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WO2016132793A1 - 検出方法および反応装置 - Google Patents

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WO2016132793A1
WO2016132793A1 PCT/JP2016/051343 JP2016051343W WO2016132793A1 WO 2016132793 A1 WO2016132793 A1 WO 2016132793A1 JP 2016051343 W JP2016051343 W JP 2016051343W WO 2016132793 A1 WO2016132793 A1 WO 2016132793A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tip
pipette
pipette tip
position information
pressure
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2016/051343
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
淳夫 岩下
野田　哲也
正貴 松尾
幸司 宮崎
祐也 庄司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2017500552A priority Critical patent/JP6638721B2/ja
Priority to US15/551,757 priority patent/US20180059130A1/en
Priority to EP16752182.2A priority patent/EP3260869A4/en
Publication of WO2016132793A1 publication Critical patent/WO2016132793A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1009—Characterised by arrangements for controlling the aspiration or dispense of liquids
    • G01N35/1011—Control of the position or alignment of the transfer device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • B01L3/0217—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N35/00594—Quality control, including calibration or testing of components of the analyser
    • G01N35/00613—Quality control
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    • G—PHYSICS
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    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143—Quality control, feedback systems
    • B01L2200/146—Employing pressure sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/148—Specific details about calibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics

Definitions

  • the present invention relates to a detection method for detecting the tip position of a pipette tip attached to a pipette nozzle for sucking or discharging a liquid.
  • the present invention also relates to a reaction apparatus for reacting two or more substances in the reaction chip using the pipette chip and a reaction chip having a storage unit for storing a liquid.
  • SPR surface plasmon resonance
  • a detection chip having a prism made of a dielectric material, a metal film disposed on the prism, and a flow path member that is disposed on the metal film and forms a liquid flow path is used.
  • a capturing body for capturing the substance to be detected is disposed on the metal film.
  • the flow path member has an injection part for injecting a liquid such as a specimen containing a substance to be detected into the liquid flow path, and a discharge part for discharging the liquid from the liquid flow path.
  • the inlet of the inlet and the outlet of the outlet are formed in a complementary shape with respect to the tip of the pipette tip.
  • the tip of the pipette tip when the tip of the pipette tip is inserted into the inlet or outlet, the tip of the pipette tip and the inlet or outlet are fitted. Thereby, the tip of the pipette tip is arranged at a fixed position with respect to the bottom surface of the liquid channel, and the amount of liquid in the liquid channel can be controlled with high accuracy.
  • the tip of the pipette chip is arranged near the flow path in the detection chip or the bottom of the well.
  • the liquid is repeatedly sucked into the pipette tip and discharged out of the pipette tip.
  • it is necessary to accurately control the positional relationship between the liquid channel or the bottom of the well and the tip of the pipette tip.
  • the liquid in the liquid flow path or well in the liquid removal step The remaining amount needs to be kept to a minimum and constant. Also in this case, it is necessary to control the position of the tip of the pipette tip with high accuracy.
  • a detection method is a detection method for detecting a tip position of a pipette tip attached to a pipette nozzle for sucking or discharging a liquid
  • a reaction apparatus uses a pipette tip attached to a pipette nozzle and a reaction tip having an accommodating portion for accommodating a liquid.
  • An air pressure sensor that measures the air pressure in the pipette tip, and includes a position information acquisition unit that acquires position information of a tip of the pipette tip, and a pipette moving unit that moves the pipette, and the position information acquisition unit includes:
  • the pipette moving part changes the distance between the tip of the pipette tip and the solid first reference part, and the pipette moves forward.
  • the first position information of the tip of the pipette tip with respect to the first reference portion is acquired by measuring the change in air pressure in the pipette tip when gas is sucked or discharged from the tip of the pipette tip.
  • the pipette moving unit moves the pipette based on the first position information in order to cause two or more substances to react in the reaction chip after the position information acquiring unit acquires the first position information.
  • the position of the tip of the pipette tip is accurately controlled without increasing the manufacturing cost of the pipette tip and the reaction tip (accommodating tip), thereby increasing the amount of liquid in the reaction tip (accommodating tip).
  • the accuracy can be controlled.
  • the presence or amount of a substance to be detected can be detected with high accuracy.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the SPFS apparatus according to the first embodiment.
  • 2A to 2C are diagrams showing the configuration of the detection chip.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of another form of the detection chip.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the SPFS apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5A is a flowchart showing the contents of the process of acquiring the first position information
  • FIG. 5B is a flowchart showing the contents of the process of acquiring the second position information.
  • FIG. 6A is a diagram showing a partial configuration of the SPFS apparatus according to Embodiment 2
  • FIG. 6B is a flowchart showing the contents of the process of acquiring the first position information in Embodiment 2.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the SPFS apparatus according to the first embodiment.
  • 2A to 2C are diagrams showing the configuration of the detection chip.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of another
  • FIG. 7A is a diagram showing a partial configuration of the SPFS apparatus according to Embodiment 3
  • FIG. 7B is a flowchart showing the contents of the process of acquiring the first position information in Embodiment 3.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a partial configuration of the SPFS apparatus according to the fourth embodiment
  • FIG. 8B is a flowchart illustrating the content of the process of acquiring the first position information in the fourth embodiment.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating a partial configuration of the SPFS apparatus according to the fifth embodiment
  • FIG. 9B is a flowchart illustrating the contents of the process of acquiring the first position information in the fifth embodiment.
  • FIG. 10A is a schematic diagram for explaining the experimental apparatus, and FIG.
  • FIG. 10B is a flowchart showing the contents of the process of Experiment 1.
  • FIG. FIG. 11 is a schematic graph showing the relationship between the elapsed time when the pressure is detected by the air pressure sensor and the output value of the air pressure sensor.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the distance from the bottom of the flow path of the pipette tip and the amount of remaining liquid in the flow path.
  • SPFS apparatus surface plasmon excitation enhanced fluorescence analyzer
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a surface plasmon excitation enhanced fluorescence analyzer (SPFS apparatus) 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • SPFS apparatus surface plasmon excitation enhanced fluorescence analyzer
  • the SPFS device (reaction device) 100 includes a liquid feeding unit 110 including a pipette 111 and a pipette moving unit 112, a transport unit 120 including a tip holder 121, a position information acquisition unit 130, a light The irradiation unit 140, the light detection unit 150, and the control unit 160 are included.
  • the SPFS device 100 is used in a state where the detection chip (accommodating chip, reaction chip) 10 is mounted on the chip holder 121. Therefore, the detection chip 10 will be described first, and then each component of the SPFS device 100 will be described.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the detection chip 10.
  • 2A is a plan view of the detection chip 10
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 2A
  • FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another form of the detection chip 10.
  • the detection chip 10 includes a prism 20 including an incident surface 21, a film formation surface 22 and an output surface 23, a metal film 30, a flow path including a reaction region 41 and a reagent storage region 42. And a lid 40.
  • the metal film 30 and the flow path lid 40 are disposed on the film formation surface 22 of the prism 20.
  • the prism 20, the metal film 30, and the channel lid 40 form a channel 60 (accommodating portion) through which liquid flows.
  • the flow path 60 is disposed directly or via the metal film 30 on the film formation surface 22 of the prism 20.
  • the detection chip 10 may be a reusable chip or a disposable chip. In the present embodiment, the detection chip 10 is a disposable chip.
  • liquid flowing in the flow path 60 examples include a specimen (for example, blood, serum, plasma, urine, nasal fluid, saliva, semen, etc.) containing a substance to be detected, and a capturing body labeled with a fluorescent substance. Labeling solution, washing solution, etc. are included.
  • the prism 20 is made of an insulator that is transparent to the excitation light ⁇ . As described above, the prism 20 has the entrance surface 21, the film formation surface 22, and the exit surface 23. The incident surface 21 allows the excitation light ⁇ from the light irradiation unit 140 to enter the prism 20. A metal film 30 is disposed on the film formation surface 22. In the present embodiment, the excitation light ⁇ incident on the inside of the prism 20 is applied to the metal film 30 where the substance to be detected is captured. The excitation light ⁇ is reflected on the back surface of the metal film 30 to become reflected light ⁇ . More specifically, the excitation light ⁇ is reflected at the interface (deposition surface 22) between the prism 20 and the metal film 30 to become reflected light ⁇ . The emission surface 23 emits the reflected light ⁇ to the outside of the prism 20.
  • the shape of the prism 20 is not particularly limited.
  • the prism 20 is a pillar having a trapezoidal bottom surface.
  • the surface corresponding to one base of the trapezoid is the film formation surface 22, the surface corresponding to one leg is the incident surface 21, and the surface corresponding to the other leg is the emission surface 23.
  • the trapezoid serving as the bottom surface is preferably an isosceles trapezoid. Thereby, the entrance surface 21 and the exit surface 23 are symmetric, and the S wave component of the excitation light ⁇ is less likely to stay in the prism 20.
  • the incident surface 21 is formed so that the excitation light ⁇ does not return to the light irradiation unit 140.
  • the light source of the excitation light ⁇ is a laser diode (hereinafter also referred to as “LD”)
  • LD laser diode
  • the angle of the incident surface 21 is set so that the excitation light ⁇ does not enter the incident surface 21 perpendicularly in the scanning range centered on the enhancement angle.
  • the “enhancement angle” means scattered light having the same wavelength as the excitation light ⁇ emitted above the detection chip 10 when the incident angle of the excitation light ⁇ with respect to the metal film 30 is scanned (hereinafter referred to as “plasmon scattered light”). This means the angle of incidence when the amount of ⁇ is maximized.
  • the angle between the incident surface 21 and the film formation surface 22 and the angle formed between the film formation surface 22 and the emission surface 23 are both about 80 °.
  • the enhancement angle is generally determined by the design of the detection chip 10.
  • the design factors are the refractive index of the prism 20, the refractive index of the metal film 30, the film thickness of the metal film 30, the extinction coefficient of the metal film 30, the wavelength of the excitation light ⁇ , and the like.
  • the enhancement angle is shifted by the substance to be detected trapped on the metal film 30, but the amount is less than several degrees.
  • the prism 20 has a considerable amount of birefringence.
