JP2002372490A

JP2002372490A - 全反射減衰を利用したセンサーおよび測定チップアセンブリ

Info

Publication number: JP2002372490A
Application number: JP2002085970A
Authority: JP
Inventors: Nobufumi Mori; 信文森; Katsumi Hayashi; 克巳林; Masayuki Naya; 昌之納谷; Nobuhiko Ogura; 信彦小倉; Yoshiyuki Kunuki; 義幸九貫
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】表面プラズモン共鳴等による全反射減衰を利
用したセンサーにおいて、測定ユニットに供給された試
料液の蒸発を防止し、測定精度を向上する。【解決手段】出入機構65により、カップ状の測定ユニ
ット10がターンテーブル20上に配置され、試料液供給機
構64により試料液が測定ユニット10に滴下供給される。
ターンテーブル20が回動し、所定位置で、オイル供給機
構80により、微少量のオイルが滴下供給される。さらに
ターンテーブル20が回動し、光ビーム30を測定ユニット
10の内底面に形成された金属膜と、その下の誘電体ブロ
ックとの界面で全反射条件が得られるように種々の角度
で入射させ、界面において全反射した光ビーム30を光検
出器40で検出し、該光検出値に基づいて全反射減衰の状
態を測定し、試料液の特性を求める。測定ユニット10内
の試料液の表面はオイルにより覆われているため、試料
液の蒸発が防止され、測定精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面プラズモンの
発生を利用して試料液中の物質の特性を分析する表面プ
ラズモンセンサー等の、全反射減衰を利用したセンサー
および測定チップアセンブリに関し、特に詳細には、測
定チップに試料液を保持する１つまたは複数の試料液保
持部が設けられている全反射減衰を利用したセンサーお
よび測定チップアセンブリに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属中においては、自由電子が集団的に
振動して、プラズマ波と呼ばれる粗密波が生じる。そし
て、金属表面に生じるこの粗密波を量子化したものは、
表面プラズモンと呼ばれている。

【０００３】従来より、この表面プラズモンが光波によ
って励起される現象を利用して、試料液中の物質を定量
分析する表面プラズモンセンサーが種々提案されてい
る。そして、それらの中で特に良く知られているものと
して、 Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙
げられる（例えば特開平６−１６７４４３号参照）。

【０００４】上記の系を用いる表面プラズモンセンサー
は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロ
ック、この誘電体ブロックの上面に形成された金属膜か
らなる薄膜層およびこの薄膜層上に試料液を保持する試
料液保持部を備えた測定チップと、光ビームを発生させ
る光源と、上記光ビームを誘電体ブロックに対して、該
誘電体ブロックと薄膜層との界面で全反射条件が得られ
るように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で
全反射した光ビームの強度を測定して表面プラズモン共
鳴の状態、つまり全反射減衰の状態を検出する光検出手
段とを備えてなるものである。

【０００５】なお上述のように種々の入射角を得るため
には、比較的細い光ビームを入射角を変化させて上記界
面に入射させてもよいし、あるいは光ビームに種々の角
度で入射する成分が含まれるように、比較的太い光ビー
ムを上記界面に収束光状態であるいは発散光状態で入射
させてもよい。前者の場合は、入射した光ビームの入射
角の変化に従って、反射角が変化する光ビームを、上記
反射角の変化に同期して移動する小さな光検出器によっ
て検出したり、反射角の変化方向に沿って延びるエリア
センサによって検出することができる。一方後者の場合
は、種々の反射角で反射した各光ビームを全て受光でき
る方向に延びるエリアセンサによって検出することがで
きる。

【０００６】上記構成の表面プラズモンセンサーにおい
て、光ビームを薄膜層に対して全反射角以上の特定入射
角で入射させると、該薄膜層に接している試料液中に電
界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネッセ
ント波によって薄膜層と試料液との界面に表面プラズモ
ンが励起される。エバネッセント光の波数ベクトルが表
面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立している
とき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面プ
ラズモンに移行するので、誘電体ブロックと薄膜層との
界面で全反射した光の強度が鋭く低下する。この光強度
の低下は、一般に上記光検出手段により暗線として検出
される。

