JP5042371B2 - 測定チップ着脱装置、ｓｐｒ測定システム及び測定チップ着脱方法 - Google Patents

Description

本発明は、測定チップ内の検体を表面プラズモン共鳴現象（ＳＰＲ:surface plasmon resonance）によって測定するＳＰＲ測定装置の上面に、測定チップを固定および脱離させる測定チップ着脱装置、これを搭載したＳＰＲ測定装置及び測定チップ着脱装置を使用した測定チップ着脱方法に関する。
本願は、２００８年１０月３０日に、日本に出願された特願２００８−２７９６７１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

疾病の状態を評価するための臨床検査や、窒素酸化物及びオゾン等の状態を測定する環境測定では、従来より免疫反応や色呈反応を用いた測定が行われている。このような測定方法の中で、近年は、表面プラズモン共鳴現象を利用した測定技術が開発され、実用化されている（例えば特許文献１、２参照）。この測定技術は、測定対象の検体が接触した金属の表面におけるエバネッセント波と表面プラズモン波との共鳴を用いる。

この表面プラズモン共鳴現象を利用した測定は、例えば図１１に示すように、光源２、入射側レンズ３、プリズム４、光検出部５とを備えたＳＰＲ測定装置１を用いて行われる。このＳＰＲ測定装置１のプリズム４の上面に当たる測定面４ａ上には、四角形平板状をなす測定チップ１０が固定される。この測定チップ１０は、詳しくは図１２に示すように、その基板１０ａ上に金属薄膜（Ａｕ薄膜）１１が付着されている。この金属薄膜１１上には検出対象となる検体が接触させられている。

光源２から出射された光を入射側レンズ３で集光し、その光をプリズム４に入射させてこのプリズム４の測定面４ａ上の測定チップ１０に照射させる。この測定チップ１０を照射する光は、詳しく図１２に示すように、測定チップ１０の基板１０ａを通過して金属薄膜１１によって反射させられる。この反射光の光強度が、いわゆるＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子から構成される光検出部５で測定される。このような測定によって、図１３に示すように、上記共鳴が起こる角度で反射率が極端に低くなる谷が観測される。

このＳＰＲ測定装置１においては、上述のように、プリズム４の測定面４ａと測定チップ１０との間で光が行き来する。この際、測定面４ａと測定チップ１０との境界における光の屈折及び反射を抑制するためには、プリズム４と測定チップ１０との屈折率を一致させるとともに測定面４ａ上に測定チップ１０を完全に密着させることが必要となる。

しかしながら、プリズム４と測定チップ１０との屈折率については材料の選択等により容易に一致させることができるものの、両者を隙間なく完全に密着させることは容易ではない。よって、通常、プリズム４及び測定チップ１０との間には、これらと屈折率が一致するマッチングオイル（屈折率整合剤）が介在させられる。これによって、プリズム４と測定チップ１０との境界における光の屈折及び反射が抑制される。

通常、ＳＰＲ測定においては、測定チップ１０の金属薄膜１１上には、検出したい目的物質に応じて抗体やＤＮＡ等が予め固定化されている。目的物質が存在する検体液をチップ内に導入すると、この目的物質は固定化物質に捕獲され、ＳＰＲ測定装置１のシグナル変化として検出される。一度、固定化物質に捕獲された目的物質を完全に脱離させることは容易ではなく、同じ測定チップ１０を使っての繰り返し測定では正確な測定を行うことは難しい。特に、医療や食品検査を目的とした場合、検体間のコンタミネーションを避けるためにも、測定チップ１０は１回限りの使用が望ましい。このような点からＳＰＲ測定装置１に対する測定チップ１０の交換頻度はきわめて高い。

ところが、測定チップ１０をマッチングオイルを用いて密着させた場合には、この測定チップ１０をＳＰＲ測定装置１上から脱離させるのは容易ではない。また、測定チップ１０及びプリズム４の測定面４ａからマッチングオイルを全て除去することも容易ではない。
そのため、測定チップ１０の交換作業を円滑に行うことができず、効率的な測定の妨げとなっていた。また、マッチングオイル除去のためにはマッチングオイル吸収材を使用する必要がある。このため、コスト上、廃棄物処理上の問題が生じていた。

そこで、これに対応すべく、例えば特許文献３には、マッチングオイルに代えて、マッチングフィルムを利用して測定チップ１０をＳＰＲ測定装置１上に配置する手法が提案されている。

特開２００１−１９４２９８号公報 特開２００２−２１４１３１号公報 特許第３３５６２１２号公報

しかしながら、上記特許文献３に示されているようなマッチングフィルムを用いた場合には、測定チップとマッチングフィルム間、マッチングフィルムとプリズムとの間にエアが入らないようにすることは困難である。さらに、測定チップをプリズムの測定面に圧着させておく必要がある。さらに、この圧着の際には、測定チップとプリズムの測定面とをマッチングフィルムを挟んだ状態で平行に維持するのは容易ではなく、測定チップの交換を円滑に行うことができないという問題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、ＳＰＲ測定装置の上面に対して測定チップを容易に着脱することができ、測定チップの交換を容易に行うことが可能な測定チップ着脱装置、ＳＰＲ測定システム及び測定チップ着脱方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る測定チップ着脱装置は、測定チップ内の検体を表面プラズモン共鳴現象により測定するＳＰＲ測定装置の上面に、前記測定チップを固定および脱離させる。この測定チップ着脱装置は、前記測定チップが搭載されるチップキャリアと、前記チップキャリアを前記上面に案内するチップキャリアガイドとを備え、前記チップキャリアに第１磁石が配設されるとともに、前記チップキャリアガイドに第２磁石が配設され、前記チップキャリアガイドを変位させることによって前記第１磁石が前記第２磁石から受ける磁力の向きを反転させて、前記チップキャリアを前記上面に固定および脱離させる。

