and a measuring method, and more particularly to a measuring apparatus that measures the characteristics of a sample using a surface plasmon resonance phenomenon.
従来より、表面プラズモン共鳴現象(Surface Plasmon Resonance:SPR)を利用して試料の特性を測定する測定装置の1つとして、表面プラズモンセンサーが知られている。一般的に、表面プラズモンセンサーは、プリズムと、このプリズムの一面に配置され、試料が接触される金属性の薄膜層と、光ビームを発生させる光源と、光ビームをプリズムに対して、プリズムと薄膜層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの反射角度毎の光強度分布を検出する光検出手段と、を備え、測定の基準となる基準試料と測定対象とする生理活性物質をそれぞれ個別に薄膜層に接触させた状態で光源から光ビームを発生させ、光検出手段により界面において全反射された光ビームの反射角度毎の光強度分布を基準試料及び生理活性物質各々別々に検出し、検出した基準試料及び生理活性物質の光強度分布からそれぞれ表面プラズモン共鳴現象による全反射減衰の発生により暗線が発生した反射角度を検出し、暗線が発生した反射角度の角度差を求めることにより、生理活性物質の特性の解析を行なうものである。 Conventionally, a surface plasmon sensor is known as one of measuring devices that measure the characteristics of a sample by using a surface plasmon resonance phenomenon (SPR). In general, a surface plasmon sensor includes a prism, a metallic thin film layer that is disposed on one surface of the prism and is in contact with a sample, a light source that generates a light beam, a light beam with respect to the prism, and a prism. An optical system that makes incident light at various angles so that a total reflection condition is obtained at the interface with the thin film layer, and a light detection means that detects a light intensity distribution for each reflection angle of the light beam totally reflected at the interface. A light beam is generated from a light source in a state where a reference sample to be measured and a physiologically active substance to be measured are individually in contact with a thin film layer, and the light beam is reflected at the interface by the light detection means. The light intensity distribution at each angle is detected separately for each of the reference sample and the physiologically active substance, and the total reflection attenuation due to the surface plasmon resonance phenomenon from the detected light intensity distribution of the reference sample and the physiologically active substance. Detecting reflected angle dark lines generated by the generator, by obtaining the angular difference between the reflected angle dark line occurs, and performs analysis of the characteristics of the bioactive substance.
ところで、この暗線が発生した反射角度を検出する技術として、例えば、検出された光強度分布において強度が最も小さい反射角度を暗線が発生した反射角度と検出する技術が知られている。また、特許文献1には、検出した光強度分布における暗線部分の凹部領域の重心を求めることにより、暗線が発生した反射角度を検出する技術が開示されている。
ところで、この種の測定装置では、光源から出射される光ビームの光強度分布の経時的な変化やプリズムへのゴミの付着、光学系の光路上の傷などにより、光検出手段により検出される光強度分布の特定の反射角度でノイズが発生する場合がある。 By the way, in this type of measuring apparatus, it is detected by the light detection means due to a change over time in the light intensity distribution of the light beam emitted from the light source, dust adhering to the prism, scratches on the optical path of the optical system, and the like. Noise may occur at a specific reflection angle of the light intensity distribution.
しかしながら、このノイズの発生する特定の反射角度が暗線の発生する反射角度の近傍であった場合、強度が最も小さい反射角度を暗線と検出するものとすると、ノイズを暗線と誤検出してしまう場合があり、また、上記特許文献1に開示された技術においても、暗線部分の凹部領域が変化して重心の位置が変化してしまうため、測定装置の測定精度が低下する、という問題点があった。 However, if the specific reflection angle at which this noise is generated is close to the reflection angle at which the dark line is generated, if the reflection angle having the smallest intensity is detected as a dark line, the noise may be erroneously detected as a dark line. In addition, the technique disclosed in Patent Document 1 also has a problem in that the measurement accuracy of the measuring device is lowered because the recessed area of the dark line portion changes and the position of the center of gravity changes. It was.
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、測定精度の低下を抑制することができる測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a measuring apparatus and a measuring method that can suppress a decrease in measurement accuracy.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、P偏光光ビームに対して透過性を有し、一部に薄膜層が形成され、当該薄膜層上に試料が接触される光透過性部材と、前記薄膜層上に測定の基準となる基準試料と測定対象とする対象試料を接触させた状態で、前記光透過性部材と前記薄膜層との界面において全反射されるように複数の角度で前記光透過性部材に入射されて当該界面において全反射されたP偏光光ビームの反射角度毎の光強度分布を示す分布情報を前記基準試料及び前記対象試料について取得する取得手段と、前記薄膜層上に前記基準試料を接触させた状態で前記取得手段により取得された分布情報である第1分布情報により示される光強度分布と前記薄膜層上に前記対象試料を接触させた状態で前記取得手段により取得された分布情報である第2分布情報により示される光強度分布との相違量を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記相違量に基づき、前記第1分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度と前記第2分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度との角度差を導出する導出手段と、を備えている。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is transmissive to a P-polarized light beam, a thin film layer is formed in part, and a sample is contacted on the thin film layer. In such a manner that a reflective member, a reference sample serving as a measurement reference on the thin film layer, and a target sample to be measured are in contact with each other, a plurality of reflections are made at the interface between the light transmissive member and the thin film layer. An acquisition means for acquiring, for the reference sample and the target sample, distribution information indicating a light intensity distribution for each reflection angle of the P-polarized light beam that is incident on the light-transmissive member at the angle and is totally reflected at the interface; In a state where the target sample is in contact with the light intensity distribution indicated by the first distribution information which is the distribution information acquired by the acquisition means while the reference sample is in contact with the thin film layer. Acquired by the acquisition means Calculating means for calculating a difference amount from the light intensity distribution indicated by the second distribution information which is the distribution information, and the light intensity indicated by the first distribution information based on the difference amount calculated by the calculating means. Deriving means for deriving an angle difference between the reflection angle at which the total reflection attenuation occurs in the distribution and the reflection angle at which the total reflection attenuation occurs in the light intensity distribution indicated by the second distribution information.
請求項1記載の発明は、光ビームに対して透過性を有し、一部に薄膜層が形成された光透過性部材の上記薄膜層上に試料が接触されるものとされており、取得手段により、薄膜層上に測定の基準となる基準試料と測定対象とする対象試料を接触させた状態で、光透過性部材と薄膜層との界面において全反射されるように複数の角度で光透過性部材に入射されて当該界面において全反射されたP偏光光ビームの反射角度毎の光強度分布を示す分布情報が基準試料及び対象試料について取得される。 According to the first aspect of the present invention, the sample is brought into contact with the thin film layer of the light transmissive member which is transmissive to the light beam and partially formed with the thin film layer. With the means, the reference sample as a measurement reference and the target sample to be measured are brought into contact with each other on the thin film layer, and light is reflected at a plurality of angles so as to be totally reflected at the interface between the light transmissive member and the thin film layer. Distribution information indicating the light intensity distribution for each reflection angle of the P-polarized light beam incident on the transmissive member and totally reflected at the interface is acquired for the reference sample and the target sample.
そして、本発明は、算出手段により、薄膜層上に基準試料を接触させた状態で取得手段により取得された分布情報である第1分布情報により示される光強度分布と薄膜層上に対象試料を接触させた状態で取得手段により取得された分布情報である第2分布情報により示される光強度分布との相違量が算出され、導出手段により、算出手段により算出された相違量に基づき、第1分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度と第2分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度との角度差が導出される。 In the present invention, the light intensity distribution indicated by the first distribution information, which is the distribution information acquired by the acquisition means in a state where the reference sample is brought into contact with the thin film layer, and the target sample on the thin film layer are calculated by the calculation means. The amount of difference from the light intensity distribution indicated by the second distribution information, which is the distribution information acquired by the acquisition unit in a contacted state, is calculated, and the first unit is calculated by the derivation unit based on the amount of difference calculated by the calculation unit. An angle difference between the reflection angle at which the total reflection attenuation occurs in the light intensity distribution indicated by the distribution information and the reflection angle at which the total reflection attenuation occurs in the light intensity distribution indicated by the second distribution information is derived.
このように請求項1記載の発明によれば、薄膜層上に基準試料を接触させた状態で取得された第1分布情報により示される光強度分布と薄膜層上に対象試料を接触させた状態で取得された第2分布情報により示される光強度分布との相違量を算出し、算出した相違量に基づき、第1分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度と第2分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度との角度差を導出しているので、測定精度の低下を抑制することができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the light intensity distribution indicated by the first distribution information acquired in a state in which the reference sample is in contact with the thin film layer and the state in which the target sample is in contact with the thin film layer The amount of difference from the light intensity distribution indicated by the second distribution information acquired in step (b) is calculated. Based on the calculated amount of difference, the reflection angle at which total reflection attenuation occurs in the light intensity distribution indicated by the first distribution information and the first Since the angle difference from the reflection angle at which total reflection attenuation has occurred in the light intensity distribution indicated by the two distribution information is derived, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy.