  • the material of the prism 20 include insulating resin and glass.
  • the material of the prism 20 is preferably a resin having a refractive index of 1.4 to 1.6 and a small birefringence.
  • the metal film 30 is disposed so as to be exposed to at least a part of the flow path 60 on the film formation surface 22 of the prism 20.
  • the metal film 30 causes an interaction (SPR) between the photon of the excitation light ⁇ incident on the film formation surface 22 under total reflection conditions and the free electrons in the metal film 30, and is locally on the surface of the metal film 30.
  • SPR interaction
  • In-situ light commonly referred to as “evanescent light” or “near-field light” can be generated.
  • the material of the metal film 30 is not particularly limited as long as it is a metal capable of generating SPR.
  • Examples of the material of the metal film 30 include gold, silver, copper, aluminum, and alloys thereof.
  • the metal film 30 is a gold thin film.
  • the method for forming the metal film 30 is not particularly limited. Examples of the method for forming the metal film 30 include sputtering, vapor deposition, and plating.
  • the thickness of the metal film 30 is not particularly limited, but is preferably in the range of 30 to 70 nm.
  • a capturing body for capturing a substance to be detected is fixed on the surface of the metal film 30.
  • the substance to be detected can be selectively detected.
  • the capturing body is uniformly fixed to a predetermined region on the metal film 30.
  • the region where the capturing body is fixed serves as a reaction field where a primary reaction and a secondary reaction described later occur.
  • the capturing body fixed to the metal film 30 is exposed in the flow path 60.
  • the type of capturing body is not particularly limited as long as it can capture the substance to be detected.
  • the capturing body is an antibody or a fragment thereof that can specifically bind to the substance to be detected.
  • the channel lid 40 is disposed on the film formation surface 22.
  • the flow path lid 40 has the reaction region 41 and the reagent storage region 42.
  • the reaction region 41 is a region for performing a primary reaction and a secondary reaction described later.
  • the reagent storage area 42 is an area in which a labeling solution used for the secondary reaction, a cleaning solution used for cleaning after each reaction, and the like are stored.
  • a flow channel groove 43 serving as a flow channel (accommodating portion) 60 is formed on the back surface of the reaction region 41 in the flow channel lid 40.
  • a first through hole 44 serving as the injection portion 70 and a second through hole 45 serving as the storage portion 80 are opened on the front surface and the back surface of the reaction region 41, respectively.
  • Both ends of the flow channel 43 are connected to the first through hole 44 and the second through hole 45, respectively.
  • a concave portion (accommodating portion) 46 opened on the surface is formed in the reagent storage area 42.
  • the number of the recessed parts 46 is not specifically limited. In the present embodiment, the number of recesses 46 is two.
  • a labeling solution used for the secondary reaction, a cleaning solution, and the like are stored in the recess 46.
  • the channel groove 43, the first through hole 44, and the second through hole 45 become the channel 60, the injection unit 70, and the storage unit 80, respectively, by stacking the prism 20, the metal film 30, and the channel lid 40 in this order. .
  • the channel lid 40 is preferably made of a material that is transparent to the fluorescence ⁇ emitted from the metal film 30 and the plasmon scattered light ⁇ .
  • An example of the material of the flow path lid 40 includes a resin.
  • the flow path cover 40 may be formed of an opaque material as long as the portion from which the fluorescent ⁇ and the plasmon scattered light ⁇ are extracted is transparent to the fluorescent ⁇ and the plasmon scattered light ⁇ .
  • the channel lid 40 is bonded to the prism 20 or the metal film 30 by, for example, adhesion using a double-sided tape or an adhesive, laser welding, ultrasonic welding, or pressure bonding using a clamp member.
  • the detection chip 10 ′ may have a well 60 ′ instead of the flow path 60.
  • liquid is injected or removed from the opening of the well (housing portion) 60 ′.
  • the excitation light ⁇ enters the prism 20 at the incident surface 21.
  • the excitation light ⁇ that has entered the prism 20 is applied to the metal film 30 at a total reflection angle (an angle at which SPR occurs).
  • a total reflection angle an angle at which SPR occurs.
  • This localized field light excites a fluorescent substance that labels the substance to be detected present on the metal film 30 and emits fluorescence ⁇ .
  • the SPFS device 100 detects the presence or amount of the substance to be detected by measuring the amount of fluorescence ⁇ emitted from the fluorescent substance.
  • the SPFS device 100 includes the liquid feeding unit 110, the transport unit 120, the position information acquisition unit 130, the light irradiation unit 140, the light detection unit 150, and the control unit 160.
  • the detection chip 10 can be held by the chip holder 121 of the transport unit 120.
  • the liquid feeding unit 110 includes a pipette 111, a pipette moving unit 112, and a liquid feeding pump drive mechanism 113.
  • the liquid feeding unit 110 injects a specimen into the flow path 60 of the detection chip 10 held by the chip holder 121, or a liquid such as a labeling solution or a cleaning liquid stored in the reagent storage region 42 of the detection chip 10 in the reaction region. 41 in the channel 60. Further, the liquid feeding unit 110 also discharges the liquid from the flow path 60 and stirs the liquid in the flow path 60.
  • the liquid feeding unit 110 is used in a state where the pipette tip 170 is attached to the pipette nozzle 116 of the pipette 111. It should be noted that the pipette tip 170 is preferably replaceable from the viewpoint of preventing contamination of impurities.
  • the pipette 111 sucks the liquid when injecting the liquid into the flow path 60 or removing the liquid from the flow path 60.
  • the pipette 111 includes a syringe 114, a plunger 115 that can reciprocate inside the syringe 114, and a pipette nozzle 116 connected to the syringe 114. Further, the pipette 111 can quantitatively suck and discharge the liquid by the reciprocating motion of the plunger 115. Thereby, the pipette 111 can inject liquid into the flow path 60 or remove the liquid from the flow path 60. Moreover, the pipette 111 can stir the liquid in the flow path 60 by repeating suction and discharge of the liquid.
  • the pipette moving unit 112 moves the pipette nozzle 116 in order to suck liquid into the pipette tip 170 and discharge the liquid from the pipette tip 170.
  • the pipette moving unit 112 freely moves the pipette nozzle 116 in the axial direction (for example, the vertical direction) of the pipette nozzle 116.
  • the pipette moving unit 112 includes, for example, a solenoid actuator and a stepping motor.
  • the liquid feed pump drive mechanism 113 moves the plunger 115 to suck the external liquid into the pipette tip 170 or discharge the liquid inside the pipette tip 170 to the outside.
  • the liquid feed pump drive mechanism 113 includes a device for reciprocating the plunger 115 such as a stepping motor.
  • the stepping motor is preferable from the viewpoint of managing the remaining liquid amount of the detection chip 10 because it can manage the liquid feeding amount and the liquid feeding speed of the pipette 111.
  • the liquid feeding unit 110 sucks various liquids from the recess 46 and injects them into the flow channel 60 of the detection chip 10.
  • the reciprocating operation of the plunger 115 with respect to the syringe 114 is repeated, thereby liquid inside the flow channel 60 in the detection chip 10.
  • Reciprocates, and the liquid in the flow path 60 is agitated.
  • the liquid in the channel 60 is again sucked by the pipette 111 and discharged to a waste liquid tank or the like not shown.
  • reaction with various liquids, washing, and the like can be performed, and a detection target substance labeled with a fluorescent substance can be arranged in the reaction field in the flow path 60.
  • the transport unit 120 transports the detection chip 10 to the detection position or the liquid feeding position, and holds the detection chip 10.
  • the “detection position” is a position where the light irradiation unit 140 irradiates the detection chip 10 with the excitation light ⁇ , and the light detection unit 150 detects the fluorescence ⁇ or the plasmon scattered light ⁇ generated accordingly.
  • the “liquid feeding position” is a position where the liquid feeding unit 110 injects liquid into the flow channel 60 of the detection chip 10 or removes the liquid in the flow channel 60 of the detection chip 10.
  • the transport unit 120 includes a chip holder 121 and a transport stage 122.
  • the chip holder 121 is fixed to the transfer stage 122 and holds the detection chip 10 in a detachable manner.
  • the shape of the chip holder 121 is not particularly limited as long as it can hold the detection chip 10 and does not interfere with the optical paths of the excitation light ⁇ , fluorescence ⁇ , and plasmon scattered light ⁇ .
  • the shape of the chip holder 121 is configured so that the detection chip 10 can be held with the flow path lid 40 interposed therebetween.
  • the transfer stage 122 moves the chip holder 121 in one direction and in the opposite direction (left and right direction on the paper surface of FIG. 1).
  • the transport stage 122 also has a shape that does not interfere with the optical paths of the excitation light ⁇ , fluorescence ⁇ , and plasmon scattered light ⁇ .
  • the transfer stage 122 is driven by, for example, a stepping motor.
  • the position information acquisition unit 130 acquires first position information (hereinafter also simply referred to as “first position information”) regarding the position of the tip of the pipette tip 170 with respect to the solid first reference unit 180a.
  • the position information acquisition unit 130 includes an air pressure sensor 131.
  • the air pressure sensor 131 is connected between the pipette nozzle 116 and the syringe 114.
  • the type of the air pressure sensor 131 is not particularly limited as long as the air pressure (pressure) in the pipette tip 170 can be measured. Examples of the type of the air pressure sensor 131 include a mechanical sensor using a Bourdon tube, an electronic sensor using a semiconductor, and the like.
  • the first position information is the air pressure in the pipette tip 170 when gas is sucked or discharged from the tip of the pipette tip 170 by changing the distance between the tip of the pipette tip 170 and the first reference portion 180a. Is obtained by measuring the change in the air pressure sensor 131. More specifically, first, the first pressure in the pipette tip 170 when gas is sucked or discharged from the tip of the pipette tip 170 with the tip of the pipette tip 170 separated from the solid first reference portion 180a. Measure.
  • the “first reference portion” means a reference position of the tip of the pipette tip 170 with respect to the solid.
  • the first reference unit 180a is not particularly limited as long as it is solid and its position is specified with high accuracy, and may be a part of the detection chip 10 or a part of the SPFS device 100. Also good.