このような特徴の測定チップ着脱装置によれば、第２磁石を搭載したチップキャリアガイドを変位させることによって第１磁石が受ける磁力の向きを適切な方向に反転させ、容易に測定チップ１０の着脱を行うことが可能となる。
即ち、測定チップをＳＰＲ測定装置の上面に固定する際には、この測定チップが搭載されたチップキャリアの第１磁石に下向きの磁力を生じさせてチップキャリアを前記上面に対して密着させることができる。また、測定チップを脱離させる際には、チップキャリアを変位させることにより第１磁石に上向きの磁力を生じさせて前記上面から容易に剥離させることが可能となる。これにより、ＳＰＲ測定装置の上面に対して測定チップを容易に着脱することが可能となる。

また、本発明に係る測定チップ着脱装置において、前記チップキャリアガイドは、前記上面に沿って延びる板状を有するとともに、前記チップキャリアガイドの板厚方向に貫通して前記チップキャリアが嵌り込む案内孔を有し、前記チップキャリアガイドは、前記上面から上方に離間する第１位置と、前記上面に近接した第２位置との間で移動可能であってもよい。

このような特徴の測定チップ着脱装置によれば、チップキャリアをチップキャリアガイドの案内孔に嵌め込むことをもって、チップキャリアをＳＰＲ測定装置上の定位置に配置させることができる。これにより、容易に測定チップのＳＰＲ測定装置上面への位置決めを行うことが可能となる。
また、チップキャリアガイドを第１位置と第２位置との間で選択的に移動させることでチップキャリアの第１磁石に生じる磁力の向きを反転させることができるため、チップキャリアの前記上面に対する固定と脱離とをより円滑に行うことが可能となる。

さらに、本発明に係る測定チップ着脱装置においては、前記磁力が、前記第１磁石と前記第２磁石との間に生ずる斥力であってもよい。

これにより、測定チップをＳＰＲ測定装置の上面に固定する際には、チップキャリアの第１磁石に下向きに生じる斥力によって測定チップを前記上面に密着させることができる。また、測定チップを脱離させる際には、第１磁石に生じる上向きの斥力によって容易にチップキャリアを前記上面から剥離させることが可能となる。
また、例えば引力を用いて測定チップの固定及び脱離を試みた場合、第１磁石及び第２磁石が接近、接触した際に生じる引力は大きなものとなるため、両磁石を引き離すのが困難となる。一方、このような事態を避けるべく両磁石を離間させた場合には、引力が必要以上に小さくなり測定チップの固定ができなくなる事態も生じ得る。さらに、それぞれ複数の第１及び第２磁石が搭載された場合には、引力の大きさのバランスがとれないといずれか一対の磁石のみが接触することになり、チップキャリアをＳＰＲ測定装置の上面に対して平行を保つのが難しい。
この点、斥力を用いた場合には、両磁石間に発生する力の均衡が取り易いことから、測定チップの固定及び脱離を安定的かつ確実に行うことが可能となる。

さらにまた、本発明に係る測定チップ着脱装置においては、前記チップキャリアガイドを第２位置から第１位置に向かって付勢する付勢部材が設けられ、前記第１位置における前記チップキャリアガイドの前記第２磁石が、前記上面に載置された前記チップキャリアの前記第１磁石よりも上方に位置しており、前記第２位置における前記チップキャリアガイドの前記第２磁石が、前記上面に載置された前記チップキャリアの前記第１磁石よりも下方に位置していてもよい。

このような特徴の測定チップ着脱装置においては、チップキャリアをチップキャリアガイドの案内孔に嵌め込もうとするとチップキャリアガイドの第１磁石に上方に向けての斥力が生じる。この斥力に逆らってチップキャリアを案内孔に嵌め込み、このチップキャリアがＳＰＲ測定装置上面に載置されると、この状態においては第１磁石の方が第２磁石よりも下方に位置することから第１磁石には下向きの斥力が発生する。これにより、チップキャリアをＳＰＲ測定装置上面に密着させることが可能となる。
一方、チップキャリアを前記上面から脱離させる際には、チップキャリアガイドを付勢部材の付勢に逆らって第１位置から第２位置に移動させる。すると、このチップキャリアガイドの第２磁石がチップキャリアの第１磁石よりも下方に位置することになるため、第１磁石には上向きの斥力が生じることになる。これにより、チップキャリアをＳＰＲ測定装置上面から容易に剥離することが可能となる。

また、本発明に係る測定チップ着脱装置において、前記チップキャリアは、前記測定チップが固定されるチップケースと、前記チップケースの側方に配置されて、前記第１磁石を水平方向にスライド可能に、かつ、突出可能に保持する磁石ケースとからなり、前記第１磁石に前記斥力が生じた際に、前記第１磁石がスライドして前記チップケースの側面に設けられた凹溝に挿入されてもよい。

このような特徴の測定チップ着脱装置においては、非測定時にはチップキャリアがチップケースと磁石ケースとに分離可能とされる。一方、チップキャリアをＳＰＲ測定装置の上面に載置する際には、第１磁石が斥力によりチップケースの凹溝に挿入されることでチップケースと磁石ケースとが固定し、一体化される。
したがって、非測定時におけるチップキャリアの取扱い性を向上させることができとともに、測定時における測定チップとＳＰＲ測定装置との位置決め及びロックを容易に実現することが可能となる。

本発明に係るＳＰＲ測定システムは、上記いずれかに記載の測定チップ着脱装置が搭載されている前記ＳＰＲ測定装置を含む。
これにより、上記同様、測定チップの交換を容易に行うことが可能となる。

本発明の第１の実施態様に係る測定チップ着脱方法は、上記測定チップ着脱装置を使用した測定チップ着脱方法であって、前記チップキャリアを前記第１磁石に生じる斥力に逆らって前記チップキャリアガイドの前記案内孔に嵌め込み、その嵌め込みの際に前記第１磁石に生じる下向きの斥力によって前記測定チップを前記上面に固定し、前記測定チップが前記上面に固定された状態において、前記チップキャリアガイドを前記付勢部材の付勢に逆らって第１位置から第２位置に変位させ、前記第１磁石に生じる上向きの斥力によって前記測定チップを前記上面から脱離させることを含む。

このような測定チップの着脱方法によれば、チップキャリアの第１磁石に対して適切な方向に斥力を生じさせることができる。このため、測定チップを搭載したチップキャリアのＳＰＲ測定装置上面への密着及び剥離を容易に行うことができ、測定チップの交換を円滑にすることが可能となる。