なお、請求項1記載の発明は、請求項2記載の発明ように、前記算出手段が、前記相違量として、前記第1分布情報により示される光強度分布と前記第2分布情報により示される光強度分布との間の対応する反射角度同士の差分値を表わす曲線と、当該差分値の零に対応する直線とにより囲まれた領域の面積を算出し、前記面積と前記角度差との関係を示す関係情報を予め記憶した記憶手段をさらに備え、前記導出手段が、前記角度差を、前記算出手段により算出された前記面積に対応する角度差を前記記憶手段に記憶された前記関係情報から求めることにより導出するものとしてもよい。 According to the first aspect of the present invention, as in the second aspect of the present invention, the calculation means uses the light intensity distribution indicated by the first distribution information and the light indicated by the second distribution information as the difference amount. An area of a region surrounded by a curve representing a difference value between corresponding reflection angles between the intensity distribution and a straight line corresponding to zero of the difference value is calculated, and a relationship between the area and the angle difference is calculated. Storage means for preliminarily storing the relationship information to be shown, and the derivation means obtains the angle difference from the relationship information stored in the storage means for an angle difference corresponding to the area calculated by the calculation means. It is good also as what derives by this.
また、請求項1記載の発明は、請求項3記載の発明ように、前記算出手段が、前記相違量として、前記第1分布情報により示される光強度分布及び前記第2分布情報により示される光強度分布の何れか一方を基準の光強度分布として、当該基準の光強度分布に対する他方の光強度分布の対応する反射角度同士の比率を求めて当該比率を対数値として示した比率の分布を求め、当該比率の分布と比率の対数値が零に対応する直線とにより囲まれた領域の面積を算出し、前記面積と前記角度差との関係を示す関係情報を予め記憶した記憶手段をさらに備え、前記導出手段は、前記角度差を、前記算出手段により算出された前記面積に対応する角度差を前記記憶手段に記憶された前記関係情報から求めることにより導出してもよい。 According to a first aspect of the present invention, as in the third aspect of the present invention, the calculating means uses the light intensity distribution indicated by the first distribution information and the light indicated by the second distribution information as the difference amount. Using one of the intensity distributions as a reference light intensity distribution, the ratio of the reflection angles corresponding to the other light intensity distribution with respect to the reference light intensity distribution is obtained, and a ratio distribution in which the ratio is indicated as a logarithmic value is obtained. A storage unit that calculates an area of a region surrounded by a distribution of the ratio and a straight line corresponding to a logarithmic value of the ratio of zero, and stores in advance relationship information indicating a relationship between the area and the angle difference; The derivation means may derive the angle difference by obtaining an angle difference corresponding to the area calculated by the calculation means from the relation information stored in the storage means.
一方、上記目的を達成するため、請求項4記載の測定方法は、P偏光光ビームに対して透過性を有し、一部に薄膜層が形成され、当該薄膜層上に試料が接触される光透過性部材の前記薄膜層上に測定の基準となる基準試料と測定対象とする対象試料を接触させた状態で、前記光透過性部材と前記薄膜層との界面において全反射されるように複数の角度で前記光透過性部材に入射されて当該界面において全反射されたP偏光光ビームの反射角度毎の光強度分布を示す分布情報を前記基準試料及び前記対象試料について取得し、前記薄膜層上に前記基準試料を接触させた状態で取得された分布情報である第1分布情報により示される光強度分布と前記薄膜層上に前記対象試料を接触させた状態で取得された分布情報である第2分布情報により示される光強度分布との相違量を算出し、算出した前記相違量に基づき、前記第1分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度と前記第2分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度との角度差を導出する。 On the other hand, in order to achieve the above object, the measurement method according to claim 4 is transmissive to a P-polarized light beam, a thin film layer is formed in part, and a sample is brought into contact with the thin film layer. In a state where a reference sample as a measurement reference and a target sample to be measured are brought into contact with the thin film layer of the light transmissive member, total reflection is performed at the interface between the light transmissive member and the thin film layer. Distribution information indicating a light intensity distribution for each reflection angle of a P-polarized light beam incident on the light-transmissive member at a plurality of angles and totally reflected at the interface is acquired for the reference sample and the target sample, and the thin film A light intensity distribution indicated by the first distribution information, which is distribution information acquired in a state where the reference sample is in contact with the layer, and distribution information acquired in a state where the target sample is in contact with the thin film layer. Indicated by some second distribution information The amount of difference from the light intensity distribution is calculated, and based on the calculated amount of difference, the reflection angle at which total reflection attenuation occurs in the light intensity distribution indicated by the first distribution information and the light indicated by the second distribution information The angle difference from the reflection angle at which total reflection attenuation occurs in the intensity distribution is derived.
よって、請求項4に記載の測定方法は、上記請求項1と同様に作用するので、測定精度の低下を抑制することができる。 Therefore, since the measuring method according to the fourth aspect operates in the same manner as the first aspect, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy.
このように、本発明によれば、薄膜層上に基準試料を接触させた状態で取得された第1分布情報により示される光強度分布と薄膜層上に対象試料を接触させた状態で取得された第2分布情報により示される光強度分布との相違量を算出し、算出した相違量に基づき、第1分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度と第2分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度との角度差を導出しているので、測定精度の低下を抑制することができる、という効果が得られる。 As described above, according to the present invention, the light intensity distribution indicated by the first distribution information acquired with the reference sample in contact with the thin film layer and the target sample on the thin film layer are acquired. The difference amount from the light intensity distribution indicated by the second distribution information is calculated, and based on the calculated difference amount, the reflection angle at which total reflection attenuation occurs in the light intensity distribution indicated by the first distribution information and the second distribution information Since the angle difference with respect to the reflection angle at which total reflection attenuation has occurred is derived in the light intensity distribution indicated by, the effect of suppressing a decrease in measurement accuracy can be obtained.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
本実施の形態に係る測定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現象を利用して、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。
[First Embodiment]
The biosensor 10 as a measuring apparatus according to the present embodiment is a so-called surface plasmon sensor that measures the interaction between the protein Ta and the sample A using the surface plasmon resonance phenomenon generated on the surface of the metal film. .
図1〜図4に示すように、バイオセンサー10は、下部筐体11及び上部筐体12を備えている。上部筐体12は、断熱部材で構成されており、バイオセンサー10の上半分全体を覆っている。上部筐体12内と、外部及び下部筐体11内との間は、断熱されている。上部筐体12の手前側は、上方へ開放可能とされており、把手13が取り付けられている。上部筐体12の外側には、ディスプレイ14及び入力部16が設置されている。 As shown in FIGS. 1 to 4, the biosensor 10 includes a lower housing 11 and an upper housing 12. The upper housing 12 is made of a heat insulating member and covers the entire upper half of the biosensor 10. The interior of the upper housing 12 is insulated from the outside and the interior of the lower housing 11. The front side of the upper housing 12 can be opened upward, and a handle 13 is attached. A display 14 and an input unit 16 are installed outside the upper housing 12.
図2は、上部筐体12を取り去って、図1の奥側からみたバイオセンサー10の内部を示す図であり、図3は筐体の内部を上面からみた図、図4は図2の手前側からみた内部の側面図である。 2 is a view showing the inside of the biosensor 10 as seen from the back side of FIG. 1 with the upper case 12 removed, FIG. 3 is a view of the inside of the case from the top, and FIG. 4 is a front view of FIG. It is an internal side view seen from the side.
上部筐体12の内部には、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、保冷部46、測定チップストック部48、ラジエータ60、ラジエータ送風ファン62、水平方向送風ファン64が備えられている。 Disposed inside the upper housing 12 are a dispensing head 20, a measurement unit 30, a sample stock unit 40, a pipette tip stock unit 42, a buffer stock unit 44, a cold insulation unit 46, a measurement tip stock unit 48, a radiator 60, and a radiator blower fan. 62, a horizontal blower fan 64 is provided.
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測定対象とする試料としての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(鉛直方向)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。 The sample stock unit 40 includes a sample stacking unit 40A and a sample setting unit 40B. In the sample stacking unit 40A, sample plates 40P for stocking analyte solutions as samples to be measured differently in individual cells are stacked and accommodated in the Z direction (vertical direction). One sample plate 40P is transported and set from the sample stacking section 40A by a transport mechanism (not shown) to the sample setting section 40B.
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。 The pipette tip stock portion 42 includes a pipette tip stacking portion 42A and a pipette tip setting portion 42B. In the pipette chip stacking part 42A, pipette chip stockers 42P for holding a plurality of pipette chips are stacked and accommodated in the Z direction. One pipette chip stocker 42P is transported and set from the pipette chip stacking section 42A by a transport mechanism (not shown) to the pipette chip setting section 42B.
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、測定の基準となる基準試料としてのバッファー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ー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。 The buffer stock unit 44 includes a bottle storage unit 44A and a buffer supply unit 44B. A plurality of bottles 44C storing a buffer solution as a reference sample serving as a reference for measurement are stored in the bottle storage portion 44A. A buffer plate 44P is set in the buffer supply unit 44B. The buffer plate 44P is partitioned into a plurality of muscles, and buffer solutions having different concentrations are stored in each partition. Further, a hole H into which the pipette tip CP is inserted when the dispensing head 20 is accessed is formed in the upper part of the buffer plate 44P. The buffer liquid is supplied from the bottle 44C to the buffer plate 44P through the hose 44H.
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、その隣に保冷部46が配置されている。補正用プレート45は、バッファー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。保冷部46には、冷蔵の必要な試料が配置される。保冷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。 A correction plate 45 is disposed next to the buffer supply unit 44B, and a cold insulation unit 46 is disposed next to the correction plate 45. The correction plate 45 is a plate for adjusting the concentration of the buffer solution, and a plurality of cells are formed in a matrix. A sample that needs to be refrigerated is placed in the cold insulation unit 46. The cold insulation part is set to a low temperature, and the sample is kept at a low temperature.