  • Examples of the first reference portion 180a included in the detection chip 10 include the channel cover 40, the seal 50 (see FIG. 9A), the prism 20 (the bottom surface of the channel 60), and the like.
  • examples of the first reference unit 180a included in the SPFS apparatus 100 include a transfer stage 122, a chip holder 121, and a placement surface (a portion located below the pipette nozzle 116) on which the transfer stage 122 is arranged in the transfer unit 120. It may be.
  • the suction or discharge of the gas at the tip of the pipette tip 170 may be performed continuously or intermittently.
  • the gas is also discharged when measuring the second pressure.
  • the gas is sucked when the first pressure is measured, the gas is sucked also when the second pressure is measured.
  • the position information acquisition unit 130 can also acquire second position information (hereinafter also simply referred to as “second position information”) regarding the position of the tip of the pipette tip 170 with respect to the liquid second reference unit 180b.
  • the second position information includes a change in the distance between the tip of the pipette tip 170 and the second reference portion 180b to indicate a change in the air pressure in the pipette tip 170 when the gas is sucked or discharged from the tip of the pipette tip 170. It is acquired by measuring by.
  • the tip position of the pipette tip 170 with respect to the second reference portion 180b is detected based on the difference between the third pressure and the fourth pressure.
  • the “second reference portion” means a reference position of the tip of the pipette tip 170 with respect to the liquid.
  • the second reference portion 180b is not particularly limited as long as it is a liquid and its position is specified with high accuracy.
  • Examples of the second reference portion 180b include the liquid level of the liquid stored in the recess 46, the liquid level of the liquid in the flow path 60, and the like.
  • the suction or discharge of the gas at the tip of the pipette tip 170 may be performed continuously or intermittently.
  • the air pressure (first pressure and second pressure) of the gas sucked or discharged from the tip of the pipette tip 170 in the operation for acquiring the first position information is changed from the tip of the pipette tip 170 in the operation for acquiring the second position information. It is preferable that the pressure is different from the air pressure (third pressure and fourth pressure) of the gas to be sucked or discharged.
  • the position information acquisition unit 130 acquires the first position information and the second position information
  • the pipette 111 sucks gas from the tip of the pipette tip 170, an operation for acquiring the first position information.
  • the air pressures (first pressure and second pressure) of the gas sucked from the tip of the pipette tip 170 in the above are the air pressures (third pressure and fourth pressure) of the gas sucked from the tip of the pipette tip 170 in the operation of acquiring the second position information. Pressure). Further, when the position information acquisition unit 130 acquires the first position information and the second position information, when the pipette 111 discharges gas from the tip of the pipette tip 170, the pipette tip in the operation of acquiring the first position information.
  • the air pressures (first pressure and second pressure) of the gas discharged from the tip of 170 are larger than the air pressures (third pressure and fourth pressure) of the gas discharged from the tip of the pipette tip 170 in the operation of acquiring the second position information.
  • the absolute values of the gas air pressures (first pressure and second pressure) in the operation for acquiring the first position information are the gas air pressures (third pressure and fourth pressure) in the operation for acquiring the second position information. ) Is greater than the absolute value.
  • the light irradiation unit 140 irradiates the excitation light ⁇ toward the incident surface 21 of the detection chip 10 held by the chip holder 121. At the time of measuring the fluorescence ⁇ or the plasmon scattered light ⁇ , the light irradiation unit 140 emits only the P wave toward the incident surface 21 so that the incident angle with respect to the metal film 30 is an angle that causes SPR. .
  • the “excitation light” is light that directly or indirectly excites the fluorescent material.
  • the excitation light ⁇ is light that generates localized field light on the surface of the metal film 30 that excites the fluorescent material when the metal film 30 is irradiated through the prism 20 at an angle at which SPR occurs.
  • the light irradiation unit 140 includes a light source unit 141, an angle adjustment mechanism 142, and a light source control unit 143.
  • the light source unit 141 emits the collimated excitation light ⁇ having a constant wavelength and light amount so that the shape of the irradiation spot on the back surface of the metal film 30 is substantially circular.
  • the light source unit 141 includes, for example, a light source of excitation light ⁇ , a beam shaping optical system, an APC mechanism, and a temperature adjustment mechanism (all not shown).
  • the type of the light source is not particularly limited, and is, for example, a laser diode (LD).
  • Other examples of light sources include light emitting diodes, mercury lamps, and other laser light sources.
  • the light emitted from the light source is not a beam, the light emitted from the light source is converted into a beam by a lens, a mirror, a slit, or the like.
  • the light emitted from the light source is not monochromatic light, the light emitted from the light source is converted into monochromatic light by a diffraction grating or the like.
  • the light emitted from the light source is not linearly polarized light, the light emitted from the light source is converted into linearly polarized light by a polarizer or the like.
  • the beam shaping optical system includes, for example, a collimator, a band pass filter, a linear polarization filter, a half-wave plate, a slit, and a zoom means.
  • the beam shaping optical system may include all of these or a part thereof.
  • the collimator collimates the excitation light ⁇ emitted from the light source.
  • the band-pass filter turns the excitation light ⁇ emitted from the light source into narrowband light having only the center wavelength. This is because the excitation light ⁇ from the light source has a slight wavelength distribution width.
  • the linear polarization filter turns the excitation light ⁇ emitted from the light source into completely linearly polarized light.
  • the half-wave plate adjusts the polarization direction of the excitation light ⁇ so that the P-wave component is incident on the metal film 30.
  • the slit and zoom means adjust the beam diameter, contour shape, and the like of the excitation light ⁇ so that the shape of the irradiation spot on the back surface of the metal film 30 is a circle of a predetermined size.
  • the APC mechanism controls the light source so that the output of the light source is constant. More specifically, the APC mechanism detects the amount of light branched from the excitation light ⁇ with a photodiode (not shown) or the like.
  • the APC mechanism controls the input energy by a regression circuit, thereby controlling the output of the light source to be constant.
  • the angle adjustment mechanism 142 adjusts the incident angle of the excitation light ⁇ with respect to the metal film 30 (the interface between the prism 20 and the metal film 30 (film formation surface 22)). In order to irradiate the excitation light ⁇ at a predetermined incident angle toward a predetermined position of the metal film 30 via the prism 20, the angle adjustment mechanism 142 relatively places the optical axis of the excitation light ⁇ and the chip holder 121. Rotate.
  • the angle adjusting mechanism 142 rotates the light source unit 141 around an axis (axis perpendicular to the paper surface of FIG. 1) orthogonal to the optical axis of the excitation light ⁇ .
  • the position of the rotation axis is set so that the position of the irradiation spot on the metal film 30 hardly changes even when the incident angle is scanned.
  • the angle at which the amount of plasmon scattered light ⁇ is maximum is the enhancement angle.
  • High intensity fluorescence ⁇ can be measured by setting the incident angle of the excitation light ⁇ to the enhancement angle or an angle in the vicinity thereof.
  • the basic incident condition of the excitation light ⁇ is determined by the material and shape of the prism 20 of the detection chip 10, the film thickness of the metal film 30, the refractive index of the liquid in the flow channel 60, etc. The optimum incident condition varies slightly depending on the type and amount of the light and the shape error of the prism 20. For this reason, it is preferable to obtain an optimal enhancement angle for each measurement.
  • the light source control unit 143 controls various devices included in the light source unit 141 to control the emission of the excitation light ⁇ from the light source unit 141.
  • the light source control unit 143 includes, for example, a known computer or microcomputer including an arithmetic device, a control device, a storage device, an input device, and an output device.
  • the light detection unit 150 detects the amount of fluorescence ⁇ emitted from the vicinity of the surface of the metal film 30 on the flow path 60 side when the light irradiation unit 140 irradiates the metal film 30 of the detection chip 10 with the excitation light ⁇ . To do. Further, as necessary, the light detection unit 150 also detects plasmon scattered light ⁇ generated by irradiation of the excitation light ⁇ to the metal film 30.
  • the light detection unit 150 includes a light receiving unit 151, a position switching mechanism 152, and a sensor control unit 153.
  • the light receiving unit 151 is disposed in the normal direction to the surface of the metal film 30 of the detection chip 10.
  • the light receiving unit 151 includes a first lens 154, an optical filter 155, a second lens 156, and a light receiving sensor 157.
  • the first lens 154 is, for example, a condensing lens, and condenses light emitted from the metal film 30.
  • the second lens 156 is an imaging lens, for example, and forms an image of the light collected by the first lens 154 on the light receiving surface of the light receiving sensor 157.
  • the optical path between the first lens 154 and the second lens 156 is substantially parallel.
  • the optical filter 155 is disposed between the first lens 154 and the second lens 156.
  • the optical filter 155 guides only the fluorescence component to the light receiving sensor 157 and removes the excitation light component (plasmon scattered light ⁇ ) in order to detect the fluorescence ⁇ with a high S / N ratio.
  • Examples of the optical filter 155 include an excitation light reflection filter, a short wavelength cut filter, and a band pass filter.
  • the optical filter 155 is, for example, a filter including a multilayer film that reflects a predetermined light component, or a color glass filter that absorbs a predetermined light component.
  • the light receiving sensor 157 detects fluorescence ⁇ and plasmon scattered light ⁇ .
  • the light receiving sensor 157 has a high sensitivity capable of detecting weak fluorescence ⁇ from a very small amount of a substance to be detected.
  • the light receiving sensor 157 is, for example, a photomultiplier tube (PMT) or an avalanche photodiode (APD).
  • the position switching mechanism 152 switches the position of the optical filter 155 on or off the optical path in the light receiving unit 151. Specifically, when the light receiving sensor 157 detects the fluorescence ⁇ , the optical filter 155 is disposed on the optical path of the light receiving unit 151, and when the light receiving sensor 157 detects the plasmon scattered light ⁇ , the optical filter 155 is placed on the light receiving unit 151. Placed outside the optical path.
  • the sensor control unit 153 controls detection of an output value of the light receiving sensor 157, management of sensitivity of the light receiving sensor 157 based on the detected output value, change of sensitivity of the light receiving sensor 157 for obtaining an appropriate output value, and the like.