また、本発明の第２の実施態様に係る測定チップ着脱方法は、上記測定チップ着脱装置を使用した測定チップ着脱方法であって、前記チップキャリアを前記第１磁石に生じる斥力に逆らって前記チップキャリアガイドの前記案内孔に嵌め込み、その際に前記第１磁石に生じる水平方向の斥力によって前記第１磁石をスライドさせて前記凹溝に挿入させるとともに、前記第１磁石に生じる下向きの斥力によって前記測定チップを前記上面に固定し、前記測定チップが前記上面に固定された状態において、前記チップキャリアガイドを前記付勢部材の付勢に逆らって第１位置から第２位置に変位させ、前記第１磁石に生じる上向きの斥力によって前記測定チップを前記上面から脱離させることを含む。

このような測定チップ着脱方法によれば、上記同様、測定チップの交換を円滑に行うことができる。さらに、非測定時のチップキャリアの取扱い性を向上させることができるとともに、測定時における測定チップとＳＰＲ測定装置との位置決め及びロックを容易に実現することが可能となる。

本発明に係る測定チップ着脱装置、ＳＰＲ測定装置及び測定チップ着脱方法によれば、測定チップが搭載されるチップキャリアに対して適切な方向に磁力を生じさせることにより、ＳＰＲ測定装置の上面に対して測定チップを容易に着脱することができ、測定チップの交換を容易に行うことが可能となる。

第１実施形態のＳＰＲ測定システムの分解斜視図である。 第１実施形態のＳＰＲ測定システムの側断面図の要部拡大図である。 第１実施形態のＳＰＲ測定システムの側断面図の要部拡大図である。 第１実施形態のＳＰＲ測定システムの側断面図の要部拡大図である。 第１実施形態のＳＰＲ測定システムの側断面図の要部拡大図である。 第１実施形態の第１変形例のＳＰＲ測定システムの側断面図である。 第１実施形態の第１変形例のＳＰＲ測定システムの側断面図である。 第１実施形態の第２変形例のＳＰＲ測定システムの側断面図である。 図８Ａに示すチップキャリアのチップキャリア部品の上面図である。 図８Ａに示すチップキャリアのチップキャリア部品の上面図である。 図８Ａに示すチップキャリアの上面図である。 図８Ａに示すチップキャリアガイドの上面図である。 図８ＥにおけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。 第２実施形態におけるチップケースの側断面図である。 第２実施形態の測定チップ着脱装置の側断面図である。 第２実施形態における一対の磁石ケースの平面図である。 ＳＰＲ測定装置の概略構成図である。 図１１における測定チップの要部拡大図である。 ＳＰＲ測定装置で測定された検出部の反射率と反射角度との関係を説明する特性図である。

以下、本発明に係る測定チップ着脱装置、ＳＰＲ測定システム及び測定チップ着脱方法の第１の実施形態について、図１から図５を用いて詳細に説明する。
図１は第１実施形態のＳＰＲ測定システムの分解斜視図である。図２〜図５はＳＰＲ測定システムの側断面図の要部拡大図である。

図１及び図２に示すように、ＳＰＲ測定システム５０においては、ＳＰＲ測定装置１の上面１ａ上に測定チップ着脱装置２０が設置されている。測定チップ着脱装置２０は、チップキャリア３０と、チップキャリアガイド４０とを備えている。チップキャリア３０には、測定チップ１０が搭載される。チップキャリアガイド４０は、チップキャリア３０をＳＰＲ測定装置１の上面１ａに案内する。

ＳＰＲ測定装置１及び測定チップ１０の構成は上述の通りである。図１１及び図１２に示すように、ＳＰＲ測定装置１の光源２から出射されて入射側レンズ３により集光させられた光が、プリズム４の測定面４ａ上に配置された測定チップ１０に照射される。この測定チップ１０内の金属薄膜１１により反射された光が光検出部５で測定される。これにより、測定対象の検体が接触した金属薄膜１１の表面におけるエバネッセント波と表面プラズモン波との共鳴が起こる角度で、例えば図１３のように、反射率が極端に低くなる谷が観測される。

チップキャリア３０は、図１及び図２に示すように、筐体３１と、チップケース３２と、２つの第１磁石３３Ａ、３３Ｂと、上蓋３４とから構成されている。
筐体３１は、平面視略長方形板状を有する。筐体３１は、その長手方向両端側にそれぞれ平面視略正方形状をなす窪部３１ａ、３１ｂが形成されている。これら一対の窪部３１ａ、３１ｂの間、即ち筐体３１の長手方向の中央に貫通孔３１ｃが形成されている。貫通孔３１ｃは、平面視正方形状を有しており、筐体３１の板厚方向に貫通する。

上記筐体３１の窪部３１ａ、３１ｂには略正方形板状をなす第１磁石３３Ａ、３３Ｂがそれぞれ嵌め込まれている。これら第１磁石３３Ａ、３３Ｂは、図２に示すように、その磁極の向きを、Ｓ極がそれぞれ筐体３１の長手方向中央部を向くように、かつＮ極が筐体３１の長手方向端部を向くように、対称的に配置されている。

筐体３１の貫通孔３１ｃには、チップケース３２が嵌め込まれる。このチップケース３２は平面視四角形の枠状をなしており、その内側に測定チップ１０が保持されるように構成されている。このチップケース３２が筐体３１に嵌め込まれた際には、測定チップ１０の下面が筐体３１の下面と面一とされ、この筐体３１から露呈する。

上記のように、筐体３１に第１磁石３３Ａ、３３Ｂ及び測定チップ１０を保持したチップケース３２が嵌め込まれた状態で、筐体３１に上蓋３４が取り付けられる。この上蓋３４の平面視中央部には、この上蓋３４を板厚方向に貫通する導入孔３４ａが形成されている。この導入孔３４ａからチップキャリア３０内の測定チップ１０に検体が導入される。

このように構成されるチップキャリア３０は、測定の際にチップキャリアガイド４０によって案内されることで、下面に露呈する測定チップ１０が測定面４ａ上に位置するようにＳＰＲ測定装置１上面１ａに載置される。