測定チップストック部48には、測定チップ収容プレート48Pがセットされている。測定チップ収容プレート48Pには、測定チップ50が複数本収納されている。 In the measurement chip stock portion 48, a measurement chip accommodation plate 48P is set. A plurality of measurement chips 50 are accommodated in the measurement chip accommodation plate 48P.
測定チップストック部48と測定部30との間には、測定チップ搬送機構49が備えられている。測定チップ搬送機構49は、測定チップ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、測定チップ50が載せられる搬送レール49C、を含んで構成されている。測定の際には、1本の測定チップ50が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から搬送レール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。 A measurement chip transport mechanism 49 is provided between the measurement chip stock unit 48 and the measurement unit 30. The measuring chip transport mechanism 49 includes a holding arm 49A that sandwiches and holds the measuring chip 50 from both sides, a ball screw 49B that moves the holding arm 49A in the Y direction by rotation, and a transport rail on which the measuring chip 50 is placed. 49C. At the time of measurement, one measurement chip 50 is placed on the transport rail 49C from the measurement chip storage plate 48P by the measurement chip transport mechanism 49, and is moved and set to the measurement unit 30 while being held by the holding arm 49A. .
測定チップ50は、図5及び図6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。 As shown in FIGS. 5 and 6, the measurement chip 50 includes a dielectric block 52, a flow path member 54, and a holding member 56.
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面の内の広い側の上面には、金属性の薄膜57が形成されている。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、他方から薄膜57との界面で全反射された光ビームが出射される。 The dielectric block 52 is made of a transparent resin or the like that is transparent to the light beam, and has a prism portion 52A having a trapezoidal cross section, and the prism portion 52A integrally with both ends of the prism portion 52A. A formed held portion 52B is provided. A metallic thin film 57 is formed on the upper surface on the wider side of the two parallel surfaces of the prism portion 52A. The dielectric block 52 functions as a so-called prism. When the measurement is performed by the biosensor 10, a light beam is incident from one of two opposing non-parallel sides of the prism portion 52A and the thin film 57 is incident from the other. A light beam totally reflected at the interface is emitted.
薄膜57の表面には、タンパクTaを薄膜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。 On the surface of the thin film 57, a linker layer 57A for immobilizing the protein Ta on the thin film 57 is formed. Protein Ta is fixed on this linker layer 57A.
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レール49Cと係合されるフランジ部52Dが形成されている。 Engaging convex portions 52C that are engaged with the holding member 56 are formed along the upper side edge on both side surfaces of the prism portion 52A. Further, a flange portion 52D that is engaged with the transport rail 49C is formed along the side end side below the prism portion 52A.
図6に示すように、流路部材54は、6個のベース部54Aを備え、ベース部54Aの各々に4本の円筒部材54Bが立設されている。ベース部54Aは、3個のベース部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されている。 As shown in FIG. 6, the flow path member 54 includes six base portions 54A, and four cylindrical members 54B are erected on each of the base portions 54A. In the base portion 54A, for each of the three base portions 54A, one upper portion of the standing cylindrical members 54B is connected by a connecting member 54D. The channel member 54 is made of a soft and elastically deformable material, for example, an amorphous polyolefin elastomer.
ベース部54Aには、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。流路溝54Cは、端部の各々が1の円筒部材54Bの中空部と連通されている。ベース部54Aは、底面が誘電体ブロック52の上面と密着され、流路溝54Cと誘電体ブロック52の上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54Aには、2本の液体流路55が構成される。各々の液体流路55において、円筒部材54Bの上端面に液体流路55の出入口53が構成される。 As shown in FIG. 7, the base portion 54A has two substantially S-shaped channel grooves 54C formed on the bottom surface side. Each of the end portions of the flow channel 54C communicates with the hollow portion of one cylindrical member 54B. The bottom surface of the base portion 54A is in close contact with the upper surface of the dielectric block 52, and the liquid channel 55 is configured by the space formed between the channel groove 54C and the upper surface of the dielectric block 52 and the hollow portion. The Two liquid channels 55 are formed in one base portion 54A. In each liquid channel 55, an entrance / exit 53 of the liquid channel 55 is formed on the upper end surface of the cylindrical member 54B.
ここで、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の薄膜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の薄膜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7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8に示すように、ベース部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。 Here, one of the two liquid channels 55 is used as the measurement channel 55A, and the other one is used as the reference channel 55R. The measurement is performed in a state where the protein Ta is fixed on the thin film 57 (on the linker layer 57A) of the measurement channel 55A and the protein Ta is not fixed on the thin film 57 (on the linker layer 57A) of the reference channel 55R. As shown in FIG. 7, light beams L1 and L2 are incident on the measurement channel 55A and the reference channel 55R, respectively. As shown in FIG. 8, the light beams L1 and L2 are applied to an S-shaped bent portion disposed on the center line M of the base portion 54A. Hereinafter, the irradiation region of the light beam L1 in the measurement channel 55A is referred to as a measurement region E1, and the irradiation region of the light beam L2 in the reference channel 55R is referred to as a reference region E2. The reference area E2 is an area for performing measurement for correcting data obtained from the measurement area E1 where the protein Ta is fixed.
測定チップ50の保持部材56(図6参照。)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、光ビームL1、L2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。なお、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。 A holding member 56 (see FIG. 6) of the measurement chip 50 is long, and has a shape in which an upper surface member 56A and two side plates 56B are formed in a lid shape. The side plate 56B is formed with an engagement hole 56C to be engaged with the engagement protrusion 52C of the dielectric block 52, and a window 56D at a portion corresponding to the optical path of the light beams L1 and L2. The holding member 56 is attached to the dielectric block 52 with the engagement hole 56 </ b> C and the engagement protrusion 52 </ b> C engaged. The flow path member 54 is integrally formed with the holding member 56 and is disposed between the holding member 56 and the dielectric block 52.
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。 A receiving portion 59 is formed on the upper surface member 56A at a position corresponding to the cylindrical member 54B of the flow path member 54. The receiving part 59 is substantially cylindrical.
一方、分注ヘッド20は、図2に示すように、上部筐体12内の上部に設けられ、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、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。 On the other hand, as shown in FIG. 2, the dispensing head 20 is provided in the upper part of the upper housing 12 and can be moved in the arrow X direction by the horizontal drive mechanism 22. The horizontal drive mechanism 22 includes a ball screw 22A, a motor 22B, and a guide rail 22C. The ball screw 22A and the guide rail 22C are arranged in the X direction. Two guide rails 22C are arranged in parallel, and one of them is arranged below the ball screw 22A at a predetermined interval. The dispensing head 20 is moved in the X direction along the guide rail 22C by the rotation of the ball screw 22A.
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。鉛直駆動機構24は、図9に示すように、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。図3に示すように、分注ヘッド20によりアクセスされて液体の供給等が行われる、保冷部46、補正用プレート45、バッファ供給部44B(バッファプレート44P)、測定部30(測定チップ50)、試料セット部40B(試料プレート40P)、及びピペットチップセット部42B(ピペットチップストッカー42P)は、この順にX方向(分注ヘッド20の移動方向)に配置されている。 The dispensing head 20 is provided with a vertical drive mechanism 24 that moves the dispensing head 20 in the arrow Z direction. As shown in FIG. 9, the vertical drive mechanism 24 includes a motor 24A and a drive shaft 24B disposed in the Z direction, and moves the dispensing head 20 in the Z direction. As shown in FIG. 3, the cold storage unit 46, the correction plate 45, the buffer supply unit 44 </ b> B (buffer plate 44 </ b> P), and the measurement unit 30 (measurement chip 50) that are accessed by the dispensing head 20 to supply liquid. The sample setting unit 40B (sample plate 40P) and the pipette tip setting unit 42B (pipette tip stocker 42P) are arranged in this order in the X direction (movement direction of the dispensing head 20).
図9に示すように、分注ヘッド20は、12本の分注管20Aを備えている。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、一方が液体供給用、他方が液体排出用とされている。分注管20Aの先端部には、ピペットチップCPが取り付けられる。ピペットチップCPは、ピペットチップストッカー42Pにストックされており、必要に応じて交換可能とされている。 As shown in FIG. 9, the dispensing head 20 includes 12 dispensing tubes 20A. Dispensing pipes 20A are arranged in a line along the arrow Y direction perpendicular to the X direction. Two adjacent pipes 20A are used as a pair, one for supplying liquid and the other for discharging liquid. A pipette tip CP is attached to the tip of the dispensing tube 20A. The pipette tip CP is stocked in the pipette tip stocker 42P and can be exchanged as necessary.
測定時には、分注管20Aにより、測定チップ50へ試料やバッファー液が供給される。これらの液体の供給は、分注ヘッド20を、保冷部46、試料セット部40A、バッファ供給部44B上へ移動させ、液体供給用の6本の分注管20Aに取り付けられたピペットチップCPで試料やバッファー液を吸引する。このときの吸引量は、2本分の流路に供給するための量である。そして、試料やバッファー液を吸引した6本の分注管20A側のピペットチップCPを、測定チップ50の測定流路55A側の片方の出入口53(以下「供給口53A」という)へ挿入すると共に、排出用の列の6本の分注管20Aに取り付けられたピペットチップCPを他方の出入口53(以下「排出口53B」という)へ挿入する。そして、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行われる。続いて、参照流路55R側へも、同様にしてピペットチップCPの残り半量の液体が供給される。 At the time of measurement, a sample and a buffer solution are supplied to the measurement chip 50 through the dispensing tube 20A. These liquids are supplied by moving the dispensing head 20 onto the cold insulation unit 46, the sample setting unit 40A, and the buffer supply unit 44B, and using pipette tips CP attached to the six dispensing tubes 20A for supplying liquid. Aspirate sample and buffer solution. The suction amount at this time is an amount to be supplied to two channels. Then, the six pipette tips CP on the side of the pipe 20A that sucked the sample and the buffer solution are inserted into one of the inlet / outlet 53 (hereinafter referred to as “supply port 53A”) on the side of the measurement channel 55A of the measurement tip 50. The pipette tips CP attached to the six dispensing pipes 20A in the discharge row are inserted into the other inlet / outlet 53 (hereinafter referred to as “discharge outlet 53B”). Then, half of the liquid is discharged from the dispensing tube 20A on the supply port 53A side, and the liquid is sucked through the dispensing tube 20A on the discharge port 53B side. Subsequently, the remaining half amount of liquid of the pipette tip CP is also supplied to the reference channel 55R side in the same manner.