  • the sensor control unit 153 includes, for example, a known computer or microcomputer including an arithmetic device, a control device, a storage device, an input device, and an output device.
  • the controller 160 controls the liquid feed pump drive mechanism 113, the transport stage 122, the angle adjustment mechanism 142, the light source controller 143, the position switching mechanism 152, and the sensor controller 153.
  • the control unit 160 includes, for example, a known computer or microcomputer including an arithmetic device, a control device, a storage device, an input device, and an output device.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure of the SPFS apparatus 100.
  • FIG. 5A is a flowchart showing the contents of the step of obtaining the first position information (step S120 in FIG. 4), and
  • FIG. 5B shows the contents of the step of obtaining the second position information (step S130 in FIG. 4). It is a flowchart.
  • the primary antibody is immobilized on the metal film 30 as a capturing body.
  • first reference portion 180a is the bottom surface of the channel 60
  • second reference portion 180b is the liquid level of the liquid stored in the recess 46 (see FIG. 2B).
  • step S110 preparation for measurement is performed (step S110). Specifically, the detection chip 10 is prepared, and the detection chip 10 is installed in the chip holder 121 at the set position of the detection chip 10. A pipette tip 170 is attached to the tip of the pipette nozzle 116.
  • the first position information is acquired (step S120).
  • the first pressure in the pipette tip 170 is measured (step S121).
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 to move the tip of the pipette tip 170 directly above the bottom surface (first reference unit 180a) of the flow channel 60.
  • the controller 160 drives the liquid feed pump drive mechanism 113 to advance the plunger 115 relative to the syringe 114, and continuously pipes air out from the tip of the pipette tip 170, while pipetting with the air pressure sensor 131.
  • a first pressure in the chip 170 is measured.
  • the second pressure in the pipette tip 170 is measured (step S122).
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 to make the tip of the pipette tip 170 the bottom surface of the flow channel 60 (first reference unit 180a) rather than the step of measuring the first pressure (step S121). Move to the side.
  • the controller 160 drives the liquid feed pump drive mechanism 113 to advance the plunger 115 relative to the syringe 114, and continuously pipes air out from the tip of the pipette tip 170, while pipetting with the air pressure sensor 131. A second pressure in the chip 170 is measured.
  • step S123 the difference between the first pressure and the second pressure is obtained (step S123). Specifically, the control unit 160 obtains a difference between the first pressure and the second pressure by subtracting the second pressure (first pressure) from the first pressure (second pressure). At this time, the pipette moving unit 112 is driven until the difference between the first pressure and the second pressure becomes equal to or greater than a predetermined threshold, and the tip of the pipette tip 170 is moved to the bottom surface (first reference portion 180a) side of the flow channel 60. And the step of measuring the second pressure in the pipette tip 170 by the air pressure sensor 131 is repeated.
  • the controller 160 determines that the tip of the pipette tip 170 is close to the first reference portion 180a due to the difference between the first pressure and the second pressure, and the pipette tip with respect to the first reference portion 180a.
  • the position of the tip of 170 is detected. That is, the control unit 160 acquires the first position information of the tip of the pipette tip 170 with respect to the first reference unit 180a when the air pressure sensor 131 detects the air pressure.
  • the air pressure is continuously or intermittently expelled from the tip of the pipette tip 170, and the tip of the pipette tip 170 is brought close to the first reference portion 180a.
  • the air pressure in the pipette tip 170 may be measured by the sensor 131. In this case, the air pressure before moving the pipette tip 170 becomes the first pressure. Further, the air pressure in the pipette tip 170 measured by the air pressure sensor 131 while the tip of the pipette tip 170 is brought close to the first reference portion 180a becomes the second pressure. Even in this case, the first position information can be obtained with high accuracy.
  • the step of removing the cleaning liquid from the metal film 30 is performed after the first position information is acquired (step S120) and before the step of determining the incident angle of the excitation light ⁇ (step S140).
  • step S131 the third pressure in the pipette tip 170 is measured (step S131). Specifically, the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 to move the tip of the pipette tip 170 directly above the liquid level (second reference unit 180b) stored in the recess 46. Then, the controller 160 drives the liquid feed pump drive mechanism 113 to advance the plunger 115 relative to the syringe 114, and continuously pipes air out from the tip of the pipette tip 170, while pipetting with the air pressure sensor 131. A third pressure in the chip 170 is measured.
  • the fourth pressure in the pipette tip 170 is measured (step S132).
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 to measure the third pressure (step S131), and the liquid surface (first level) of the liquid stored in the recess 46 is more than the tip of the pipette tip 170. 2 Move to the reference part 180b) side.
  • the controller 160 drives the liquid feed pump drive mechanism 113 to advance the plunger 115 relative to the syringe 114, and continuously pipes air out from the tip of the pipette tip 170, while pipetting with the air pressure sensor 131. A fourth pressure in the chip 170 is measured.
  • step S133 the difference between the third pressure and the fourth pressure is obtained (step S133). Specifically, the control unit 160 obtains a difference between the third pressure and the fourth pressure by subtracting the fourth pressure (third pressure) from the third pressure (fourth pressure). And the control part 160 detects the position of the front-end
  • the air pressure is continuously and intermittently ejected from the tip of the pipette tip 170, and the tip of the pipette tip 170 is brought close to the second reference portion 180b.
  • the pressure in the pipette tip 170 may be measured by the sensor 131. In this case, the pressure before moving the pipette tip 170 is the third pressure. Further, the pressure in the pipette tip 170 measured by the air pressure sensor 131 while the tip of the pipette tip 170 is brought close to the second reference portion 180b becomes the fourth pressure. Even in this case, the second position information can be obtained with high accuracy.
  • the order of the step of acquiring the first position information (step S120) and the step of acquiring the second position information (step S130) is not limited to this. That is, after performing the process of acquiring the second position information (process S130), the process of acquiring the first position information (process S120) may be performed. In order to reduce the amount of remaining liquid on the metal film 30, it is preferable to obtain at least the first position information before sending the liquid onto the metal film 30. Further, in order to manage the amount of liquid adhering to the wall surface of the pipette tip 170, it is more preferable to acquire the second position information before sending the liquid.
  • the incident angle of the excitation light ⁇ is determined (step S140). Specifically, the control unit 160 operates the transfer stage 122 to move the detection chip 10 to the detection position. The controller 160 drives the sensor controller 153 to detect the plasmon scattered light ⁇ by the light receiving sensor 157 while driving the angle adjusting mechanism 142 to scan the incident angle of the excitation light ⁇ .
  • the angle at which the amount of plasmon scattered light ⁇ is maximized is defined as the incident angle (enhancement angle) of the excitation light ⁇ .
  • step S150 the detection target substance in the specimen is reacted with the primary antibody (primary reaction; step S150).
  • the control unit 160 operates the transport stage 122 to move the container in which the specimen is stored directly below the pipette tip 170. Then, the tip of the pipette tip 170 is moved toward the container in which the specimen is stored, and the specimen is inhaled into the pipette tip 170.
  • the controller 160 operates the transfer stage 122 to move the detection chip 10 to the liquid feeding position. Then, the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 based on the first position information, moves the tip of the pipette tip 170 into the injection unit 70, and injects the specimen into the flow channel 60.
  • the specimen is removed from the flow path 60.
  • the tip of the pipette tip 170 is brought close to the bottom surface of the flow channel 60 based on the first position information. Then, the sample is removed from the flow path 60 by inhaling the sample into the pipette tip 170.
  • the container in which the specimen is stored may be disposed on the detection chip 10.
  • an accommodation hole for accommodating the container is formed in the flow path lid 40 of the detection chip 10.
  • the types of the specimen and the substance to be detected are not particularly limited.
  • the specimen include body fluids such as blood, serum, plasma, urine, nasal fluid, saliva, semen, and diluted solutions thereof.
  • substances to be detected include nucleic acids (such as DNA and RNA), proteins (such as polypeptides and oligopeptides), amino acids, carbohydrates, lipids, and modified molecules thereof.
  • the specimen may be reciprocated in the flow path 60 in the primary reaction (step S150).
  • the tip of the pipette tip 170 is brought close to the bottom surface of the flow channel 60 based on the first position information.
  • the plunger 115 is reciprocated while the position of the tip of the pipette tip 170 is fixed.
  • the sample can be reciprocated in the flow path 60 by repeatedly inhaling and discharging the sample with the pipette tip 170.
  • the sample is removed from the flow channel 60 by inhaling the sample into the pipette tip 170.
  • the metal film 30 is cleaned with a cleaning solution such as a buffer solution.
  • the controller 160 moves the tip of the pipette tip 170 toward the cleaning liquid in the recess 46 and causes the cleaning liquid to be sucked into the pipette tip 170.
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 based on the second position information, moves the tip of the pipette tip 170 into the injection unit 70, and injects the cleaning liquid into the flow channel 60.
  • the washing liquid containing the substance that has not bound to the primary antibody is removed from the flow path 60.
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 to move the tip of the pipette tip 170 to the injection unit 70.
  • the tip of the pipette tip 170 is brought close to the bottom surface of the channel 60 to remove the cleaning liquid from the channel 60.
  • the tip of the pipette tip 170 is brought close to the prism 20 (metal film 30) based on the first position information, the amount of liquid remaining in the flow path 60 can be minimized.
  • the position of the tip of the pipette tip 170 when removing the cleaning liquid is preferably the same as the position of the tip of the pipette tip 170 in the step of removing the specimen from the flow path 60. Thereby, the amount of liquid remaining in the flow path 60 can be made constant.
  • the target substance captured on the metal film 30 is labeled with a fluorescent substance (secondary reaction; step S160).
  • the control unit 160 moves the tip of the pipette tip 170 toward the concave portion 46 in which a liquid (labeling liquid) containing a capturing body labeled with a fluorescent substance is stored, and labels the pipette tip 170 in the pipette tip 170. Inhale fluid.
  • the second position information is specified with high accuracy, the distance between the tip of the pipette tip 170 and the surface of the labeling liquid and the distance between the tip of the pipette tip 170 and the bottom surface of the recess 46 are also high. It can be detected accurately.