チップキャリアガイド４０は、図１及び図２に示すように、チップキャリアガイド本体４１と、２つの第２磁石４２Ａ、４２Ｂとから構成されている。
チップキャリアガイド本体４１は、平面視略長方形板状を有している。チップキャリアガイド本体４１の平面視中央には、案内孔４１ａが形成されている。案内孔４１ａは、チップキャリアガイド本体４１の外形と長手方向及び短手方向を一致させた平面視略長方形を有し、チップキャリアガイド本体４１を板厚方向に貫通する。この案内孔４１ａの平面視外形は上記チップキャリア３０の平面視外形と略同一である。これにより、案内孔４１ａにチップキャリア３０が隙間なく嵌り込むことができる。

このチップキャリアガイド４０の案内孔４１ａの長手方向両端側には、第２磁石４２Ａ、４２Ｂが埋め込まれている。これら第２磁石４２Ａ、４２Ｂは、図２に示すように、その磁極の向きを、Ｎ極がそれぞれチップキャリアガイド本体４１の長手方向中央部を向くように、かつ、Ｓ極がチップキャリアガイド本体４１の長手方向端部を向くように、対称的に配置されている。

このようなチップキャリアガイド４０は、ＳＰＲ測定装置１の上面１ａと平行に配置される。チップキャリアガイド４０は、より詳しくは、案内孔４１ａにチップキャリア３０が嵌り込んだ際に、チップキャリア３０の下面に露呈する測定チップ１０が測定面４ａ上になる位置に配置される。
さらに、このチップキャリアガイド４０は、可動機構４４によって、第１位置（図２及び図３参照）と、第２位置（図４参照）との間で移動可能とされている。第１位置においては、チップキャリアガイド４０が上記上面１ａから上方に向かって一定距離離間している。第２位置においては、チップキャリアガイド４０が上面１ａに近接している。

チップキャリアガイド本体４１には、その長手方向両端部付近においてチップキャリアガイド本体４１を板厚方向に貫通するボルト挿通孔４０ａ、４０ａ（図２参照）が形成されている。ボルト挿通孔４０ａ、４０ａに、上方から下方に向かってボルト４５、４５が挿通される。そのボルト４５、４５の下端がＳＰＲ測定装置１の上面１ａに固定される。さらに、ボルト４５、４５のチップキャリアガイド本体４１と上記上面１ａとの間の部分にコイルスプリング（付勢部材）４６、４６が外嵌される。このようにして、可動機構４４が構成されている。

このように構成することにより、チップキャリアガイド４０に外力を加えない状態においては、チップキャリアガイド４０はコイルスプリング４６、４６によって上方に向かって付勢されるとともにボルト４５、４５の頭部４５ａ、４５ａによってそれ以上の上方への移動が制限される。これにより、チップキャリアガイド４０がＳＰＲ測定装置１の上面１ａより上方に向かって一定距離離間した第１位置に静止される。
チップキャリアガイド４０の上面を下方に向かって押し込むことで下向きの外力を加えると、コイルスプリング４６、４６が収縮し、チップキャリアガイド４０がＳＰＲ測定装置１の上面１ａに近接した第２位置に移動する。

このようなチップキャリアガイド４０が第１位置に置かれている場合、図３に示すように、このチップキャリアガイド４０内の第２磁石４２Ａ、４２Ｂの位置は、ＳＰＲ測定装置１の上面１ａに載置されたチップキャリア３０における第１磁石３３Ａ、３３Ｂの位置よりも上方の位置となる。
チップキャリアガイド４０が第２位置に置かれている場合には、図４に示すように、第２磁石４２Ａ、４２Ｂの位置は、ＳＰＲ測定装置１の上面１ａに載置されたチップキャリア３０における第１磁石３３Ａ、３３Ｂの位置よりも下方の位置となる。

次に、上記のように構成されるＳＰＲ測定システム５０における測定チップ着脱装置２０の使用により測定チップ１０を固定および脱離させる方法について説明する。

測定チップ１０をＳＰＲ測定装置１の上面１ａの所定位置に載置する際には、まず測定チップ１０の底面にマッチングフィルム３５を貼り付け、その後、この測定チップ１０をチップキャリア３０に搭載する。この際、マッチングフィルム３５はチップキャリア３０の下面より外部に露呈する。
マッチングフィルム３５は、ＳＰＲ測定装置１のプリズム４及び測定チップ１０と同一の屈折率を備えるフィルムであってもよい。マッチングフィルム３５は、例えば、ポリ塩化ビニルに可塑剤を加えた液を、テトラヒドロフラン溶液を用いたキャスト法によりフィルム状にすることにより形成される。

次に、測定チップ１０を搭載したチップキャリア３０を、第１位置に置かれたチップキャリアガイド４０の案内孔４１ａに嵌め込むべく、水平面と平行状態を維持したまま上方から下方に向かって案内孔４１ａ内に移動させる。このようにチップキャリア３０が案内孔４１ａに嵌め込む動作により、チップキャリア３０がＳＰＲ測定装置１の上面１ａの定位置に案内される。
この際、チップキャリア３０内の２つの第１磁石３３Ａ、３３Ｂがそれぞれチップキャリアガイド４０の第２磁石４２Ａ、４２Ｂに接近する。その結果、第１磁石３３Ａ、３３ＢのＮ極と第２磁石４２Ａ、４２ＢのＮ極の相互作用により、第１磁石３３Ａ、３３Ｂにそれぞれ上向きの斥力が生じる。これにより、チップキャリア３０には全体として上向きの力Ｆ１が働く。

この上向きの力Ｆ１に逆らってさらにチップキャリア３０を下方に移動させる。この下方への移動により、チップキャリア３０の第１磁石３３Ａ、３３Ｂとチップキャリアガイド４０の第２磁石４２Ａ、４２Ｂとの高さが同一となる位置を通過すると、第１磁石３３Ａ、３３Ｂの高さ位置が第２磁石４２Ａ、４２Ｂの高さ位置よりも下方に位置する。その結果、第１磁石３３Ａ、３３Ｂにそれぞれ下向きの斥力が生じる。これにより、チップキャリア３０がＳＰＲ測定装置１の上面１ａに載置された際には、図３に示すように、チップキャリア３０には全体として下向きの力Ｆ２が働いてこのチップキャリア３０が上記上面１ａ上に圧着される。これにより、マッチングフィルムに空気が包含されることを防止し、また、測定チップ１０を測定面４ａに対して平行に載置することができる。