【０００７】なお上記の共鳴は、入射ビームがｐ偏光の
ときにだけ生じる。したがって、光ビームがｐ偏光で入
射するように予め設定しておく必要がある。

【０００８】この全反射減衰（ＡＴＲ）が生じる入射
角、すなわち全反射解消角θ_ＳＰより表面プラズモンの
波数が分かると、試料液の誘電率が求められる。すなわ
ち表面プラズモンの波数をＫ_ＳＰ、表面プラズモンの角
周波数をω、ｃを真空中の光速、ε_ｍとε_ｓをそれ
ぞれ薄膜、試料液の誘電率とすると、以下の関係があ
る。

【０００９】

【数１】試料液の誘電率ε_ｓが分かれば、所定の較正曲線等に
基づいて試料液中の特定物質の濃度が分かるので、結
局、上記反射光強度が低下する入射角θ_ＳＰを知ること
により、試料液の誘電率つまりは屈折率に関連する特性
を求めることができる。

【００１０】また、全反射減衰（ＡＴＲ）を利用する類
似のセンサーとして、例えば「分光研究」第４７巻第
１号（１９９８）の第２１〜２３頁および第２６〜２７
頁に記載がある漏洩モードセンサーも知られている。こ
の漏洩モードセンサーは基本的に、プリズム状に形成さ
れた誘電体ブロック、この誘電体ブロックの上面に形成
されたクラッド層とその上に形成された光導波層からな
る薄膜層およびこの薄膜層上に試料液を保持する試料液
保持部を備えた測定チップと、光ビームを発生させる光
源と、上記光ビームを上記誘電体ブロックに対して、該
誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得
られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界
面で全反射した光ビームの強度を測定して導波モードの
励起状態、つまり全反射減衰の状態を検出する光検出手
段とを備えてなるものである。

【００１１】上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、
光ビームを誘電体ブロックを通してクラッド層に対して
全反射角以上の入射角で入射させると、このクラッド層
を透過した後に光導波層においては、ある特定の波数を
有する特定入射角の光のみが導波モードで伝搬するよう
になる。こうして導波モードが励起されると、入射光の
ほとんどが光導波層に取り込まれるので、上記界面で全
反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。
そして導波光の波数は光導波層の上の試料液の屈折率に
依存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角を知
ることによって、試料液の屈折率や、それに関連する試
料液の特性を分析することができる。

【００１２】また、上述した表面プラズモンセンサーや
漏洩モードセンサー等は、創薬研究分野等において、所
望のセンシング物質と試料液との相互作用の研究に用い
られることがある。例えばセンシング物質と試料液中に
含まれる特定物質との結合作用や、逆に結合物質から試
料液中への特定物質の解離作用等の相互作用の測定に用
いられる。このような相互作用としては、タンパク質−
タンパク質相互作用、ＤＮＡ−タンパク質相互作用、糖
−タンパク質相互作用、タンパク質−ペプチド相互作
用、脂質−タンパク質相互作用や化学物質の結合等が含
まれている。

【００１３】上記表面プラズモンセンサーや漏洩モード
センサー等が、センシング物質に結合する特定物質を見
いだすランダムスクリーニングへ使用される場合であれ
ば、前記薄膜層上にセンシング物質を固定し、該センシ
ング物質上に種々の被検体が溶媒に溶かされた試料液を
添加し、所定時間が経過する毎に全反射減衰の状態を測
定している。試料液中の被検体が、センシング物質と結
合するものであれば、この結合によりセンシング物質の
屈折率が時間経過に伴って変化する。したがって、所定
時間経過毎に全反射減衰の状態を測定し、変化が生じて
いるか否か測定することにより、被検体とセンシング物
質の結合が行われているか否か、すなわち被検体がセン
シング物質と結合する特定物質であるか否かを判定する
ことができる。このような特定物質とセンシング物質と
の組み合わせとしては、例えば抗原と抗体、あるいは抗
体と抗体が挙げられる。具体的には、ウサギ抗ヒトＩｇ
Ｇ抗体をセンシング物質として測定チップに固定し、ヒ
トＩgＧ抗体を特定物質として用いることができる。

【００１４】なお、本出願人は、特願2001−397411にお
いて、複数個の試料液保持部が設けられた測定チップを
用いて測定を行う全反射減衰を利用したセンサーを提案
している。このような構成のセンサーを用いれば、多数
の試料についての測定を短時間で行うことができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来提供され
ている全反射減衰を利用したセンサーにおいては、内底
面に予め薄膜層が形成されたカップ状あるいはシャーレ
状の試料液保持部に、試料液を滴下供給した後、上述し
た全反射減衰の状態を測定している。