測定部30は、図4に示すように、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。光学定盤32には、側方向から見て、上部中央の水平平面で構成される上部台32A、上部台32Aから離れる方向に向かって低くなる出射傾斜部32B、上部台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。上部台32Aには、Y方向沿って測定チップ50がセットされるものとされている。光学定盤32の出射傾斜部32Bには、測定チップ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。また、受光傾斜部32Cには、受光部36が設置されている。光学定盤32の隣には、光学定盤32を冷却する水冷ジャケット32Jが設けられている。 As shown in FIG. 4, the measuring unit 30 includes an optical surface plate 32, a light emitting unit 34, and a light receiving unit 36. The optical surface plate 32 has an upper base 32A composed of a horizontal plane in the upper center as viewed from the side, an outgoing inclined portion 32B that decreases in a direction away from the upper base 32A, and an outgoing slope across the upper base 32A. A light receiving inclined portion 32C disposed on the side opposite to the portion 32B is formed. The measurement chip 50 is set on the upper base 32A along the Y direction. A light emitting portion 34 that emits the light beams L 1 and L 2 toward the measurement chip 50 is installed on the emission inclined portion 32 B of the optical surface plate 32. In addition, a light receiving portion 36 is installed in the light receiving inclined portion 32C. Next to the optical surface plate 32, a water cooling jacket 32J for cooling the optical surface plate 32 is provided.
図10に示すように、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。また、受光部36には、レンズユニット36A、CCD36Bが備えられている。CCD36Bは、バイオセンサー10の全体の制御を司る制御部70が接続された画像処理部38と接続されている。 As shown in FIG. 10, the light emitting unit 34 includes a light source 34A and a lens unit 34B. Further, the light receiving unit 36 includes a lens unit 36A and a CCD 36B. The CCD 36B is connected to an image processing unit 38 to which a control unit 70 that controls the entire biosensor 10 is connected.
光源34Aからは、発散状態の光ビームLが出射される。レンズユニット34Bは、偏光ビームスプリッタを内蔵しており、光源34Aから入射する光ビームLのP偏光成分とS偏光成分に分離し、光ビームLのP偏光成分をZ方向に対して一定の幅を持った比較的太い2本の平行な光ビームL1、L2に分ける。そして、レンズユニット34Bは、この2本の平行な光ビームL1、L2を薄膜57と誘電体ブロック52との界面の測定領域E1と参照領域E2に対して全反射角以上の種々の入射角で測定領域E1と参照領域E2において収束光状態となるように入射させる。よって、測定領域E1及び参照領域E2に入射する光ビームL1、L2は、誘電体ブロック52と薄膜57との界面において種々の反射角で全反射される。この全反射された光ビームL1、L2は、レンズユニット36Aを経てCCD36Bに結像される。CCD36Bは、全反射された2本の光ビームL1、L2を共に受光可能な面積の受光面を有するエリアセンサとされており、受光面に結像した像を示す画像情報を生成して出力する。この出力された画像情報は画像処理部38に入力される。画像処理部38では、入力された画像情報に基づいて所定の処理が行なわれることにより、測定領域E1及び参照領域E2での屈折率変化データが求められて制御部70へ出力される。 A divergent light beam L is emitted from the light source 34A. The lens unit 34B has a built-in polarization beam splitter, which separates the P-polarized component and the S-polarized component of the light beam L incident from the light source 34A. The P-polarized component of the light beam L has a certain width with respect to the Z direction. Are divided into two relatively thick parallel light beams L1 and L2. The lens unit 34B then applies the two parallel light beams L1 and L2 at various incident angles that are greater than the total reflection angle with respect to the measurement region E1 and the reference region E2 at the interface between the thin film 57 and the dielectric block 52. Incident light is incident on the measurement region E1 and the reference region E2 so as to be in a convergent light state. Therefore, the light beams L1 and L2 incident on the measurement region E1 and the reference region E2 are totally reflected at various reflection angles at the interface between the dielectric block 52 and the thin film 57. The totally reflected light beams L1 and L2 are focused on the CCD 36B through the lens unit 36A. The CCD 36B is an area sensor having a light receiving surface having an area capable of receiving both of the totally reflected light beams L1 and L2, and generates and outputs image information indicating an image formed on the light receiving surface. . The output image information is input to the image processing unit 38. In the image processing unit 38, predetermined processing is performed based on the input image information, whereby refractive index change data in the measurement region E1 and the reference region E2 is obtained and output to the control unit 70.
この屈折率変化データは、測定チップ50に試料及びバッファー液をそれぞれ個別に供給してそれぞれ光出射部34から光ビームLを出射させて測定領域E1及び参照領域E2に光ビームL1、L2を照射し、測定領域E1及び参照領域E2において全反射された光ビームL1、L2に暗線が発生する反射角度をそれぞれ求めた場合の、試料及びバッファー液での測定領域E1において暗線が発生する反射角度の角度差と、参照領域E2において暗線が発生する反射角度の角度差との差に基づいて求められるものである。薄膜57とタンパクTaとの界面に特定の入射角で入射した光ビームL1、L2は、界面に表面プラズモンを励起させ、これにより、特定の入射角で入射した光ビームL1、L2の反射光の強度が鋭く低下して暗線として観察される。この暗線となる光ビームL1、L2の入射角が全反射減衰角θSPであり、タンパクTaと試料Aとの反応に応じた全反射減衰角θSPの変化に基づいて屈折率変化データが求められる。 The refractive index change data is obtained by individually supplying a sample and a buffer solution to the measurement chip 50 and emitting the light beam L from the light emitting unit 34 to irradiate the measurement region E1 and the reference region E2 with the light beams L1 and L2, respectively. When the reflection angles at which dark lines are generated in the light beams L1 and L2 totally reflected in the measurement region E1 and the reference region E2 are obtained, the reflection angles at which dark lines are generated in the measurement region E1 with the sample and the buffer solution are calculated. It is obtained based on the difference between the angle difference and the angle difference between the reflection angles at which dark lines are generated in the reference region E2. The light beams L1 and L2 incident on the interface between the thin film 57 and the protein Ta at a specific incident angle excite surface plasmons on the interface, and thereby the reflected light beams L1 and L2 incident on the specific incident angle are reflected. The intensity drops sharply and is observed as a dark line. The angle of incidence of the light beam L1, L2 as the dark lines are attenuated total reflection angle theta SP, the refractive index change data is determined on the basis of the total reflection attenuation angle theta SP change in according to the reaction between the protein Ta and the sample A It is done.
制御部70は、屈折率変化データに基づいて、タンパクTaと試料Aとの反応を測定し、測定結果をディスプレイ14に表示させる。 The control unit 70 measures the reaction between the protein Ta and the sample A based on the refractive index change data, and displays the measurement result on the display 14.
図11には、本実施の形態に係る画像処理部38の機能的な構成を示す機能ブロック図が示されている。 FIG. 11 is a functional block diagram showing a functional configuration of the image processing unit 38 according to the present embodiment.
同図に示すように、画像処理部38は、CCD36Bにより取得された画像情報により示される2次元の画像に対して畳み込み演算を行なって光ビームL1、L2の1次元の光強度分布を示す分布情報を導出する畳み込み演算部80と、導出された光ビームL1、L2の分布情報を記憶する分布情報記憶部82と、分布情報記憶部82に記憶された各分布情報のうちの2つの分布情報により示される光強度分布の相違している度合を示す相違量として、当該2つの分布情報により示される光強度分布の差分領域の面積を算出する相違量算出部84と、当該差分領域の面積と暗線が発生した反射角度の角度差との関係を示す関係情報を記憶した関係情報記憶部86と、相違量算出部84により算出された面積に対応する角度差を関係情報から求めて屈折率変化データを導出する変化データ導出部88と、を備えている。 As shown in the figure, the image processing unit 38 performs a convolution operation on the two-dimensional image indicated by the image information acquired by the CCD 36B, and shows a one-dimensional light intensity distribution of the light beams L1 and L2. A convolution operation unit 80 for deriving information, a distribution information storage unit 82 for storing the distribution information of the derived light beams L1 and L2, and two distribution information of each distribution information stored in the distribution information storage unit 82 The difference amount calculation unit 84 that calculates the area of the difference region of the light intensity distributions indicated by the two distribution information as the difference amount indicating the degree of difference in the light intensity distribution indicated by, and the area of the difference region The relationship information storage unit 86 that stores relationship information indicating the relationship with the angle difference of the reflection angle at which the dark line is generated, and the angle difference corresponding to the area calculated by the difference amount calculation unit 84 are obtained from the relationship information. It includes a change data deriving unit 88 for deriving the refractive index change data, the Te.