  • the labeling solution can be appropriately inhaled into the pipette tip 170.
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 to move the tip of the pipette tip 170 into the injection unit 70 based on the first position information, and injects the labeling solution into the flow channel 60.
  • the detection target substance captured on the metal film 30 is labeled with a fluorescent substance by an antigen-antibody reaction.
  • the labeling liquid in the flow path 60 is removed, and the inside of the flow path 60 is cleaned with a cleaning liquid.
  • the position of the tip of the pipette tip 170 when removing the labeling liquid in the channel 60 is positioned based on the first position information described above. As a result, the amount of liquid remaining in the flow path 60 can be kept to a minimum and constant.
  • step S150 the order of the primary reaction (step S150) and the secondary reaction (step S160) is not limited to this.
  • a liquid containing these complexes may be provided on the metal film 30 after the substance to be detected is bound to the secondary antibody.
  • the specimen and the labeling solution may be provided on the metal film 30 at the same time.
  • a substance to be detected is detected (step S170).
  • the control unit 160 operates the transfer stage 122 to move the detection chip 10 to the detection position.
  • the sensor control unit 153 is driven to drive the metal film 30 (while the light source control unit 143 is driven to irradiate the excitation light ⁇ at a predetermined position of the metal film 30 with the incident angle (enhancement angle) determined in step S120.
  • the light receiving sensor 157 is controlled so as to detect the intensity of the fluorescence ⁇ emitted from the surface of the metal film 30 and the vicinity thereof.
  • control part 160 may measure a blank value before a secondary reaction (process S160).
  • the excitation light ⁇ is irradiated onto the metal film 30 at an enhancement angle, and the detection value of the light receiving sensor 157 is set as a blank value.
  • the amount of fluorescence ⁇ indicating the amount of the substance to be detected in the sample is calculated by subtracting the blank value from the detected value of fluorescence ⁇ .
  • the SPFS device 100 since the SPFS device 100 according to the present embodiment operates the pipette tip 170 based on the first position information related to the position of the tip of the pipette tip 170, the tip of the pipette tip 170 can be accurately detected.
  • the position can be controlled.
  • the precision of a detection result can be improved by making constant the residual liquid amount in the flow path 60.
  • the first reference portion 180a is used as the bottom surface of the flow channel 60, and the operation with respect to the bottom surface of the flow channel 60 is required to have the highest accuracy.
  • the tip of the pipette tip 170 can be controlled with higher accuracy than 5.
  • the SPFS device according to the second embodiment is different from the SPFS device 100 according to the first embodiment in the first reference unit 180a. Therefore, the same components as those of the SPFS device 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different portions are mainly described.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a partial configuration of the SPFS apparatus according to the second embodiment.
  • the first reference portion 180a in the second embodiment is the top surface of the detection chip (accommodating chip) 10.
  • the first position information of the tip of the pipette tip 170 is acquired from the tip of the pipette tip 170 in a state where the tip of the pipette tip 170 is separated from the solid first reference portion 180a (the top surface of the detection tip 10).
  • the first pressure in the pipette tip 170 when the gas is sucked or discharged is measured.
  • the first position information of the tip of the pipette tip 170 with respect to the first reference portion 180a is acquired.
  • FIG. 6B is a flowchart showing the contents of the process of acquiring the first position information in the second embodiment.
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 to start the tip of the pipette tip 170. Is moved directly above the top surface of the detection chip 10 (first reference portion 180a). Then, the controller 160 drives the liquid feed pump drive mechanism 113 to advance the plunger 115 relative to the syringe 114, and continuously pipes air out from the tip of the pipette tip 170, while pipetting with the air pressure sensor 131. The first pressure in the chip 170 is measured (step S221).
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 so that the tip of the pipette tip 170 is positioned on the top surface of the detection tip 10 (first reference unit 180a) rather than the step of measuring the first pressure (step S221). ) Move to the side. Then, the controller 160 drives the liquid feed pump drive mechanism 113 to advance the plunger 115 relative to the syringe 114, and continuously pipes air out from the tip of the pipette tip 170, while pipetting with the air pressure sensor 131. A second pressure in the chip 170 is measured.
  • a difference between the first pressure and the second pressure is obtained (step S223).
  • the control unit 160 obtains a difference between the first pressure and the second pressure by subtracting the second pressure (first pressure) from the first pressure (second pressure).
  • the control part 160 acquires the 1st position information of the front-end
  • the SPFS device according to the second embodiment has the same effects as the SPFS device 100 according to the first embodiment.
  • the SPFS device according to the third embodiment is different from the SPFS device 100 according to the first embodiment in the first reference unit 180a. Therefore, the same components as those of the SPFS device 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different portions are mainly described.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating a partial configuration of the SPFS apparatus according to the third embodiment.
  • the first reference unit 180a in the third embodiment is a part of the transport stage 122 that transports the detection chip.
  • the first position information of the tip of the pipette tip 170 is acquired from the tip of the pipette tip 170 in a state where the tip of the pipette tip 170 is separated from the solid first reference portion 180a (a part of the transport stage 122).
  • the first pressure in the pipette tip 170 when the gas is sucked or discharged is measured.
  • the second pressure in the pipette tip 170 is measured when gas is sucked or discharged from the tip of the pipette tip 170 in a state where the tip of the pipette tip 170 and the first reference portion 180a are brought close to each other. Finally, based on the difference between the first pressure and the second pressure, the first position information of the tip of the pipette tip 170 with respect to the first reference portion 180a is acquired.
  • FIG. 7B is a flowchart showing the contents of the process of acquiring the first position information in the third embodiment.
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 to start the tip of the pipette tip 170. Is moved directly above the transfer stage 122 (reference unit 180). Then, the controller 160 drives the liquid feed pump drive mechanism 113 to advance the plunger 115 relative to the syringe 114, and continuously pipes air out from the tip of the pipette tip 170, while pipetting with the air pressure sensor 131. The first pressure in the chip 170 is measured (step S321).
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 to move the tip of the pipette tip 170 to the transport stage 122 (reference unit 180) side with respect to the step of measuring the first pressure (step S321). .
  • the controller 160 drives the liquid feed pump drive mechanism 113 to advance the plunger 115 relative to the syringe 114, and continuously pipes air out from the tip of the pipette tip 170, while pipetting with the air pressure sensor 131.
  • a second pressure in the chip 170 is measured.
  • a difference between the first pressure and the second pressure is obtained (step S323).
  • the control unit 160 obtains a difference between the first pressure and the second pressure by subtracting the second pressure (first pressure) from the first pressure (second pressure).
  • the control part 160 acquires the 1st position information of the front-end
  • the SPFS device according to the third embodiment has the same effects as the SPFS device 100 according to the first embodiment.
  • the SPFS device according to the fourth embodiment is different from the SPFS device 100 according to the first embodiment in the first reference unit 180a. Therefore, the same components as those of the SPFS device 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different portions are mainly described.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a partial configuration of the SPFS apparatus according to the fourth embodiment.
  • the first reference portion 180a in the fourth embodiment is a part of the arrangement surface 650 on which the conveyance stage 122 that conveys the detection chip 10 that holds the detection chip is arranged.
  • the first position information of the tip of the pipette tip 170 is acquired from the tip of the pipette tip 170 in a state where the tip of the pipette tip 170 is separated from the solid first reference portion 180a (a part of the arrangement surface 650).
  • the first pressure in the pipette tip 170 when the gas is sucked or discharged is measured.
  • the second pressure in the pipette tip 170 is measured when gas is sucked or discharged from the tip of the pipette tip 170 in a state where the tip of the pipette tip 170 and the first reference portion 180a are brought close to each other. Finally, based on the difference between the first pressure and the second pressure, the first position information of the tip of the pipette tip 170 with respect to the first reference portion 180a is acquired.
  • FIG. 8B is a flowchart showing the contents of the process of acquiring the first position information in the fourth embodiment.
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 to start the tip of the pipette tip 170. Is moved directly above a part of the placement surface 650 (reference portion 180). Then, the controller 160 drives the liquid feed pump drive mechanism 113 to advance the plunger 115 relative to the syringe 114, and continuously pipes air out from the tip of the pipette tip 170, while pipetting with the air pressure sensor 131. The first pressure in the chip 170 is measured (step S421).
  • the second pressure in the pipette tip 170 is measured (step S422).
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 so that the tip of the pipette tip 170 is positioned closer to the part of the arrangement surface 650 (reference unit 180) side than the step of measuring the first pressure (step S421). Move to.
  • the controller 160 drives the liquid feed pump drive mechanism 113 to advance the plunger 115 relative to the syringe 114, and continuously pipes air out from the tip of the pipette tip 170, while pipetting with the air pressure sensor 131. A second pressure in the chip 170 is measured.
  • a difference between the first pressure and the second pressure is obtained (step S423).
  • the control unit 160 obtains a difference between the first pressure and the second pressure by subtracting the second pressure (first pressure) from the first pressure (second pressure). Then, when the difference between the first pressure and the second pressure is generated, the first position information of the tip of the pipette tip 170 with respect to the reference unit 180 is acquired.
  • the SPFS device according to the fourth embodiment has the same effects as the SPFS device 100 according to the first embodiment.
  • the SPFS device according to the fifth embodiment is different from the SPFS device 100 according to the first embodiment in the first reference unit 180a. Therefore, the same components as those of the SPFS device 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different portions are mainly described.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating a partial configuration of the SPFS apparatus according to the fifth embodiment.
  • the first reference portion 180a in the fifth embodiment is a seal 50 of the detection chip 10.
  • the detection chip 10 according to the fifth embodiment includes a prism 20, a metal film 30, a channel lid 40, and a seal 50.
  • the seal 50 closes all the openings of the injection part 70, the storage part 80, and the four recesses 46.
  • the acquisition of the first position information of the tip of the pipette tip 170 is performed by first letting the gas from the tip of the pipette tip 170 with the tip of the pipette tip 170 and the solid first reference portion 180a (a part of the seal 50) separated. Measure the first pressure in the pipette tip 170 when aspirating or discharging. Then, the second pressure in the pipette tip 170 is measured when gas is sucked or discharged from the tip of the pipette tip 170 in a state where the tip of the pipette tip 170 and the first reference portion 180a are brought close to each other. Finally, based on the difference between the first pressure and the second pressure, the first position information of the tip of the pipette tip 170 with respect to the first reference portion 180a is acquired.