【００１６】このため、試料液を供給してから、実際の
測定が行われる間に、試料液が蒸発し、試料液の濃度が
変化してしまい、全反射減衰の状態の測定精度が低下す
るおそれがあった。

【００１７】特に、測定チップに配されたセンシング物
質と試料液との相互作用の経時変化を測定する場合に
は、測定時間が長時間にわたることが多く、その間に試
料液が蒸発してしまい、正確な経時変化を測定できない
おそれがあった。

【００１８】本発明は上記の事情に鑑みて、試料液の蒸
発を防止し、全反射減衰の状態の測定精度を向上させる
ことのできる全反射減衰を利用したセンサーを提供する
ことを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明による全反射減衰
を利用したセンサーは、光ビームを発生させる光源と、
上記光ビームに対して透明な誘電体ブロック、この誘電
体ブロックの上面に形成された薄膜層、この薄膜層上に
試料液を保持する１つまたは複数の試料液保持部を備え
てなる測定チップと、上記光ビームを上記誘電体ブロッ
クに対して、該誘電体ブロックと上記薄膜層との界面で
全反射条件が得られるように種々の入射角で入射させる
光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を検出
する光検出手段と、該光検出手段の検出結果に基づい
て、全反射減衰の状態を測定する測定手段とを備えた全
反射減衰を利用したセンサーにおいて、上記測定チップ
の試料液保持部が上部に開口部を有するものであり、上
記開口部に、試料液の蒸発を防止する蓋手段を設ける蓋
手段供給手段を備えたことを特徴とするものである。

【００２０】このようなセンサーとしては、金属膜を上
記薄膜層として用いる前述の表面プラズモンセンサー
や、誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層と、
このクラッド層の上に形成された光導波層とからなる層
を上記薄膜層として用いる前述の漏洩モードセンサー等
がある。

【００２１】また本発明によるセンサーにおいて、光検
出手段により前記界面で全反射した光ビームの強度を測
定して試料液中の物質の分析を行うには種々の方法があ
り、例えば、光ビームを前記界面で全反射条件が得られ
る種々の入射角で入射させ、各入射角に対応した位置毎
に前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、全
反射減衰により発生した暗線の位置（角度）を検出する
ことにより分析を行ってもよいし、D.V.Noort,K.johans
en,C.-F.Mandenius, Porous Gold in SurfacePlasmon R
esonance Measurement, EUROSENSORS XIII, 1999, pp.5
85-588 に記載されているように、複数の波長の光ビー
ムを前記界面で全反射条件が得られる入射角で入射さ
せ、各波長毎に前記界面で全反射した光ビームの強度を
測定して、各波長毎の全反射減衰の程度を検出すること
により分析を行ってもよい。

【００２２】また、P.I.Nikitin,A.N.Grigorenko,A.A.B
eloglazov,M.V.Valeiko,A.I.Savchuk,O.A.Savchuk, Sur
face Plasmon Resonance Interferometry for Micro-Ar
rayBiosensing, EUROSENSORS XIII, 1999, pp.235-238
に記載されているように、光ビームを前記界面で全反射
条件が得られる入射角で入射させるとともに、この光ビ
ームの一部を、この光ビームが前記界面に入射する前に
分割し、この分割した光ビームを、前記界面で全反射し
た光ビームと干渉させて、その干渉後の光ビームの強度
を測定することにより試料分析を行ってもよい。

【００２３】上記薄膜上に上記試料液と相互作用を生じ
るセンシング物質が配され、上記測定手段が、上記光検
出手段により時間をおいて検出された複数の検出結果に
基づいて、全反射減衰の状態の経時変化を測定するもの
であってもよい。

【００２４】上記蓋手段として、オイルを用いる場合で
あれば、上記蓋手段供給手段は、例えばオイルを上記開
口部に滴下供給するものとすることができる。

【００２５】また上記蓋手段として、蓋体を用いるもの
であれば、上記蓋手段供給手段は、上記蓋体を上記開口
部に被せるものとすることができる。上記蓋体として
は、上記開口部より小さい小開口部を有しているもの、
伸縮自在の簾状に形成されているもの、あるいはシート
状に形成されているものであってもよい。