なお、画像情報により示される2次元の画像には、界面において全反射された2本の光ビームL1、L2の像が含まれている。このため、本実施の形態に係る畳み込み演算部80は、画像情報により示される2次元の画像の光ビームL1、L2の像の領域毎に畳み込み演算を行なって、光ビームL1、L2の1次元の光強度分布を示す分布情報をそれぞれ導出するものとされている。 Note that the two-dimensional image indicated by the image information includes images of the two light beams L1 and L2 that are totally reflected at the interface. For this reason, the convolution operation unit 80 according to the present embodiment performs the convolution operation for each image region of the light beams L1 and L2 of the two-dimensional image indicated by the image information, and performs the one-dimensional operation of the light beams L1 and L2. The distribution information indicating the light intensity distribution is derived respectively.
次に、屈折率変化データの導出を行なう際の本実施の形態に係るバイオセンサー10の作用について説明する。 Next, the operation of the biosensor 10 according to the present embodiment when the refractive index change data is derived will be described.
屈折率変化データの導出を行なう場合、本実施の形態に係るバイオセンサー10は、最初に測定対象とする測定チップ50に分注ヘッド20によりバッファー液を供給し、当該測定チップ50を測定チップ搬送機構49により上部台32Aに搬送し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を各々光ビームL1、L2が入射する位置に配置する。そして、バイオセンサー10は、光出射部34から光ビームを出射して測定領域E1、参照領域E2の各々に、光ビームL1、L2を各々照射する。これらの光ビームL1、L2は、測定領域E1、参照領域E2で全反射され、発散しながら誘電体ブロック52のプリズム面を通って外部に出射される。外部に出射された光ビームL1、L2は、レンズユニット36Aを経てCCD36Bの受光面に結像され、受光面に結像した像を示す画像情報が生成されて画像処理部38へ出力される。 When the refractive index change data is derived, the biosensor 10 according to the present embodiment first supplies a buffer solution to the measurement chip 50 to be measured by the dispensing head 20 and transports the measurement chip 50 to the measurement chip 50. The measurement region E1 of the measurement flow channel 55A to be measured and conveyed to the upper base 32A by the mechanism 49 and the reference region E2 of the reference flow channel 55R are arranged at positions where the light beams L1 and L2 are incident, respectively. Then, the biosensor 10 emits a light beam from the light emitting unit 34 and irradiates the measurement region E1 and the reference region E2 with the light beams L1 and L2, respectively. These light beams L1 and L2 are totally reflected by the measurement region E1 and the reference region E2, and are emitted to the outside through the prism surface of the dielectric block 52 while diverging. The light beams L1 and L2 emitted to the outside are imaged on the light receiving surface of the CCD 36B through the lens unit 36A, and image information indicating the image formed on the light receiving surface is generated and output to the image processing unit 38.
図12(A)には、画像情報により示される画像の一例が示されている。 FIG. 12A shows an example of an image indicated by image information.
同図に示されるように、画像情報により示される画像には、測定領域E1、参照領域E2で全反射された2本の光ビームL1、L2の像が含まれている。また、この画像では、反射角度方向が横方向として示されている。 As shown in the figure, the image indicated by the image information includes images of two light beams L1 and L2 totally reflected by the measurement region E1 and the reference region E2. In this image, the reflection angle direction is shown as the horizontal direction.
画像処理部38の畳み込み演算部80(図11参照。)は、入力した画像情報により示される画像の光ビームL1の像が含まれる領域Aの画像及び光ビームL2の像が含まれる領域Bの画像に対してそれぞれ畳み込み演算を行なって光ビームL1、L2の1次元の光強度分布を示す分布情報をそれぞれ導出する。図12(B)には、領域Bの画像に対して畳み込み演算を行なって導出された分布情報により示される光ビームL2の1次元の光強度分布が示されている。なお、図12(B)では、横軸が反射角度方向を示しており、CCD36Bに結像した光ビームの反射角度方向の位置が反射角度に対応している。 The convolution operation unit 80 (see FIG. 11) of the image processing unit 38 includes an image of the area A including the image of the light beam L1 and an image of the light beam L2 of the image indicated by the input image information. Each of the images is subjected to a convolution operation to derive distribution information indicating a one-dimensional light intensity distribution of the light beams L1 and L2. FIG. 12B shows a one-dimensional light intensity distribution of the light beam L2 indicated by distribution information derived by performing a convolution operation on the image in the region B. In FIG. 12B, the horizontal axis indicates the reflection angle direction, and the position of the light beam imaged on the CCD 36B in the reflection angle direction corresponds to the reflection angle.
畳み込み演算部80は、導出した光ビームL1、L2の分布情報を分布情報記憶部82に記憶させる。 The convolution operation unit 80 stores the derived distribution information of the light beams L1 and L2 in the distribution information storage unit 82.
次に、バイオセンサー10は、上記測定対象とする測定チップ50に分注ヘッド20により試料を供給し、上述したバッファー液の場合と同様に、当該測定チップ50の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を各々光ビームL1、L2が入射する位置に配置する。そして、バイオセンサー10は、光出射部34から光ビームを出射して測定領域E1、参照領域E2の各々に、光ビームL1、L2を各々照射する。これらの光ビームL1、L2は、測定領域E1、参照領域E2で全反射され、レンズユニット36Aを経てCCD36Bの受光面に結像され、受光面に結像した像を示す画像情報が生成されて画像処理部38へ出力される。 Next, the biosensor 10 supplies a sample to the measurement chip 50 to be measured by the dispensing head 20, and the measurement channel 55A to be measured by the measurement chip 50 is the same as in the case of the buffer solution described above. The measurement region E1 and the reference region E2 of the reference channel 55R are arranged at positions where the light beams L1 and L2 are incident, respectively. Then, the biosensor 10 emits a light beam from the light emitting unit 34 and irradiates the measurement region E1 and the reference region E2 with the light beams L1 and L2, respectively. These light beams L1 and L2 are totally reflected by the measurement region E1 and the reference region E2, are imaged on the light receiving surface of the CCD 36B through the lens unit 36A, and image information indicating the image formed on the light receiving surface is generated. The image is output to the image processing unit 38.
畳み込み演算部80は、上述したバッファー液の場合と同様に、入力した画像情報により示される画像の光ビームL1の像が含まれる領域Aの画像及び光ビームL2の像が含まれる領域Bの画像に対してそれぞれ畳み込み演算を行なって光ビームL1、L2の1次元の光強度分布を示す分布情報をそれぞれ導出し、導出した光ビームL1、L2の分布情報を分布情報記憶部82に記憶させる。 As in the case of the buffer solution described above, the convolution operation unit 80 includes the image of the region A including the image of the light beam L1 and the image of the region B including the image of the light beam L2 indicated by the input image information. Are respectively convolved to derive distribution information indicating one-dimensional light intensity distributions of the light beams L1 and L2, and the distribution information storage unit 82 stores the derived distribution information of the light beams L1 and L2.
これにより、分布情報記憶部82には、測定対象とする測定チップ50に試料及びバッファー液をそれぞれ個別に供給して測定領域E1及び参照領域E2において全反射された光ビームL1、L2の分布情報が記憶される。 As a result, the distribution information storage unit 82 supplies the sample and the buffer solution individually to the measurement chip 50 to be measured, and the distribution information of the light beams L1 and L2 totally reflected in the measurement region E1 and the reference region E2. Is memorized.
画像処理部38は、以下の屈折率変化データ導出処理を行なって屈折率変化データを導出する。 The image processing unit 38 performs the following refractive index change data derivation process to derive refractive index change data.
図13には、第1の実施の形態に係る画像処理部38により実行される屈折率変化データ導出処理の流れを示すフローチャートが示されている。以下、同図を参照して、当該屈折率変化データ導出処理について説明する。 FIG. 13 is a flowchart showing the flow of refractive index change data derivation processing executed by the image processing unit 38 according to the first embodiment. Hereinafter, the refractive index change data deriving process will be described with reference to FIG.
同図のステップ102では、分布情報記憶部82から測定対象とする測定チップ50に試料及びバッファー液をそれぞれ供給した際の測定領域E1及び参照領域E2での分布情報をそれぞれ読み出す。そして、本ステップ102では、測定領域E1及び参照領域E2毎に、バッファー液を供給した際の分布情報により示される光強度分布と試料を供給した際の分布情報により示される光強度分布との間の対応する反射角度同士の差分値を表わす曲線をそれぞれ求める。 In step 102 in the figure, distribution information in the measurement region E1 and the reference region E2 when the sample and the buffer solution are respectively supplied from the distribution information storage unit 82 to the measurement chip 50 to be measured is read out. In this step 102, for each measurement region E1 and reference region E2, between the light intensity distribution indicated by the distribution information when the buffer solution is supplied and the light intensity distribution indicated by the distribution information when the sample is supplied. Curves representing the difference values between the corresponding reflection angles are obtained.
例えば、測定領域E1でのバッファー液を供給した際の分布情報により示される光強度分布と試料を供給した際の分布情報により示される光強度分布を図14(A)とした場合、図14(B)に示すような反射角度同士の差分値を表わす曲線を求める。 For example, when the light intensity distribution indicated by the distribution information when the buffer solution is supplied in the measurement region E1 and the light intensity distribution indicated by the distribution information when the sample is supplied are shown in FIG. 14A, FIG. A curve representing a difference value between reflection angles as shown in B) is obtained.