このようにして、ＳＰＲ測定装置１の上面１ａ上に載置および固定されたチップキャリア３０及び測定チップ１０をこの上面１ａから脱離させる方法について説明する。チップキャリア３０及び測定チップ１０を脱離させるには、第１位置に置かれたチップキャリアガイド４０に下方に向かって外力を加え、第２磁石４２Ａ、４２Ｂに生じる斥力及びコイルスプリング４６の付勢力に逆らってチップキャリアガイド４０を下方に向けて押し込む。これによって、チップキャリアガイド４０が第２位置へと変位すると、チップキャリアガイド４０の第２磁石４２Ａ、４２Ｂの高さ位置がチップキャリア３０の第１磁石３３Ａ、３３Ｂの高さ位置よりも低い位置となる。その結果、第１磁石３３Ａ、３３Ｂにはそれぞれ上向きの斥力が生じる。これにより、チップキャリア３０には、図４に示すように、全体として上向きの力Ｆ３が働くため、チップキャリア３０を容易にＳＰＲ測定装置１の上面１ａから剥離および脱離させることが可能となる。

チップキャリア３０がチップキャリアガイド４０の案内孔４１ａを通過し脱離した後は、チップキャリア３０はチップキャリアガイド４０の２つの第２磁石４２Ａ、４２Ａのいずれか一方の引力を受ける。その結果、チップキャリア３０は、図５に示すように、チップキャリアガイド４０の片側上で安定する。これによって、チップキャリア３０がＳＰＲ測定装置１上で大きく飛び跳ねることはなく、また、測定チップ１０内の検体が飛散して周囲を汚染することはない。

以上のように、本実施形態のＳＰＲ測定システム５０における測定チップ着脱装置２０によれば、第２磁石４２Ａ、４２Ｂを搭載したチップキャリアガイド４０を変位させることによって容易に測定チップ１０の着脱を行うことできる。
即ち、測定チップ１０をＳＰＲ測定装置１の上面１ａに固定する際には、この測定チップ１０が搭載されたチップキャリア３０の第１磁石３３Ａ、３３Ｂに下向きの磁力を生じさせてチップキャリア３０をその上面１ａに対して密着させることができる。一方、測定チップ１０を脱離させる際には、第１磁石３３Ａ、３３Ｂに上向きの磁力を生じさせてその上面１ａから容易に剥離させることが可能となる。これにより、ＳＰＲ測定装置１の上面１ａに対して測定チップ１０を容易に着脱することができ、測定チップ１０の交換作業を円滑に行うことが可能となる。

また、チップキャリア３０をチップキャリアガイド４０の案内孔４１ａに嵌め込むことにより、チップキャリア３０をＳＰＲ測定装置１上の定位置に配置させることができる。このため、容易に測定チップ１０のＳＰＲ測定装置１の測定面４ａへの位置決めを行うことができる。
さらに、チップキャリアガイド４０を第１位置と第２位置との間で選択的に移動させることでチップキャリア３０の第１磁石３３Ａ、３３Ｂに生じる磁力の向きを変化させることができる。このため、チップキャリア３０のＳＰＲ測定装置１上面１ａに対する固定及び脱離をより簡易な操作でもって円滑に行うことが可能となる。

また、本実施形態においては、第１磁石３３Ａ、３３Ｂに生じる磁力として斥力を用いるため、チップキャリア３０の固定及び脱離を安定的に行うことが可能となる。
即ち、本実施形態と異なり第１磁石３３Ａ，３３Ｂ及び第２磁石４２Ａ、４２Ｂに引力が働くように構成されている場合、第１磁石３３Ａ、３３Ｂ及び第２磁石４２Ａ、４２Ｂが接近、接触した際には非常に大きな力を生じる。このため、両磁石を引き離すのが困難となり、扱い難くなってしまう。一方、このような事態を避けるべく両磁石を離間させた場合には、引力が必要以上に小さくなってしまい測定チップ１０を固定させることが困難となる事態も生じ得る。さらに、引力のバランスがとれないといずれか一対の磁石のみが接触することになり、チップキャリア３０をＳＰＲ測定装置１の上面１ａに対して平行を保つのが難しい。
この点、斥力を用いれば、それぞれ対になる磁石は互いに離間しようとするため、磁力の均衡が採りやすく、チップキャリア３０の上記上面１ａに対する平行状態を保ち、チップキャリア３０の固定及び脱離を安定的に行うことができる。

本実施形態のように斥力を用いる場合であっても、第１磁石３３Ａと第２磁石４２Ａ、第１磁石３３Ｂと第２磁石４２Ｂとのそれぞれに生ずる斥力について、各磁石の磁力の大きさ、配置場所等を考慮して磁気的な均衡が取れるように設計することが望ましい。

以上のような第１実施形態の第１変形例として、ＳＰＲ測定システム５０が、例えば図６及び図７に示す構成を有してもよい。この第１変形例においては、図６に示すように、ＳＰＲ測定装置１の測定面４ａ上に、ケース位置決め板３６が設けられている。このケース位置決め板３６の略中央には、チップケース３２が嵌り込む矩形孔３６ａが開口している。

この矩形孔３６ａには、マッチングフィルム３５を貼り付けた測定チップ１０が嵌め込まれたチップケース３２が載置される。これにより、測定チップ１０がマッチングフィルム３５を介して測定面４ａ上の定位置に載置される。

次に、このような測定チップ１０及びチップケース３２の上部から、これらが嵌め込まれていない状態のチップキャリア３０をチップキャリアガイド４０の案内孔４１ａに嵌め込むべく、チップキャリア３０を水平面（測定面４ａ）と平行状態を維持したまま上方から下方に向かって案内孔４１ａ内に移動させる。この際、チップキャリア３０内の２つの第１磁石３３Ａ、３３Ｂがそれぞれチップキャリアガイド４０の第２磁石４２Ａ、４２Ｂに接近する。その結果、チップキャリア３０には全体として上向きの力Ｆ１が働く。