【００２６】なお、上記開口部に前記蓋手段が設けられ
た前記試料液保持部における１時間あたりの水分蒸発量
は、２％以下であることが好ましい。なお、１時間あた
りの水分蒸発量が０．５％以下であることがより望まし
い。

【００２７】また、本発明の測定チップアセンブリとし
ては、誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの上面に
形成された薄膜層と、上記薄膜層上に試料液を保持し、
開口部を有する１つまたは複数の試料液保持部とから形
成されて、全反射減衰を利用したセンサーに用いられる
測定チップと、該測定チップの開口部に設けられた蓋体
とからなることを特徴とするものである。

【００２８】上記蓋体としては、上記開口部より小さい
小開口部を有しているもの、伸縮自在の簾状に形成され
ているもの、あるいはシート状に形成されているもので
あってもよい。

【００２９】なお、上記開口部に前記蓋体が設けられた
前記試料液保持部における１時間あたりの水分蒸発量
は、２％以下であることが好ましい。なお、１時間あた
りの水分蒸発量が０．５％以下であることがより望まし
い。

【００３０】なお、上記試料液保持部は、例えば透明樹
脂等からなる誘電体ブロックの薄膜層が形成された部分
の周囲を嵩上げし、上部が開口部を有する円錘台形状の
空間を薄膜層上に設けることにより形成することができ
る。試料液保持部は、１つの測定チップ内に１つ設けら
れてもよいし、また複数個設けられてもよい。複数個の
試料液保持部が１つの測定チップ内に設けられる場合に
は、試料液保持部は一列に並べて配置されてもよいし、
あるいは複数列に分けて配置されてもよい。なお、試料
液保持部が測定チップ内に複数個設けられる場合には、
光源、光学系、光検出手段および測定手段は、各試料液
保持部毎に別個に設けられるものであってもよいし、単
一のものであってもよい。単一のものを用いる場合に
は、光源、光学系、光検出手段および測定手段を順次移
動させて用いてもよいし、測定チップを移動させてもよ
い。

【００３１】なお、複数個の試料液保持部が設けられた
測定チップを用いる場合には、測定チップに取り付ける
蓋体は、各試料液保持部の開口部毎に個々に形成された
ものであってもよいし、すべての試料液保持部の開口部
を被うように、一体形成されたものであってもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明による全反射減衰を利用したセン
サーにおいては、測定チップの試料液保持部の開口部
に、試料液の蒸発を防止する蓋手段を設けることによ
り、試料液保持部に供給された試料液の蒸発を防止し
て、測定精度を向上させることができる。

【００３３】測定チップに配されたセンシング物質と試
料液との相互作用の経時変化を測定する際に、測定時間
が長時間に亘った場合であっても、試料液の蒸発が防止
されているため、正確な経時変化を測定することができ
る。

【００３４】上記開口部に滴下供給したオイルを蓋手段
として用いるものであれば、容易に開口部に蓋手段を設
けることができる。

【００３５】また上記開口部に被せられた蓋体を蓋手段
として用いるものであれば、試料液の蒸発が防止される
とともに、試料液保持部に供給された試料液に埃などが
入ることも防止できる。

【００３６】上記蓋体が小開口部を有するものであれ
ば、この小開口部を介して試料液を供給可能であるた
め、試料液保持部に試料液を供給する前であっても、試
料液供給機構の開口部に蓋体を取り付けることができ
る。

【００３７】また、蓋体が伸縮自在の簾状に形成されて
いるものであれば、この簾状態の隙間から試料液を供給
可能であるため、試料液保持部に試料液を供給する前で
あっても、試料液供給機構の開口部に蓋体を取り付ける
ことができ、かつ試料液を供給する際に、精密な位置決
めの必要もない。

【００３８】さらに、蓋体がシート状に形成されている
ものであれば、上記開口部に蓋体を取り付ける際に、精
密な位置決めを行う必要がなく、容易に取り付けること
ができる。

【００３９】また、上記開口部に蓋手段あるいは蓋体が
設けられた試料液保持部内における１時間あたりの水分
蒸発量が２％以下であれば、試料液の蒸発に起因する試
料液の屈折率変化はほとんど生じることがなく、高精度
に測定を行うことができる。なお、１時間あたりの水分
蒸発量が０．５％以下であれば、一層試料液の蒸発量は
少なく、より高精度に測定を行うことができる。