  • FIG. 9B is a flowchart showing the contents of the process of acquiring the first position information in the fifth embodiment.
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 to start the tip of the pipette tip 170. Is moved immediately above a part of the seal 50 (reference part 180). Then, the controller 160 drives the liquid feed pump drive mechanism 113 to advance the plunger 115 relative to the syringe 114, and continuously pipes air out from the tip of the pipette tip 170, while pipetting with the air pressure sensor 131. The first pressure in the chip 170 is measured (step S521).
  • the second pressure in the pipette tip 170 is measured (step S522).
  • the control unit 160 drives the pipette moving unit 112 to move the tip of the pipette tip 170 closer to a part of the seal 50 (reference unit 180) side than the step of measuring the first pressure (step S521). Move.
  • the controller 160 drives the liquid feed pump drive mechanism 113 to advance the plunger 115 relative to the syringe 114, and continuously pipes air out from the tip of the pipette tip 170, while pipetting with the air pressure sensor 131.
  • a second pressure in the chip 170 is measured.
  • step S523 the difference between the first pressure and the second pressure is obtained.
  • the control unit 160 obtains a difference between the first pressure and the second pressure by subtracting the second pressure (first pressure) from the first pressure (second pressure). Then, when the difference between the first pressure and the second pressure is generated, the first position information of the tip of the pipette tip 170 with respect to the reference unit 180 is acquired.
  • the SPFS device according to the fifth embodiment has the same effect as the SPFS device 100 according to the first embodiment.
  • an interference member for example, rubber or the like that interferes with the impact on the pipette tip 170 is used. ) May be arranged.
  • a gauge block (Mitutoyo Corporation) was used as the solid first reference portion 180a.
  • the pipette tip 170 was manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. (capacity: 300 ⁇ L).
  • As the air pressure sensor 131 a substrate type semiconductor pressure sensor (Freescale Semiconductor Japan Co., Ltd.) was used.
  • the flow rate of the gas discharged from the tip of the pipette tip 170 was 8.3 ⁇ L / sec.
  • FIG. 10A is a schematic diagram for explaining the experimental apparatus
  • FIG. 10B is a flowchart showing the contents of the process of Experiment 1.
  • FIG. FIG. 11 is a schematic graph showing the relationship between the elapsed time when the air pressure is detected by the air pressure sensor 131 and the output value of the air pressure sensor 131.
  • a pipette tip 170 was first attached (step S610). Specifically, the pipette tip 170 was attached to the pipette nozzle 116 arranged so that the axis of the pipette nozzle 116 was along the normal line to the surface of the gauge block 700.
  • step S620 gas was discharged from the tip of the pipette tip 170 (step S620). Specifically, the gas was discharged from the tip of the pipette tip 170 by advancing the plunger 115 relative to the syringe 114. At this time, the air pressure in the pipette tip 170 was monitored by the air pressure sensor 131.
  • the pipette tip 170 was moved (step S630). Specifically, the pipette moving unit 112 was driven to move the pipette tip 170 toward the gauge block 700. At this time, the air pressure in the pipette tip 170 was monitored by the air pressure sensor 131 while the gas was expelled from the tip of the pipette tip 170.
  • Table 1 shows the relationship between the movement distance of the pipette tip (see d in FIG. 10A) and the output value of the air pressure sensor 131. In Experiment 1, the same operation was performed three times (Tests 1 to 3).
  • Table 2 shows the relationship between the movement distance of the pipette tip (see d in FIG. 10A), the output value of the air pressure sensor 131, and the presence or absence of ink adhering to the tip of the pipette tip 170. In Experiment 2, the same operation was performed three times (Tests 4 to 6).
  • Table 3 shows the relationship between the movement distance of the pipette tip (see d in FIG. 10A) and the output value of the air pressure sensor 131. In Experiment 3, the same operation was performed three times (Tests 7 to 9).
  • the amount of residual liquid in the channel 60 increased.
  • the amount of the remaining liquid in the flow channel 60 is 6.5 ⁇ L or less from the viewpoint of measuring the target substance with high reliability.
  • the first reference portion 180a is used as the bottom surface of the flow channel 60 that requires the highest accuracy for the operation on the bottom surface of the flow channel 60, so that the first position information of the tip of the pipette tip 170 can be obtained with high accuracy. I was able to detect it. Further, the position of the tip of the pipette tip 170 can be controlled with high accuracy by using the first reference portion 180a as the bottom surface of the flow channel 60 where the most accurate operation is required for the bottom surface of the flow channel 60. It was suggested that the accuracy of the detection result can be improved by making the amount of the remaining liquid in the flow channel 60 constant.
  • the detection method and reaction apparatus according to the present invention can measure a substance to be detected with high reliability, for example. Therefore, it is expected to contribute to the development, spread and development of a very simple quantitative immunoassay system.

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Abstract

　検出方法は、ピペットチップの先端と固体の基準部とを離した状態で、ピペットチップの先端から気体を吸引または排出したときのピペットチップ内の第１圧力を測定する（第１工程）。第１工程よりもピペットチップの先端と固体の基準部とを近づけた状態で、ピペットチップの先端から気体を吸引または排出したときのピペットチップ内の第２圧力を測定する（第２工程）。第１工程および第２工程の後、第１工程で測定された第１圧力と第２工程で測定された第２圧力との差に基づいて、基準部に対するピペットチップの先端位置を検出する（第３工程）。

Description

検出方法および反応装置
　本発明は、ピペットノズルに装着された、液体を吸入または排出するためのピペットチップの先端位置を検出する検出方法に関する。また、本発明は、当該ピペットチップと、液体を収容するための収容部を有する反応チップとを使用して、当該反応チップ内において２以上の物質を反応させる反応装置に関する。
　臨床検査などにおいて、タンパク質やＤＮＡなどの微量の被検出物質を高感度かつ定量的に検出できれば、患者の状態を迅速に把握して治療を行うことが可能となる。このため、微量の被検出物質を高感度かつ定量的に検出できる方法および装置が求められている。
　被検出物質を高感度に検出できる方法として、表面プラズモン共鳴（Surface plasmon resonance：以下「ＳＰＲ」ともいう）を利用する検出方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載の検出方法では、誘電体からなるプリズムと、プリズム上に配置された金属膜と、金属膜上に配置され、液体流路を構成する流路部材とを有する検出チップを使用する。金属膜上には、被検出物質を捕捉するための捕捉体が配置されている。流路部材は、被検出物質を含む検体などの液体を液体流路内に注入するための注入部と、液体を液体流路内から排出するための排出部とを有する。注入部の注入口および排出部の排出口は、ピペットチップの先端に対して相補的な形状に形成されている。したがって、ピペットチップの先端部を注入口または排出口に挿入させると、ピペットチップの先端部と、注入口または排出口とが嵌合する。これにより、液体流路の底面に対して、ピペットチップの先端が一定の位置に配置され、液体流路内の液体の量を高精度に制御することができる。