次に、この上向きの力Ｆ１に逆らってさらにチップキャリア３０を下方に移動させて、図７に示すように、このチップキャリア３０の貫通孔３１ｃに測定面４ａ上に載置されたチップケース３２を嵌め込ませる。この際、第１磁石３３Ａ、３３Ｂにそれぞれ下向きの斥力が生じ、チップキャリア３０には全体として下向きの力Ｆ２が働いてこのチップキャリア３０が上記上面１ａ上に圧着される。これにより、測定チップ１０がマッチングフィルム３５を介して測定面４ａに密着され、また、測定チップ１０が測定面４ａに対して平行に載置される。

また、ＳＰＲ測定装置１の上面１ａ上に載置および固定された測定チップ１０の該上面１ａからの脱離は、上述のようにチップガイド４０を第１位置から第２位置に変位させることでチップキャリア３０に上向きの力を生じさせることで容易に行うことができる。

次に、第１実施形態の第２変形例のＳＰＲ測定システム５０について、図８Ａ〜８Ｆを参照して説明する。この第１実施形態の第２変形例において、前述した第１の実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図８Ａは、第１実施形態の第２変形例のＳＰＲ測定システムの側断面図である。図８Ｂ〜８Ｄは、それぞれ図８Ａに示すチップキャリア３０のチップキャリア部品３０Ａ〜３０Ｃの上面図である。図８Ｅは、図８Ａに示すチップキャリアガイド４０の上面図である。図８Ｆは、図８ＥにおけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。

第１実施形態の第２変形例のチップキャリア３０は、図８Ａに示すように、チップキャリア３０を案内する４つのガイドバー３７が設けられている。このガイドバー３７はＳＰＲ測定装置１の上面１ａにおけるチップキャリア３０の４つの角部に対応する箇所に鉛直方向に沿って立設されている。チップキャリア３０の４つの角部にはそれぞれガイド孔３１ｄが形成されている。ガイド孔３１ｄのそれぞれにガイドバー３７が挿入されることで、チップキャリア３０がＳＰＲ測定装置１の上面１ａと平行状態を維持したまま上下に移動することができるように構成されている。

次に、図８Ａ〜８Ｆを参照して、第１実施形態の第２変形例のチップキャリア３０およびチップキャリアガイド４０について詳細する。
第１実施形態の第２変形例のチップキャリア３０は、第１の実施形態における筐体３１と、チップケース３２と、上蓋３４との代わりに、チップキャリア部品３０Ａ〜３０Ｃを有する。チップキャリア３０は、チップキャリア部品３０Ａ〜３０Ｃを重ね合わせて形成される。
チップキャリア部品３０Ａおよび３０Ｂには、四角に設けられた４つの貫通孔３８ａが設けられている。チップキャリア部品３０Ｃには、四角に設けられ、雌ネジが形成された４つの貫通孔３８ｃが設けられている。貫通孔３８ｃは、貫通孔３８ａに対応する位置に設けられている。チップキャリア部品３０Ａには、貫通孔３８ａの上面側の位置に窪部３８ｂが設けられている。チップキャリア部品３０Ａ〜３０Ｃは、ネジ頭が窪部３８ｂに位置し、ネジの雄ネジ部と貫通孔３８ｃの雌ネジとが螺合するように、これらの貫通孔３８ａおよび貫通孔３８ｃにネジを螺入することにより、一体に固定される。
チップキャリア部品３０Ａ〜３０Ｃには、さらに、貫通孔３８ａあるいは貫通孔３８ｃに隣接する４つのガイド孔３１ｄが設けられている。ガイド孔３１ｄには、ガイドバー３７が挿通する。
チップキャリア部品３０Ａには、チップキャリア部品３０Ａ〜３０Ｃが一体化された状態における、窪部３１ａ、３１ｂの上部の位置に貫通孔３９が設けられている。貫通孔３９には、雌ネジが形成されている。第１磁石３３Ａ、３３Ｂには、それらが窪部３１ａ、３１ｂに嵌め込まれた状態において貫通孔３９に対応する位置に貫通孔が設けられている。ネジの雄ネジ部と貫通孔３９の雌ネジとが螺合するようにチップキャリア部品３０Ａの貫通孔３９と、第１磁石３３Ａ、３３Ｂの貫通孔とにネジを螺入することにより、第１磁石３３Ａ、３３Ｂが、チップキャリア３０に固定される。

チップキャリアガイド４０には、その四角に四つの貫通孔４５ｂが設けられている。貫通孔４５ｂには、ボルト４５が挿通される。チップキャリアガイド４０の案内孔４１ａの長手方向両端側には、それぞれ平面視略長方形状をなす窪部４７ａ、４７ｂが設けられている。窪部４７ａ、４７ｂの中央には、雌ネジが形成されている貫通孔４８が設けられている。第２磁石４２Ａ、４２Ｂには、それらが窪部４７ａ、４７ｂに嵌め込まれた状態において貫通孔４８に対応する位置に貫通孔が設けられている。ネジの雄ネジ部と貫通孔４８の雌ネジとが螺合するようにチップキャリアガイド４０の貫通孔４８と第２磁石４２Ａ、４２Ｂの貫通孔とにネジを螺入することにより、チップキャリアガイド４０に第２磁石４２Ａ、４２Ｂが固定される。

第１実施形態の第２変形例においては、このようにガイドバー３７及びガイド孔３１ｄを設けることによって、チップキャリア３０を容易に移動させることができる。さらに、チップキャリア３０を上記上面１ａから離脱させるべくチップキャリアガイド４０を第１位置から第２位置に移動させた際には、チップキャリア３０に上向きの力が生じ、図８Ａのように、案内孔４１ａの上部にチップキャリア３０を安定的に浮揚させることができる。これによって、チップキャリア３０がＳＰＲ測定装置１上で不用意に飛び跳ねることはなく、また、測定チップ１０内の検体が飛散して周囲を汚染することを確実に防止することができる。

次に本発明の第２の実施形態について、図９、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて詳細に説明する。これら図９、図１０Ａ及び図１０Ｂにおいては、チップキャリア７０以外の構成は、第１実施形態と同様である。