次に、本ステップ102では、測定領域E1及び参照領域E2毎に、反射角度同士の差分値を表わす曲線と当該差分値の零に対応する直線Aとにより囲まれた領域(図14(B)の斜線領域)の面積をそれぞれ算出する。 Next, in this step 102, for each measurement region E1 and reference region E2, a region surrounded by a curve representing a difference value between reflection angles and a straight line A corresponding to zero of the difference value (FIG. 14B). The area of the shaded area) is calculated.
これにより、光出射部34から光ビームを出射される光ビームの特定の反射角度でノイズが発生して、例えば、図15(A)に示すように、バッファー液を供給した際の分布情報により示される光強度分布と試料を供給した際の分布情報により示される光強度分布の特定の反射角度で共にノイズが発生したとしても図15(B)に示すようにノイズを除去することができる。 As a result, noise is generated at a specific reflection angle of the light beam emitted from the light emitting unit 34. For example, as shown in FIG. 15A, the distribution information when the buffer liquid is supplied is used. Even if noise occurs at a specific reflection angle of the light intensity distribution shown and the distribution information when the sample is supplied, the noise can be removed as shown in FIG.
すなわち、ノイズが発生して無い状態でのバッファー液を供給した際の反射角度θの光強度分布をP1(θ)とし、試料を供給した際の反射角度θの光強度分布をP2(θ)とした場合、反射角度θに依存して所定強度のノイズ凹凸(θ)が発生すると、実際に検出されるバッファー液を供給した際の光強度分布が以下の(1)式に示すようにP1’(θ)となり、実際に検出される試料を供給した際の光強度分布が以下の(2)式に示すようにP2’(θ)となる。
P1(θ)’=P1(θ)+凹凸(θ)・・・(1)
P2(θ)’=P2(θ)+凹凸(θ)・・・(2)
この実際に検出されるバッファー液を供給した際の光強度分布P1’(θ)と試料を供給した際の光強度分布P2’(θ)の間の対応する反射角度同士の差分は以下の(3)のように求められる。
P1(θ)’−P2(θ)’=P1(θ)−P2(θ)・・・(3)
これにより、例えば、光源34Aから出射される光ビームLの光強度分布の経時的な変化やレンズユニット34Bへのゴミの付着、光路上の傷などにより、光ビームL1、L2の光強度分布の特定の反射角度でノイズ凹凸(θ)が発生する場合、当該ノイズ凹凸(θ)の影響を除去することができる。
That is, the light intensity distribution at the reflection angle θ when the buffer solution is supplied in a state where no noise is generated is P1 (θ), and the light intensity distribution at the reflection angle θ when the sample is supplied is P2 (θ). If a noise unevenness (θ) having a predetermined intensity occurs depending on the reflection angle θ, the light intensity distribution when the buffer liquid actually detected is supplied is expressed by P1 as shown in the following equation (1). '(Θ), and the light intensity distribution when a sample to be actually detected is supplied becomes P2' (θ) as shown in the following equation (2).
P1 (θ) ′ = P1 (θ) + unevenness (θ) (1)
P2 (θ) ′ = P2 (θ) + unevenness (θ) (2)
The difference between the corresponding reflection angles between the light intensity distribution P1 ′ (θ) when the buffer solution actually detected is supplied and the light intensity distribution P2 ′ (θ) when the sample is supplied is as follows ( It is required as in 3).
P1 (θ) ′ − P2 (θ) ′ = P1 (θ) −P2 (θ) (3)
Thereby, for example, the light intensity distribution of the light beams L1 and L2 is changed due to a change with time in the light intensity distribution of the light beam L emitted from the light source 34A, adhesion of dust to the lens unit 34B, scratch on the optical path, and the like. When noise unevenness (θ) occurs at a specific reflection angle, the influence of the noise unevenness (θ) can be removed.
そして、本ステップ102では、測定対象とする測定チップ50の測定領域E1及び参照領域E2毎に算出した面積を示す面積情報をそれぞれ変化データ導出部88へ出力する。なお、本ステップ102の処理が相違量算出部84の処理に相当する。 In step 102, area information indicating the areas calculated for each of the measurement area E1 and the reference area E2 of the measurement chip 50 to be measured is output to the change data deriving unit 88. Note that the processing of step 102 corresponds to the processing of the difference amount calculation unit 84.
なお、図14(A)に示されるように、試料及びバッファー液をそれぞれ個別に供給した際の分布情報により示される光強度分布にそれぞれ発生している暗線の位置が離れて角度差が大きくなると、図14(B)に示される斜線領域の面積も大きくなる。すなわち、斜線領域の面積から暗線が発生している反射角度の角度差を求めることができる。 In addition, as shown in FIG. 14A, when the position of the dark line generated in the light intensity distribution indicated by the distribution information when the sample and the buffer solution are individually supplied is separated and the angle difference becomes large. The area of the hatched area shown in FIG. 14B also increases. That is, the angle difference of the reflection angle at which the dark line is generated can be obtained from the area of the shaded region.
本実施の形態に係るバイオセンサー10では、この斜線領域の面積毎の暗線の角度差が求められてLUT(ルックアップテーブル)として予め関係情報記憶部86に記憶されている。 In the biosensor 10 according to the present embodiment, the angle difference of the dark line for each area of the hatched area is obtained and stored in advance in the relationship information storage unit 86 as an LUT (lookup table).
次のステップ104では、上記ステップ102の処理により測定対象とする測定チップ50の測定領域E1及び参照領域E2毎に算出された面積に対応する角度差を関係情報記憶部86に記憶されている関係情報からそれぞれ求めることにより導出し、導出した測定領域E1での角度差と参照領域E2での角度差との差を屈折率変化データとして制御部70に出力して本屈折率変化データ導出処理を終了する。なお、本ステップ104の処理が変化データ導出部88の処理に相当する。 In the next step 104, the relationship in which the angle difference corresponding to the area calculated for each of the measurement region E1 and the reference region E2 of the measurement chip 50 to be measured by the processing in step 102 is stored in the relationship information storage unit 86. The difference between the derived angle difference in the measurement region E1 and the derived angle difference in the reference region E2 is output to the control unit 70 as refractive index change data, and this refractive index change data derivation process is performed. finish. Note that the process of step 104 corresponds to the process of the change data deriving unit 88.
制御部70は、図示しない記憶部を備えており、屈折率変化データを記憶部に記憶する。また、制御部70は、記憶部に記憶した屈折率変化データにより示される暗線位置の角度差の差に基づいて、タンパクTaと試料Aとの反応状態を測定し、測定結果をディスプレイ14に表示させる。 The control unit 70 includes a storage unit (not shown) and stores refractive index change data in the storage unit. Further, the control unit 70 measures the reaction state between the protein Ta and the sample A based on the difference in angle difference between the dark line positions indicated by the refractive index change data stored in the storage unit, and displays the measurement result on the display 14. Let
以上のように本実施の形態によれば、相違量算出部84により、バッファー液(基準試料)を供給した状態での分布情報により示される光強度分布と試料を供給した状態での分布情報により示される光強度分布との間の対応する反射角度同士の差分値を表わす曲線と、当該差分値の零に対応する直線とにより囲まれた領域の面積を算出し、変化データ導出部88により、算出した面積に対応する角度差を関係情報記憶部86に記憶された関係情報から暗線が発生している反射角度の角度差を求めることにより導出しているので、光ビームL1、L2の光強度分布の特定の反射角度でノイズが発生する場合であっても、測定装置の測定精度の低下を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the difference amount calculation unit 84 uses the light intensity distribution indicated by the distribution information when the buffer solution (reference sample) is supplied and the distribution information when the sample is supplied. The area of the region surrounded by the curve representing the difference value between the corresponding reflection angles between the light intensity distribution shown and the straight line corresponding to zero of the difference value is calculated, and the change data deriving unit 88 Since the angle difference corresponding to the calculated area is derived by obtaining the angle difference of the reflection angle at which the dark line is generated from the relation information stored in the relation information storage unit 86, the light intensity of the light beams L1 and L2 Even when noise occurs at a specific reflection angle of the distribution, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy of the measurement apparatus.
[第2の実施の形態]
本第2の実施の形態では、バッファー液を供給した状態での分布情報により示される光強度分布と試料を供給した状態での分布情報により示される光強度分布との強度の比率を求め、強度の比率に基づき角度差を導出する場合の形態例について説明する。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, the intensity ratio between the light intensity distribution indicated by the distribution information when the buffer solution is supplied and the light intensity distribution indicated by the distribution information when the sample is supplied is obtained, and the intensity is obtained. An example in which the angle difference is derived based on the ratio will be described.
第2の実施の形態に係るバイオセンサー10の構成及び画像処理部38の構成は、上記第1の実施の形態(図1乃至図11参照。)と同一であるので、ここでの説明は省略する。 Since the configuration of the biosensor 10 and the configuration of the image processing unit 38 according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment (see FIGS. 1 to 11), description thereof is omitted here. To do.
なお、第2の実施の形態に係る画像処理部38の相違量算出部84(図11参照。)は、バッファー液を供給した状態での分布情報により示される光強度分布と試料を供給した状態での分布情報により示される光強度分布の対応する反射角度同士の比率を求めて当該比率を対数値として示した比率の分布を求め、比率の分布と比率の対数値が零に対応する直線とにより囲まれた領域の面積を算出するものとされている。 Note that the difference amount calculation unit 84 (see FIG. 11) of the image processing unit 38 according to the second embodiment supplies the light intensity distribution indicated by the distribution information and the sample supplied with the buffer solution supplied. The ratio of the reflection angles corresponding to the light intensity distributions indicated by the distribution information at is obtained, and the ratio distribution indicating the ratio as a logarithmic value is obtained, and the ratio distribution and the straight line corresponding to the logarithmic value of the ratio are The area of the region surrounded by is calculated.