　特許文献１に記載の検出方法では、液体流路の金属膜上に被検出物質を含む検体を提供すると、被検出物質は、捕捉体に捕捉される。この状態で、表面プラズモン共鳴が生じるように、プリズムを介して金属膜に対して入射光を照射する。そして、入射光の反射光を検出部で検出することで、被検出物質を検出している。
特開２００８－２３２９５１号公報
　一般的に、検出チップ（収容チップ、反応チップ）内で２種類の液体（例えば、試薬および検体）を混合する場合、ピペットチップの先端を検出チップ内の流路またはウェルの底面近傍に配置し、ピペットチップ内への液体の吸入およびピペットチップ外への液体の排出を繰り返すことにより行う。この場合、攪拌効果を安定させる観点から、液体流路またはウェルの底面と、ピペットチップの先端との位置関係を精度よく制御する必要がある。また、検出チップ内で液体の除去工程を含む複数の反応工程を行う場合、検出結果の精度を向上させるとともに反応効率を安定化させる観点から、液体の除去工程における液体流路またはウェル内の液体残量を最小限に、かつ一定にする必要がある。この場合も、ピペットチップの先端の位置を精度よく制御する必要がある。
　特許文献１に記載の検出方法では、ピペットチップの先端と注入口または排出口とを嵌合させるため、検出チップ内におけるピペットチップの先端の位置を精度よく制御することができる。しかしながら、特許文献１に記載の検出方法では、ピペットチップの先端と注入口または排出口とを嵌合させる必要があるため、ピペットチップおよび検出チップを高精度に作製する必要があり、これらの製造コストが高くなるという問題があった。また、ピペットチップを軸方向（ｚ方向）だけでなく、当該軸方向に直交する方向（ｘ方向およびｙ方向）にも高精度に移動させる必要があり、検出装置の製造コストも高くなるという問題があった。
　そこで、本発明の目的は、ピペットチップおよび収容チップの製造コストを増大させることなく、ピペットチップの先端の位置を精度よく検出できる検出方法を提供することである。また、本発明の別の目的は、ピペットチップおよび反応チップの製造コストを増大させることなく、ピペットチップの先端の位置を精度よく制御して、反応チップ内において２以上の物質を適切に反応させることができる反応装置を提供することである。
　上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る検出方法は、ピペットノズルに装着された、液体を吸引または排出するためのピペットチップの先端位置を検出する検出方法であって、前記ピペットチップの先端と固体の基準部とを離した状態で、前記ピペットチップの先端から気体を吸引または排出したときの前記ピペットチップ内の第１圧力を測定する第１工程と、前記第１工程よりも前記ピペットチップの先端と前記基準部とを近づけた状態で、前記ピペットチップの先端から気体を吸引または排出したときの前記ピペットチップ内の第２圧力を測定する第２工程と、前記第１工程および前記第２工程の後、前記第１工程で測定された前記第１圧力と前記第２工程で測定された前記第２圧力との差に基づいて、前記基準部に対する前記ピペットチップの先端位置を検出する第３工程と、を含む。
　また、上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る反応装置は、ピペットノズルに装着されたピペットチップと、液体を収容するための収容部を有する反応チップとを使用して、前記反応チップ内において２以上の物質を反応させる反応装置であって、前記反応チップを保持するチップホルダーと、前記ピペットチップを着脱可能なピペットノズルを含むピペットと、前記ピペットノズルに接続された前記ピペットチップ内の空気圧を測定する空気圧センサーを含み、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記ピペットを移動させるピペット移動部と、を有し、前記位置情報取得部は、前記ピペット移動部が、前記ピペットチップの先端と固体の第１基準部との間隔を変えつつ、前記ピペットが前記ピペットチップの先端から気体を吸引または排出したときの前記ピペットチップ内の空気圧の変化を前記空気圧センサーで測定することで、前記第１基準部に対する前記ピペットチップの先端の第１位置情報を取得し、前記ピペット移動部は、前記位置情報取得部が前記第１位置情報を取得した後に、前記反応チップ内において２以上の物質を反応させるために、前記第１位置情報に基づいて前記ピペットを移動させる。
　本発明によれば、ピペットチップおよび反応チップ（収容チップ）の製造コストを増大させることなく、ピペットチップの先端の位置を精度よく制御して、反応チップ（収容チップ）内において液体の量を高精度に制御することができる。たとえば、本発明によれば、被検出物質の存在または量を高い精度で検出することができる。
図１は、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置の構成を示す模式図である。 図２Ａ～Ｃは、検出チップの構成を示す図である。 図３は、検出チップの他の形態の断面模式図である。 図４は、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置の動作を示すフローチャートである。 図５Ａは、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り、図５Ｂは、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。 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り、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７Ａは、実施の形態３に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図であり、図７Ｂは、実施の形態３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８Ａは、実施の形態４に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図であり、図８Ｂは、実施の形態４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９Ａは、実施の形態５に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図であり、図９Ｂは、実施の形態５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１０Ａは、実験装置を説明するための模式図であり、図１０Ｂは、実験１の工程の内容を示すフローチャートである。 図１１は、空気圧センサーにより圧力が検出されたときの経過時間と、空気圧センサーの出力値との関係を示す模式的なグラフである。 図１２は、ピペットチップの流路の底面からの距離と、流路内の残液量との関係を示すグラフである。
　以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明に係る反応装置を含み、検体に含まれる被検出物質の存在または量を検出する表面プラズモン励起増強蛍光分析装置（ＳＰＦＳ装置）について説明する。
　［実施の形態１］
　図１は、本発明の実施の形態１に係る表面プラズモン励起増強蛍光分析装置（ＳＰＦＳ装置）１００の構成を示す模式図である。
　図１に示されるように、ＳＰＦＳ装置（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２は、検出チップ１０の構成を示す図である。図２Ａは、検出チップ１０の平面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図であり、図２Ｃは、図２Ａに示されるＢ－Ｂ線の断面図である。図３は、検出チップ１０の他の形態を示す断面模式図である。
　図２Ａ～Ｃに示されるように、検出チップ１０は、入射面２１、成膜面２２および出射面２３を含むプリズム２０と、金属膜３０と、反応領域４１および試薬貯留領域４２を含む流路蓋４０とを有する。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。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（例えば垂直方向）に自在に動かす。ピペット移動部１１２は、例えば、ソレノイドアクチュエーターおよびステッピングモーターを含む。
　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。
　チップホルダー１２１は、搬送ステージ１２２に固定されており、検出チップ１０を着脱可能に保持する。チップホルダー１２１の形状は、検出チップ１０を保持することが可能であり、かつ励起光α、蛍光δおよびプラズモン散乱光γの光路を妨げなければ特に限定されない。本実施の形態では、チップホルダー１２１の形状は、流路蓋４０を挟み込んで検出チップ１０を保持できるように構成されている。
　搬送ステージ１２２は、チップホルダー１２１を一方向およびその逆方向（図１の紙面における左右方向）に移動させる。搬送ステージ１２２も、励起光α、蛍光δおよびプラズモン散乱光γの光路を妨げない形状である。搬送ステージ１２２は、例えば、ステッピングモーターなどで駆動される。
　位置情報取得部１３０は、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やシール５０（図９Ａ参照）、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。
　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。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。
　［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。
　（効果）
　以上のように、実施の形態２に係るＳＰＦＳ装置は、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の効果を有する。
　［実施の形態３］
　実施の形態３に係るＳＰＦＳ装置は、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７Ａは、実施の形態３に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図である。
　図７Ａに示されるように、実施の形態３における第１基準部１８０ａは、検出チップを搬送する搬送ステージ１２２の一部である。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（搬送ステージ１２２の一部）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３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７Ｂは、実施の形態３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７Ｂに示されるように、実施の形態３におけるピペットチップ１７０の先端の第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の先端を搬送ステージ１２２（基準部１８０）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Ｓ３２１）。
　次いで、ピペットチップ１７０内の第２圧力を測定する（工程Ｓ３２２）。具体的には、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を駆動して、第１圧力を測定した工程（工程Ｓ３２１）よりもピペットチップ１７０の先端を搬送ステージ１２２（基準部１８０）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Ｓ３２３）。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、基準部１８０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。
　（効果）
　以上のように、実施の形態３に係るＳＰＦＳ装置は、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の効果を有する。
　［実施の形態４］
　実施の形態４に係るＳＰＦＳ装置は、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８Ａは、実施の形態４に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図である。
　図８Ａに示されるように、実施の形態４における第１基準部１８０ａは、検出チップを保持する検出チップ１０を搬送する搬送ステージ１２２を配置する配置面６５０の一部である。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（配置面６５０の一部）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４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８Ｂは、実施の形態４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８Ｂに示されるように、実施の形態４におけるピペットチップ１７０の先端の第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の先端を配置面６５０の一部（基準部１８０）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Ｓ４２１）。
　次いで、ピペットチップ１７０内の第２圧力を測定する（工程Ｓ４２２）。具体的には、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を駆動して、第１圧力を測定した工程（工程Ｓ４２１）よりもピペットチップ１７０の先端を配置面６５０の一部（基準部１８０）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Ｓ４２３）。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、第１圧力と第２圧力との差が生じたことにより、基準部１８０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。
　（効果）
　以上のように、実施の形態４に係るＳＰＦＳ装置は、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の効果を有する。
　［実施の形態５］
　実施の形態５に係るＳＰＦＳ装置は、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９Ａは、実施の形態５に係るＳＰＦＳ装置の一部の構成を示す図である。
　図９Ａに示されるように、実施の形態５における第１基準部１８０ａは、検出チップ１０のシール５０である。実施の形態５に係る検出チップ１０は、プリズム２０、金属膜３０、流路蓋４０およびシール５０を有する。シール５０は、注入部７０、貯留部８０および４個の凹部４６の全ての開口を塞いでいる。