チップケース８０は、図９に示すように、上下方向に開口する四角形筒状を有している。チップケース８０の下端開口には径方向内側に向かって張り出すチップ載置部８１ａが形成されている。このチップ載置部８１ａには、測定チップ１０がその下面をチップケース８０の下面と面一にして、かつこのチップケース８０の下面から下方に露呈するようにして載置される。チップ載置部８１ａに載置された測定チップ１０の上面はチップ押さえ部８１ｂによって支持されている。
このチップケース８０の上端には図９における左右方向にそれぞれ張り出す鍔部８２、８２が形成されている。鍔部８２、８２の下方には、チップケース８０の側面から径方向内側に向かって窪む凹溝８３、８３がそれぞれ形成されている。

一対の磁石ケース９０は、図１０Ａに示すように、チップケース８０の左右両側に配置される。一対の磁石ケース９０は、それぞれ第１磁石３３Ａ、３３Ｂがチップケース８０の側面に向かってスライド、突出可能に挿入されている。
より詳細には、磁石ケース９０には、略立方体状を有する磁石ケース本体９１の側方に向かって開口する磁石ポケット９１ａが設けられている。磁石ケース９０は、この磁石ポケット９１ａに、第１磁石３３Ａ、３３ＢがそのＮ極側から挿入されることで構成されている。磁石ケース９０には、磁石ケース９０の上面と磁石ポケット９１ａとを鉛直方向に貫通するとともに第１磁石３３Ａ、３３Ｂのスライド方向に向かって延びるスリット９１ｂ（図１０Ｂ参照）が形成されている。このスリット９１ｂを挿通するようにして第１磁石３３Ａ、３３Ｂに連結されたレバー９２が磁石ケース９０上に露呈している。このレバー９２をスリット９１ｂの形成範囲内で手動でもって移動させることにより、第１磁石３３Ａ、３３Ｂを水平方向にスライドすることができる。

チップケース８０と磁石ケース９０との一体化及び測定チップ１０のＳＰＲ測定装置１上面１ａへ導入は以下のようにして行われる。
まず、測定チップ１０の底面にマッチングフィルム３５を貼り付ける。その後、その測定チップ１０をチップケース８０に固定する。
次に、図１０Ａに示すように、チップケース８０の左右両側に、磁石ケース９０をその磁石ポケット９１ａの開口がチップケース８０側を向くようにして配置する。この際、磁石ポケット９１ａとチップケース８０の凹溝８３は連通状態となる。さらに、チップケース８０の一対の鍔部８２、８２がそれぞれ磁石ケース９０、９０上に載置される。
このようにチップケース８０と磁石ケース９０とを配置した状態においては、両者を合わせた平面視形状（即ち、チップキャリア７０の平面視形状）は、チップキャリアガイド４０の案内孔４１ａの平面視形状と略同一となる。

チップケース８０と磁石ケース９０との配置関係を維持したまま、チップキャリアガイド４０の案内孔４１ａ内にチップケース８０及び磁石ケース９０を導入する。この際、磁石ケース９０、９０内の２つの第１磁石３３Ａ、３３Ｂがそれぞれチップキャリアガイド４０の第２磁石４２Ａ、４２Ｂに接近する。その結果、第１磁石３３Ａ、３３ＢのＮ極と第２磁石４２Ａ、４２ＢのＮ極の相互作用により、第１磁石３３Ａ、３３Ｂには第２磁石４２Ａ、４２Ｂから離間しようとする力が生じる。これにより、磁石ケース９０、９０内の第１磁石３３Ａ、３３Ｂはそれぞれチップケース８０側に向けてスライドして（図１０Ａ及び図１０Ｂ参照）、チップケース８０の凹溝８３、８３内に挿入される。その結果、チップケース８０と磁石ケース９０とが固定し、一体化される。

このようにしてチップケース８０と磁石ケース９０とが固定し、一体化されたチップケース８０は、ＳＰＲ測定装置１上面１ａに載置されている場合には、第１磁石３３Ａ、３３Ｂに下向きの斥力が生じることにより、この上面１ａに圧着される。

このような状態からチップキャリア７０を上記上面１ａから脱離させる方法について説明する。脱離させる際には、チップキャリアガイド４０を第１位置から第２位置に変位させることで、第１磁石３３Ａ、３３Ｂに上向きの斥力を生じさせる。その結果、容易にチップキャリア７０を上記上面１ａから剥離させることが可能となる。一方、このようにしてチップキャリア７０をＳＰＲ測定装置１上面１ａから脱離させてチップキャリアガイド４０から離間させた際には、もはや第１磁石３３Ａ、３３Ｂに斥力は生じない。このため、各磁石ケース９０のレバーを手動で移動させて第１磁石３３Ａ、３３Ｂをチップケース８０の凹溝８３、８３から抜き出すことで、チップケース８０と磁石ケース９０を分離することができる。

このようにして、第２の実施形態の測定チップ着脱装置６０においては、チップケース８０と磁石ケース９０とからなるチップキャリア７０を、ＳＰＲ測定装置上面（図１０Ａにおいて図示省略）に載置する場合にのみ、第１磁石３３Ａ、３３Ｂが凹溝８３、８３にそれぞれ挿入されることによってチップケース８０と磁石ケース９０とが一体化される。
したがって、非測定時にはチップキャリア７０をチップケース８０と磁石ケース９０に分離しておくことができる。このため、チップキャリア７０の取扱い性を向上させることができる。一方、測定時には、測定チップ１０とＳＰＲ測定装置１との位置決め及びロックを容易に実現することが可能となる。

以上、本発明の実施形態に係る測定チップ着脱装置、ＳＰＲ測定システム及び測定チップ着脱方法について図面を参照して詳細に説明したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更も含まれる。
即ち、磁力によるサポートを受けて測定チップ１０のＳＰＲ測定装置１の上面１ａへの固定及び脱離を行うことが本発明の技術的本質であり、この特徴と備えている限り、いかなる実施形態をも包含する。

例えば、本実施形態においては、第１磁石３３Ａ、３３Ｂ及び第２磁石４２Ａ、４２Ｂをそれぞれ二組備えられる場合について説明したが、これに限定されることはなく、その組数は任意に選択可能である。この場合であっても、各磁石に生ずる斥力の均衡が取れるように磁石の選定及び配置を行うことが望ましい。