関係情報記憶部86は、相違量算出部84により算出される面積毎に、光ビームL1、L2に発生している暗線の角度差をLUTとして予め記憶している。 The relationship information storage unit 86 stores in advance an angle difference between dark lines generated in the light beams L1 and L2 for each area calculated by the difference amount calculation unit 84 as an LUT.
図16には、第2の実施の形態に係る画像処理部38により実行される屈折率変化データ導出処理の流れを示すフローチャートが示されている。なお、同図における図13と同一の処理には図13と同一の符号を付して、その説明を省略する。 FIG. 16 is a flowchart showing the flow of refractive index change data derivation processing executed by the image processing unit 38 according to the second embodiment. In the figure, the same processes as those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
ステップ103では、分布情報記憶部82から測定対象とする測定チップ50に試料及びバッファー液をそれぞれ供給した際の測定領域E1及び参照領域E2での分布情報をそれぞれ読み出す。そして、本ステップ103では、測定領域E1及び参照領域E2毎に、バッファー液を供給した際の分布情報により示される光強度分布と試料を供給した際の分布情報により示される光強度分布の何れか一方を基準の光強度分布として、当該基準の光強度分布に対する他方の光強度分布の対応する反射角度同士の比率を求めて当該比率を対数値として示した比率の分布を求める。 In step 103, the distribution information in the measurement region E1 and the reference region E2 when the sample and the buffer solution are respectively supplied from the distribution information storage unit 82 to the measurement chip 50 to be measured is read out. In step 103, for each of the measurement region E1 and the reference region E2, either the light intensity distribution indicated by the distribution information when the buffer solution is supplied or the light intensity distribution indicated by the distribution information when the sample is supplied. Using one as the reference light intensity distribution, the ratio of the reflection angles corresponding to the other light intensity distribution with respect to the reference light intensity distribution is obtained, and the distribution of the ratio indicated as the logarithmic value is obtained.
例えば、測定領域E1でのバッファー液を供給した際の分布情報により示される光強度分布と試料を供給した際の分布情報により示される光強度分布を図17(A)とした場合、例えば、バッファー液を供給した際の光強度分布を基準の光強度分布として、図17(B)に示すように、基準の光強度分布に対する試料を供給した際の光強度分布の対応する反射角度同士の比率Xの分布を求める。そして、比率Xを、例えば、Y=Log10Xとして、図17(C)に示すような比率を対数値Yとして示した比率の分布を求める。 For example, when the light intensity distribution indicated by the distribution information when the buffer solution is supplied in the measurement region E1 and the light intensity distribution indicated by the distribution information when the sample is supplied are shown in FIG. As shown in FIG. 17B, the light intensity distribution at the time of supplying the liquid is set as the reference light intensity distribution, and the ratio between the reflection angles corresponding to the light intensity distribution at the time of supplying the sample with respect to the reference light intensity distribution is shown in FIG. Obtain the distribution of X. Then, assuming that the ratio X is, for example, Y = Log 10 X, a distribution of ratios with the ratio as shown in FIG.
次に、本ステップ102では、図17(C)に示すような当該比率の分布と比率の対数値が零に対応する直線Aとにより囲まれた領域(図17(C)の斜線領域)の面積を算出する。本実施の形態に係る関係情報記憶部86は、この算出される面積毎に暗線の角度差を求めたLUTを予め記憶している。 Next, in this step 102, an area (shaded area in FIG. 17C) surrounded by the distribution of the ratio and the straight line A corresponding to the logarithmic value of the ratio as shown in FIG. Calculate the area. The relationship information storage unit 86 according to the present embodiment stores in advance an LUT obtained by determining the angle difference of the dark line for each calculated area.
すなわち、ノイズが発生して無い状態でのバッファー液を供給した際の反射角度θの光強度分布をP1(θ)とし、試料を供給した際の反射角度θの光強度分布をP2(θ)とした場合、光ビームL1、L2に反射角度θに依存すると共に光ビームの強度の比例するノイズ凹凸(θ)が発生すると、検出されるバッファー液を供給した際の光強度分布が以下の(5)式に示すようにP1’(θ)となり、検出される試料を供給した際の光強度分布が以下の(6)式に示すようにP2’(θ)でなる。
P1(θ)’=P1(θ)×凹凸(θ)・・・(4)
P2(θ)’=P2(θ)×凹凸(θ)・・・(5)
この検出されるバッファー液を供給した際の光強度分布P1’(θ)と試料を供給した際の光強度分布P2’(θ)の対応する反射角度同士の比率は以下の(6)のように求められる。
P1(θ)’/P2(θ)’=P1(θ)/P2(θ)・・・(6)
これにより、例えば、光源34Aから出射される光ビームLの光強度分布の経時的な変化やレンズユニット34Bへのゴミの付着、光路上の傷などにより、光ビームL1、L2の光強度分布の特定の反射角度で共に光ビームの強度の比例するノイズ凹凸(θ)が発生する場合、当該ノイズ凹凸(θ)の影響を除去することができる。
That is, the light intensity distribution at the reflection angle θ when the buffer solution is supplied in a state where no noise is generated is P1 (θ), and the light intensity distribution at the reflection angle θ when the sample is supplied is P2 (θ). When the noise unevenness (θ) that depends on the reflection angle θ and is proportional to the intensity of the light beam occurs in the light beams L1 and L2, the light intensity distribution when the buffer solution to be detected is supplied is as follows ( P1 ′ (θ) as shown in the equation (5), and the light intensity distribution when the sample to be detected is supplied becomes P2 ′ (θ) as shown in the following equation (6).
P1 (θ) ′ = P1 (θ) × unevenness (θ) (4)
P2 (θ) ′ = P2 (θ) × unevenness (θ) (5)
The ratio between the corresponding reflection angles of the light intensity distribution P1 ′ (θ) when the buffer solution to be detected is supplied and the light intensity distribution P2 ′ (θ) when the sample is supplied is as shown in (6) below. Is required.
P1 (θ) ′ / P2 (θ) ′ = P1 (θ) / P2 (θ) (6)
Thereby, for example, the light intensity distribution of the light beams L1 and L2 is changed due to a change with time in the light intensity distribution of the light beam L emitted from the light source 34A, adhesion of dust to the lens unit 34B, scratch on the optical path, and the like. When noise unevenness (θ) in which the intensity of the light beam is proportional to a specific reflection angle occurs, the influence of the noise unevenness (θ) can be removed.
そして、本ステップ103では、測定対象とする測定チップ50の測定領域E1及び参照領域E2毎に算出した面積を示す面積情報を変化データ導出部88へ出力する。なお、本ステップ102の処理が相違量算出部84の処理に相当する。 In step 103, area information indicating the area calculated for each of the measurement region E 1 and the reference region E 2 of the measurement chip 50 to be measured is output to the change data deriving unit 88. Note that the processing of step 102 corresponds to the processing of the difference amount calculation unit 84.
これにより、次のステップ104では、上記ステップ103の処理により測定対象とする測定チップ50の測定領域E1及び参照領域E2毎に算出された面積に対応する角度差を関係情報記憶部86に記憶されている関係情報から求めることにより導出する。 As a result, in the next step 104, the angle difference corresponding to the area calculated for each of the measurement region E1 and the reference region E2 of the measurement chip 50 to be measured by the processing of step 103 is stored in the relational information storage unit 86. It is derived by obtaining from the relationship information.
以上のように本実施の形態によれば、相違量算出部84により、バッファー液を供給した際の分布情報により示される光強度分布と試料を供給した際の分布情報により示される光強度分布の何れか一方を基準の光強度分布として、当該基準の光強度分布に対する他方の光強度分布の対応する反射角度同士の比率を求めて当該比率を対数値として示した比率の分布を求め、当該比率の分布と比率の対数値が零に対応する直線とにより囲まれた領域の面積を算出し、変化データ導出部88により、算出した面積に対応する角度差を関係情報記憶部86に記憶された関係情報から暗線が発生している反射角度の角度差を求めることにより導出しているので、光ビームL1、L2の光強度分布の特定の反射角度で共に光ビームの強度の比例するノイズが発生する場合であっても、測定装置の測定精度の低下を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the difference amount calculation unit 84 calculates the light intensity distribution indicated by the distribution information when the buffer solution is supplied and the light intensity distribution indicated by the distribution information when the sample is supplied. Using either one as the reference light intensity distribution, the ratio of the reflection angles corresponding to the other light intensity distribution with respect to the reference light intensity distribution is obtained, and a ratio distribution in which the ratio is indicated as a logarithmic value is obtained. The area of the region surrounded by the distribution of the ratio and the straight line corresponding to the logarithmic value of the ratio is calculated, and the change data deriving unit 88 stores the angle difference corresponding to the calculated area in the relationship information storage unit 86. Since it is derived by obtaining the angle difference between the reflection angles at which dark lines are generated from the relationship information, the noise is proportional to the intensity of the light beam at a specific reflection angle of the light intensity distribution of the light beams L1 and L2. Even if that occurs, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy of the measuring device.