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（シール５０の一部）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５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９Ｂは、実施の形態５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９Ｂに示されるように、実施の形態５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の先端をシール５０の一部（基準部１８０）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Ｓ５２１）。
　次いで、ピペットチップ１７０内の第２圧力を測定する（工程Ｓ５２２）。具体的には、制御部１６０は、ピペット移動部１１２を駆動して、第１圧力を測定した工程（工程Ｓ５２１）よりもピペットチップ１７０の先端をシール５０の一部（基準部１８０）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Ｓ５２３）。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、第１圧力と第２圧力との差が生じたことにより、基準部１８０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。
　（効果）
　以上のように、実施の形態５に係るＳＰＦＳ装置は、実施の形態１に係るＳＰＦＳ装置１００と同様の効果を有する。
　なお、実施の形態１～５に係るＳＰＦＳ装置には、ピペットチップ１７０の先端が第１基準部１８０ａに接触したときに、ピペットチップ１７０への衝撃を干渉するための干渉部材（例えば、ゴムなど）を配置してもよい。
　［参考実験］
　次いで、上記各実施の形態に係るＳＰＦＳ装置について、ピペットチップ１７０の先端の位置を検出できることを確認するために、以下の実験を行った。本実験では、図１に示されるＳＰＦＳ装置１００における送液部１１０と同様に構成した実験装置を使用した。
　（実験１）
　実験１では、ピペットノズル１１６に装着されたピペットチップ１７０を固体の第１基準部１８０ａに向けて移動させたときに、ピペットノズル１１６に接続された空気圧センサー１３１の出力値が変化するか否かについて調べた。
　固体の第１基準部１８０ａとして、ゲージブロック（株式会社ミツトヨ）を使用した。ピペットチップ１７０は、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製（容量３００μＬ）を使用した。空気圧センサー１３１として、基板タイプの半導体圧力センサー（フリースケール・セミコンダクタ・ジャパン株式会社）を使用した。ピペットチップ１７０の先端から排出される気体の流速（ピペットチップ１７０の先端から排出される気体の圧力に相当）は、８．３μＬ／secとした。
　図１０Ａは、実験装置を説明するための模式図であり、図１０Ｂは、実験１の工程の内容を示すフローチャートである。図１１は、空気圧センサー１３１により空気圧が検出されたときの経過時間と、空気圧センサー１３１の出力値との関係を示す模式的なグラフである。
　図１０Ａ、Ｂに示されるように、実験１では、まずピペットチップ１７０を装着した（工程Ｓ６１０）。具体的には、ピペットノズル１１６の軸がゲージブロック７００の表面に対する法線に沿うように配置されたピペットノズル１１６にピペットチップ１７０を装着した。
　次いで、ピペットチップ１７０の先端から気体を排出した（工程Ｓ６２０）。具体的には、プランジャー１１５をシリンジ１１４に対して進行させることで、ピペットチップ１７０の先端から気体を排出した。このとき、空気圧センサー１３１でピペットチップ１７０内の空気圧をモニターした。
　次いで、ピペットチップ１７０を移動させた（工程Ｓ６３０）。具体的には、ピペット移動部１１２を駆動して、ピペットチップ１７０をゲージブロック７００に向かって移動させた。なお、このときもピペットチップ１７０の先端から気体をはき出しながら、空気圧センサー１３１でピペットチップ１７０内の空気圧をモニターした。
　表１に、ピペットチップの移動距離（図１０Ａのｄ参照）と、空気圧センサー１３１の出力値との関係を示す。なお、実験１では、同じ操作を３回行った（試験１～３）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１および図１１に示されるように、試験１～３において、ゲージブロック７００にピペットチップ１７０の先端を近づけていくと、空気圧センサー１３１の出力値が上昇した。これは、ピペットチップ１７０の先端とゲージブロック７００が近接したため、ピペットチップ１７０の先端から気体が排出されにくくなったことによると考えられた。なお、図１１において、空気圧が一定値を超えると急激に空気圧が低下している。これは、ピペットチップ１７０の先端からの気体の排出を停止したことによるものである。
　（実験２）
　次いで、実験１における空気圧センサー１３１の出力値の上昇が、ピペットチップ１７０の先端がゲージブロック７００の表面（第１基準部１８０ａ）に近接したことによるものか否かについて調べた。
　実験２では、ゲージブロック７００におけるピペットチップ１７０の直下に２０μＬのインクを付着させた。その他の実験条件は、実験１と同様とした。
　表２に、ピペットチップの移動距離（図１０Ａのｄ参照）と、空気圧センサー１３１の出力値、およびピペットチップ１７０の先端のインク付着の有無との関係を示す。なお、実験２では、同じ操作を３回行った（試験４～６）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示されるように、実験２の試験４～６では、実験１（表１参照）と同様に、ピペットチップ１７０の移動距離が７．１２ｍｍで空気圧センサー１３１の出力値が大きく上昇した。また、ピペットチップ１７０の移動距離が７．１２ｍｍのときに、ピペットチップ１７０の先端にインクが付着したのを確認した。これらのことから、ピペットチップ１７０の先端にインクが付着する程度にピペットチップ１７０の先端とゲージブロック７００とが近接した場合に、空気圧センサー１３１の出力値が上昇することがわかった。
　（実験３）
　実験３では、図２に示す検出チップ１０の流路６０の底面を第１基準部１８０ａとして、ピペットノズル１１６に装着されたピペットチップ１７０を第１基準部１８０ａに向けて移動させたときに、ピペットノズル１１６に接続された空気圧センサー１３１の出力値が変化するか否かについて調べた。その他の実験条件は、実験１と同様とした。
　表３に、ピペットチップの移動距離（図１０Ａのｄ参照）と、空気圧センサー１３１の出力値との関係を示す。なお、実験３では、同じ操作を３回行った（試験７～９）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３に示されるように、実験３の試験７～９では、空気圧センサー１３１の出力値が上昇した。これは、検出チップ１０の注入口７０内でもピペットチップ１７０の先端の位置を精度良く検出できることを示している。
　（実験４）
　実験４では、流路６０の底面およびピペットチップ１７０の先端の間の距離と、流路６０内に残留する液体の量との関係について調べた。
　実験４では、まず、流路６０内に所定量の液体を注入した。次いで、流路６０の底面およびピペットチップ１７０の先端の間の距離を所定の距離として流路６０内の液体を除去した場合に、流路６０に残る液体の量を測定した。なお、流路６０内の残液量は、液体を排出した後の検出チップ１０の重量から、液体を入れる前のブランクの検出チップ１０の重量を差し引くことで求めた。また、液体の比重は、１．０ｇ／ｃｍ３とした。図１２に、流路６０の底面およびピペットチップ１７０の先端の間の距離と、流路６０内に残留する液体の量との関係を示す。
　図１２に示されるように、ピペットチップ１７０の先端が流路６０の底面から離れるにつれて、流路６０内の残液量が増えた。なお、本実験に用いた検出チップ１０では、被検出物質を高い信頼性で測定する観点からは、流路６０内の残液量が６．５μＬ以下であることが好ましい。
　以上のように、第１基準部１８０ａを流路６０の底面に対する操作が一番精度を要求される流路６０の底面とすることで、ピペットチップ１７０の先端の第１位置情報を高精度に検出することができた。また、第１基準部１８０ａを流路６０の底面に対する操作が一番精度を要求される流路６０の底面とすることで、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、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ことが示唆された。
　本出願は、２０１５年２月２０日出願の特願２０１５－０３１６９２に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
　本発明に係る検出方法および反応装置は、例えば被検出物質を高い信頼性で測定することができる。よって、非常に簡易な定量免疫測定システムの開発、普及および発展に寄与することも期待される。
　１０、１０’　検出チップ
　２０　プリズム
　２１　入射面
　２２　成膜面
　２３　出射面
　３０　金属膜
　４０　流路蓋
　４１　反応領域
　４２　試薬貯留領域
　４３　流路溝
　４４　第１貫通孔
　４５　第２貫通孔
　４６　凹部
　６０　流路
　６０’　ウェル
　７０　注入部
　８０　貯留部
　１００　ＳＰＦＳ装置
　１１０　送液部
　１１１　ピペット
　１１２　ピペット移動部
　１１３　送液ポンプ駆動機構
　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
　１５０　光検出部
　１５１　受光ユニット
　１５２　位置切り替え機構
　１５３　センサー制御部
　１５４　第１レンズ
　１５５　光学フィルター
　１５６　第２レンズ
　１５７　受光センサー
　１６０　制御部
　１７０　ピペットチップ
　１８０ａ　第１基準部
　１８０ｂ　第２基準部
　６５０　配置面
　７００　ゲージブロック
　α　励起光
　β　反射光
　γ　プラズモン散乱光
　δ　蛍光

Claims (10)

  1. 　ピペットノズルに装着された、液体を吸引または排出するためのピペットチップの先端位置を検出する検出方法であって、
    　前記ピペットチップの先端と固体の基準部とを離した状態で、前記ピペットチップの先端から気体を吸引または排出したときの前記ピペットチップ内の第１圧力を測定する第１工程と、
    　前記第１工程よりも前記ピペットチップの先端と前記基準部とを近づけた状態で、前記ピペットチップの先端から気体を吸引または排出したときの前記ピペットチップ内の第２圧力を測定する第２工程と、
    　前記第１工程および前記第２工程の後、前記第１工程で測定された前記第１圧力と前記第２工程で測定された前記第２圧力との差に基づいて、前記基準部に対する前記ピペットチップの先端位置を検出する第３工程と、を含む、
    　検出方法。
  2. 　前記基準部は、前記ピペットチップ内に吸入した液体を収容するための天面に開口を含む収容部を有する収容チップにおける前記収容部の底面である、請求項１に記載の検出方法。
  3. 　前記基準部は、前記ピペットチップ内に吸入した液体を収容するための天面に開口を含む収容部と、前記開口を封止するシールとを有する収容チップにおける前記シールである、請求項１に記載の検出方法。
  4. 　前記基準部は、前記ピペットチップ内に吸入した液体を収容するための天面に開口を含む収容部を有する収容チップにおける前記天面である、請求項１に記載の検出方法。
  5. 　前記基準部は、前記ピペットチップ内に吸入した液体を収容するための収容部を有する収容チップを搬送するための搬送ステージである、請求項１に記載の検出方法。
  6. 　前記基準部は、前記ピペットチップ内に吸入した液体を収容するための収容部を有する収容チップを搬送するための搬送ステージを設置する設置面である、請求項１に記載の検出方法。
  7. 　ピペットノズルに装着されたピペットチップと、液体を収容するための収容部を有する反応チップとを使用して、前記反応チップ内において２以上の物質を反応させる反応装置であって、
    　前記反応チップを保持するチップホルダーと、
    　前記ピペットチップを着脱可能なピペットノズルを含むピペットと、
    　前記ピペットノズルに接続された前記ピペットチップ内の空気圧を測定する空気圧センサーを含み、前記ピペットチップの先端の位置情報を取得する位置情報取得部と、
    　前記ピペットを移動させるピペット移動部と、を有し、
    　前記位置情報取得部は、前記ピペット移動部が、前記ピペットチップの先端と固体の第１基準部との間隔を変えつつ、前記ピペットが前記ピペットチップの先端から気体を吸引または排出したときの前記ピペットチップ内の空気圧の変化を前記空気圧センサーで測定することで、前記第１基準部に対する前記ピペットチップの先端の第１位置情報を取得し、
    　前記ピペット移動部は、前記位置情報取得部が前記第１位置情報を取得した後に、前記反応チップ内において２以上の物質を反応させるために、前記第１位置情報に基づいて前記ピペットを移動させる、
    　反応装置。
  8. 　前記位置情報取得部は、前記ピペット移動部が、前記ピペットチップの先端と前記収容部に収容された液体の第２基準部との間隔を変えつつ、前記ピペットが前記ピペットチップの先端から気体を吸入または排出したときの前記ピペットチップ内の空気圧の変化を前記空気圧センサーで測定することで、前記第２基準部に対する前記ピペットチップの先端の第２位置情報をさらに取得し、
    　前記ピペット移動部は、前記位置情報取得部が前記第１位置情報および前記第２位置情報を取得した後に、前記反応チップ内において２以上の物質を反応させるために、前記第１位置情報および前記第２位置情報に基づいて前記ピペットを移動させる、
    　請求項７に記載の反応装置。
  9. 　前記第１位置情報を取得する操作における前記ピペットチップの先端から吸入または排出する気体の圧力は、前記第２位置情報を取得する操作における前記ピペットチップの先端から吸入または排出する気体の圧力と異なる、請求項８に記載の反応装置。
  10. 　前記位置情報取得部が前記第１位置情報および前記第２位置情報を取得する場合に、前記ピペットが前記ピペットチップの先端から気体を吸引するときは、前記第１位置情報を取得する操作における前記ピペットチップの先端から吸引する気体の圧力は、前記第２位置情報を取得する操作における前記ピペットチップの先端から吸引する気体の圧力より低く、
    　前記位置情報取得部が前記第１位置情報および前記第２位置情報を取得する場合に、前記ピペットが前記ピペットチップの先端から気体を排出するときは、前記第１位置情報を取得する操作における前記ピペットチップの先端から排出する気体の圧力は、前記第２位置情報を取得する操作における前記ピペットチップの先端から排出する気体の圧力より高い、
    　請求項９に記載の反応装置。
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