また、第１磁石３３Ａ、３３Ｂ及び第２磁石４２Ａ、４２Ｂの形状は実施形態に示した形状に限定されず、例えば、２つの同心円のリング状磁石であってもよい。この場合、リング状磁石は外径側と内径側とで磁極の異なる磁石が用いられ、一方のリング状磁石が他方の磁石の内径側をその軸線を一致させたまま通過するように配置される。両磁石に生じる磁力によって、測定チップ１０の固定及び離脱が行われる。

さらに、第１磁石３３Ａ、３３Ｂ及び第２磁石４２Ａ、４２Ｂに生じる斥力を用いた構成のみならず、引力を用いて測定チップ１０の固定及び脱離を行う構成としてもよい。

さらにまた、第１及び第２実施形態においては、第１磁石３３Ａ、３３Ｂ及び第２磁石４２Ａ、４２ＢのＮ極同士の斥力を用いた例について説明した。しかしながら、両磁石の配置向きを反転させることにより、Ｓ極同士の斥力によって、測定チップ１０の固定及び脱離を行うものであってもよい。

第１磁石３３Ａ、３３Ｂ及び第２磁石４２Ａ、４２Ｂは、永久磁石に限られず、電磁石であってもよい。

本発明は、測定チップ着脱装置、これを搭載したＳＰＲ測定装置及び測定チップ着脱装置を使用した測定チップ着脱方法に適用できる。これらの測定チップ着脱装置、ＳＰＲ測定装置及び測定チップ着脱方法によれば、測定チップが搭載されるチップキャリアに対して適切な方向に磁力を生じさせることにより、ＳＰＲ測定装置の上面に対して測定チップを容易に着脱することができ、測定チップの交換を容易に行うことが可能となる。

１ ＳＰＲ測定装置
２ 光源
３ 入射側レンズ
４ プリズム
４ａ 測定面
５ 光検出部
１０ 測定チップ
１１ 金属薄膜
２０ 測定チップ着脱装置
３０ チップキャリア
３０Ａ〜３０Ｃ チップキャリア部品
３３Ａ 第１磁石
３３Ｂ 第１磁石
３５ マッチングフィルム
３６ ケース位置決め板
３７ ガイドバー
４０ チップキャリアガイド
４１ａ 案内孔
４２Ａ 第２磁石
４２Ｂ 第２磁石
４４ 可動機構
４６ コイルスプリング（付勢部材）
５０ ＳＰＲ測定システム
６０ 測定チップ着脱装置
７０ チップキャリア
８０ チップケース
８３ 凹溝
９０ 磁石ケース

Claims (8)

1. 測定チップ内の検体を表面プラズモン共鳴現象により測定するＳＰＲ測定装置の上面に、前記測定チップを固定および脱離させる測定チップ着脱装置であって、
   前記測定チップが搭載されるチップキャリアと、
   前記チップキャリアを前記上面に案内するチップキャリアガイドとを備え、
   前記チップキャリアに第１磁石が配設されるとともに、前記チップキャリアガイドに第２磁石が配設され、
   前記チップキャリアガイドを変位させることによって前記第１磁石が前記第２磁石から受ける磁力の向きを反転させて、前記チップキャリアを前記上面に固定および脱離させる測定チップ着脱装置。
2. 前記チップキャリアガイドは、前記上面に沿って延びる板状を有するとともに、前記チップキャリアガイドの板厚方向に貫通して前記チップキャリアが嵌り込む案内孔を有し、
   前記チップキャリアガイドは、前記上面から上方に離間する第１位置と、前記上面に近接した第２位置との間で移動可能である請求項１に記載の測定チップ着脱装置。
3. 前記磁力が、前記第１磁石と前記第２磁石との間に生ずる斥力である請求項１又は２に記載の測定チップ着脱装置。
4. 前記チップキャリアガイドを第２位置から第１位置に向かって付勢する付勢部材が設けられ、
   前記第１位置における前記チップキャリアガイドの前記第２磁石が、前記上面に載置された前記チップキャリアの前記第１磁石よりも上方に位置しており、
   前記第２位置における前記チップキャリアガイドの前記第２磁石が、前記上面に載置された前記チップキャリアの前記第１磁石よりも下方に位置している請求項３に記載の測定チップ着脱装置。
5. 前記チップキャリアは、前記測定チップが固定されるチップケースと、前記チップケースの側方に配置されて、前記第１磁石を水平方向にスライド可能に、かつ、突出可能に保持する磁石ケースとからなり、
   前記第１磁石に前記斥力が生じた際に、前記第１磁石がスライドして前記チップケースの側面に設けられた凹溝に挿入される請求項４に記載の測定チップ着脱装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の測定チップ着脱装置が搭載されている前記ＳＰＲ測定装置を含むＳＰＲ測定システム。
7. 請求項４に記載の測定チップ着脱装置を使用した測定チップ着脱方法であって、
   前記チップキャリアを前記第１磁石に生じる斥力に逆らって前記チップキャリアガイドの前記案内孔に嵌め込み、その嵌め込みの際に前記第１磁石に生じる下向きの斥力によって前記測定チップを前記上面に固定し、
   前記測定チップが前記上面に固定された状態において、前記チップキャリアガイドを前記付勢部材の付勢に逆らって第１位置から第２位置に変位させ、前記第１磁石に生じる上向きの斥力によって前記測定チップを前記上面から脱離させることを含む測定チップ着脱方法。
8. 請求項５に記載の測定チップ着脱装置を使用した測定チップ着脱方法であって、
   前記チップキャリアを前記第１磁石に生じる斥力に逆らって前記チップキャリアガイドの前記案内孔に嵌め込み、その嵌め込みの際に前記第１磁石に生じる水平方向の斥力によって前記第１磁石をスライドさせて前記凹溝に挿入させるとともに、前記第１磁石に生じる下向きの斥力によって前記測定チップを前記上面に固定し、
   前記測定チップが前記上面に固定された状態において、前記チップキャリアガイドを前記付勢部材の付勢に逆らって第１位置から第２位置に変位させ、前記第１磁石に生じる上向きの斥力によって前記測定チップを前記上面から脱離させることを含む測定チップ着脱方法。

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