なお、上記各実施の形態では、関係情報記憶部86に面積毎の角度差の関係をLUTとして記憶させる場合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く、例えば、面積を入力パラメータとし、角度差を出力値とする変換式を記憶させておき、変化データ導出部88が当該変換式を用いて角度差を導出するものとしてもよい。 In each of the above embodiments, the case where the relationship information storage unit 86 stores the relationship of the angle difference for each area as the LUT has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the area is input. A conversion formula using the angle difference as an output value as a parameter may be stored, and the change data deriving unit 88 may derive the angle difference using the conversion formula.
また、上記各実施の形態では、レンズユニット34Bにより測定領域E1と参照領域E2に対して種々の角度で2本の平行な光ビームL1、L2を同時に入射させて、測定領域E1と参照領域E2の界面において種々の反射角で全反射された光ビームL1、L2を同時にCCD36Bにより受光するものとした場合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く、例えば、CCD36Bにより個別に受光するものとしてもよい。 In each of the above embodiments, two parallel light beams L1 and L2 are simultaneously incident on the measurement area E1 and the reference area E2 by the lens unit 34B at various angles, so that the measurement area E1 and the reference area E2 are incident. Although the case where the light beams L1 and L2 totally reflected at various reflection angles at the interface are received by the CCD 36B at the same time has been described, the present invention is not limited to this. It is good also as what receives light.
また、上記各実施の形態では、CCD36Bにより生成された画像情報により示される2次元の画像に対して畳み込み演算を行うことにより1次元の光強度分布を示す分布情報を取得する場合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く、例えば、比較的細い光ビームを入射角を変化させて界面に入射させ、入射した光ビームの入射角の変化に従って、反射角が変化する光ビームを、反射角の変化に同期して移動する小さな光検出器によって検出して光ビームの光強度分布を示す分布情報を取得するものとしてもよい。 In each of the above embodiments, a case has been described in which distribution information indicating a one-dimensional light intensity distribution is acquired by performing a convolution operation on a two-dimensional image indicated by the image information generated by the CCD 36B. The present invention is not limited to this. For example, a relatively thin light beam is incident on the interface while changing the incident angle, and the light beam whose reflection angle changes according to the change in the incident angle of the incident light beam. May be detected by a small photodetector that moves in synchronization with the change in the reflection angle, and distribution information indicating the light intensity distribution of the light beam may be acquired.
また、全反射減衰を利用する他のバイオセンサーとしては、漏洩モード検出器をあげることができる。漏洩モードセンサは、誘電体と、この上に順に層設されたクラッド層と光導波層とによって構成された薄膜とからなり、この薄膜の一方の面がセンサ面となり、他方の面が光入射面となる。光入射面に全反射条件を満たすように光を入射させると、その一部が前記クラッド層を透過して前記光導波層に取り込まれる。そして、この光導波層において、導波モードが励起されると、前記光入射面における反射光が大きく減衰する。導波モードが励起される入射角は、表面プラズモン共鳴角と同様に、センサ面上の媒質の屈折率に応じて変化する。この反射光の減衰を検出することにより、前記センサ面上の反応を測定することができる。 In addition, a leaky mode detector can be used as another biosensor using total reflection attenuation. The leakage mode sensor is composed of a dielectric, and a thin film composed of a clad layer and an optical waveguide layer that are sequentially layered thereon. One surface of the thin film serves as a sensor surface, and the other surface receives light. It becomes a surface. When light is incident on the light incident surface so as to satisfy the total reflection condition, a part of the light is transmitted through the cladding layer and taken into the optical waveguide layer. In this optical waveguide layer, when the waveguide mode is excited, the reflected light at the light incident surface is greatly attenuated. The incident angle at which the waveguide mode is excited varies according to the refractive index of the medium on the sensor surface, similarly to the surface plasmon resonance angle. By detecting the attenuation of the reflected light, the reaction on the sensor surface can be measured.
10 バイオセンサー
52 誘電体ブロック(光透過性部材)
57 薄膜(薄膜層)
80 畳み込み演算部(取得手段)
84 相違量算出部(算出手段)
86 関係情報記憶部(記憶手段)
88 変化データ導出部(導出手段)
10 Biosensor 52 Dielectric block (light transmissive member)
57 Thin film (thin film layer)
80 Convolution calculator (acquisition means)
84 Difference calculation unit (calculation means)
86 Relationship information storage unit (storage means)
88 Change data deriving section (derivation means)
Claims (4)
前記薄膜層上に測定の基準となる基準試料と測定対象とする対象試料を接触させた状態で、前記光透過性部材と前記薄膜層との界面において全反射されるように複数の角度で前記光透過性部材に入射されて当該界面において全反射されたP偏光光ビームの反射角度毎の光強度分布を示す分布情報を前記基準試料及び前記対象試料について取得する取得手段と、
前記薄膜層上に前記基準試料を接触させた状態で前記取得手段により取得された分布情報である第1分布情報により示される光強度分布と前記薄膜層上に前記対象試料を接触させた状態で前記取得手段により取得された分布情報である第2分布情報により示される光強度分布との相違量を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記相違量に基づき、前記第1分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度と前記第2分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度との角度差を導出する導出手段と、
を備えた測定装置。 A light transmissive member having transparency to a P-polarized light beam, a thin film layer formed in part, and a sample contacting the thin film layer;
In a state in which a reference sample to be measured and a target sample to be measured are in contact with each other on the thin film layer, the light transmitting member and the thin film layer are totally reflected at the interface at a plurality of angles. An acquisition means for acquiring, for the reference sample and the target sample, distribution information indicating a light intensity distribution for each reflection angle of the P-polarized light beam incident on the light transmissive member and totally reflected at the interface;
In a state where the target sample is in contact with the light intensity distribution indicated by the first distribution information which is the distribution information acquired by the acquisition means while the reference sample is in contact with the thin film layer. Calculation means for calculating a difference amount from the light intensity distribution indicated by the second distribution information which is distribution information acquired by the acquisition means;
Based on the difference amount calculated by the calculation means, the reflection angle at which the total reflection attenuation occurs in the light intensity distribution indicated by the first distribution information and the total reflection attenuation in the light intensity distribution indicated by the second distribution information. Derivation means for deriving an angle difference from the generated reflection angle;
Measuring device.
前記面積と前記角度差との関係を示す関係情報を予め記憶した記憶手段をさらに備え、
前記導出手段は、前記角度差を、前記算出手段により算出された前記面積に対応する角度差を前記記憶手段に記憶された前記関係情報から求めることにより導出する
請求項1記載の測定装置。 The calculation means, as the difference amount, a curve representing a difference value between corresponding reflection angles between the light intensity distribution indicated by the first distribution information and the light intensity distribution indicated by the second distribution information; Calculate the area of the area surrounded by the straight line corresponding to zero of the difference value,
Storage means for storing in advance relationship information indicating the relationship between the area and the angle difference;
The measuring apparatus according to claim 1, wherein the derivation unit derives the angle difference by obtaining an angle difference corresponding to the area calculated by the calculation unit from the relationship information stored in the storage unit.
前記面積と前記角度差との関係を示す関係情報を予め記憶した記憶手段をさらに備え、
前記導出手段は、前記角度差を、前記算出手段により算出された前記面積に対応する角度差を前記記憶手段に記憶された前記関係情報から求めることにより導出する
請求項1記載の測定装置。 The calculation means uses the light intensity distribution indicated by the first distribution information and the light intensity distribution indicated by the second distribution information as a reference light intensity distribution as the difference amount, and the reference light intensity. The ratio of the corresponding reflection angles of the other light intensity distribution with respect to the distribution is obtained to obtain a ratio distribution indicating the ratio as a logarithmic value, and the ratio distribution and the logarithm value of the ratio are surrounded by a straight line corresponding to zero. Calculate the area of
Storage means for storing in advance relationship information indicating the relationship between the area and the angle difference;
The measuring apparatus according to claim 1, wherein the derivation unit derives the angle difference by obtaining an angle difference corresponding to the area calculated by the calculation unit from the relationship information stored in the storage unit.
前記薄膜層上に前記基準試料を接触させた状態で取得された分布情報である第1分布情報により示される光強度分布と前記薄膜層上に前記対象試料を接触させた状態で取得された分布情報である第2分布情報により示される光強度分布との相違量を算出し、
算出した前記相違量に基づき、前記第1分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度と前記第2分布情報により示される光強度分布に全反射減衰が発生した反射角度との角度差を導出する
測定方法。 A reference sample serving as a reference for measurement on the thin film layer of a light transmissive member that is transparent to a P-polarized light beam, partially formed with a thin film layer, and in contact with the sample on the thin film layer; In a state in which the target sample to be measured is in contact, the light is transmitted to the light transmissive member at a plurality of angles so as to be totally reflected at the interface between the light transmissive member and the thin film layer, and is totally reflected at the interface. Distribution information indicating the light intensity distribution for each reflection angle of the P-polarized light beam is obtained for the reference sample and the target sample,
The light intensity distribution indicated by the first distribution information, which is the distribution information acquired when the reference sample is in contact with the thin film layer, and the distribution acquired when the target sample is in contact with the thin film layer Calculating the amount of difference from the light intensity distribution indicated by the second distribution information as information,
Based on the calculated difference amount, a reflection angle at which total reflection attenuation occurs in the light intensity distribution indicated by the first distribution information, and a reflection angle at which total reflection attenuation occurs in the light intensity distribution indicated by the second distribution information; Measuring method to derive the angular difference of.
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2006
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