【００４０】なお、複数個の試料液保持部が設けられた
測定チップを用いる際には、各試料液保持部の開口部に
取り付ける蓋体として一体形成されたものを用いること
ができ、この場合には一回の動作で、各試料液保持部の
開口部に蓋体を取り付けることができ、効率良く蓋体を
取り付けることができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態による表面プラズモンセンサーの全体形状を示す
ものであり、また図２はこの装置の要部の側面形状を示
している。

【００４２】図１に示す通りこの表面プラズモンセンサ
ーは、複数個の測定ユニット10と、これら複数の測定ユ
ニット10を支持したターンテーブル20と、このターンテ
ーブル20を間欠的に回動させる移動手段としての支持体
駆動手段21と、測定用の光ビーム（レーザビーム）30を
発生させる半導体レーザ等のレーザ光源31と、入射光学
系を構成する集光レンズ32と、光検出器40と、上記レー
ザ光源31および支持体駆動手段21の駆動を制御するとと
もに、上記光検出器40の出力信号Ｓを受けて後述の処理
を行なうコントローラ60と、測定ユニット10をターンテ
ーブル20に出し入れする出入機構65と、試料液供給機構
70と、蓋手段供給手段としてのオイル供給機構80とを有
している。なお、測定ユニット10は本発明の測定チップ
として機能するものである。

【００４３】上記測定ユニット10は図２に示す通り、例
えば概略四角錐形状とされた誘電体ブロック11と、この
誘電体ブロック11の上面に形成された、例えば金、銀、
銅、アルミニウム等からなる金属膜12とを有している。

【００４４】誘電体ブロック11は例えば透明樹脂等から
なり、金属膜12が形成された部分の周囲が嵩上げされた
形とされ、この嵩上げされた部分である試料液保持枠13
の内部は、上部が広がる円錘台形状の空間であり、試料
液15を貯える試料液保持部13ｂとして機能している。ま
た試料液保持部13ｂの上部には、開口部13ａが形成され
ている。

【００４５】ターンテーブル20上には、この測定ユニッ
ト10を嵌合保持する複数（本例では１２個）の貫通穴22
が、ターンテーブル20の回動軸20ａを中心とする円周上
に等角度間隔で設けられている。測定ユニット10は、タ
ーンテーブル20に対して交換可能な状態で保持される。
支持体駆動手段21はステッピングモータ等から構成さ
れ、ターンテーブル20を貫通穴22の配置角度と等しい角
度ずつ間欠的に回動させる。

【００４６】集光レンズ32は図２に示す通り、光ビーム
30を集光して収束光状態で誘電体ブロック11に通し、誘
電体ブロック11と金属膜12との界面12ａに対して種々の
入射角が得られるように入射させる。この入射角の範囲
は、上記界面12ａにおいて光ビーム30の全反射条件が得
られ、かつ、表面プラズモン共鳴が生じ得る角度範囲を
含む範囲とされる。

【００４７】なお光ビーム30は、界面12ａに対してｐ偏
光で入射する。そのようにするためには、予めレーザ光
源31をその偏光方向が所定方向となるように配設すれば
よい。その他、波長板や偏光板で光ビーム30の偏光の向
きを制御してもよい。

【００４８】光検出器40は、多数の受光素子が１列に配
されてなるラインセンサーであり、受光素子の並び方向
が図２中の矢印Ｘ方向となるように配されている。

【００４９】一方コントローラ60は、支持体駆動手段21
からその回動停止位置を示すアドレス信号Ａを受けると
ともに、所定のシーケンスに基づいてこの支持体駆動手
段21を作動させる駆動信号Ｄを出力する。また上記光検
出器40の出力信号Ｓを受ける測定手段61と、この測定手
段61からの出力を受ける表示部62とを備えている。ま
た、出入機構65、試料液供給機構70およびオイル供給機
構80に接続され、その動作を必要に応じて制御する。

【００５０】出入機構65は、測定ユニット10を保持する
保持部66と、この保持部66を移動させる手段67とから構
成される。

【００５１】試料液供給機構70は、試料液を所定量だけ
吸引保持するピペット71と、このピペット71を移動させ
る手段72とから構成されたものであり、所定位置にセッ
トされた試料液容器73から試料液をピペット71に吸引保
持し、ターンテーブル20上の所定の停止位置にある測定
ユニット10の試料液保持部13ｂにその試料液を滴下供給
する。

【００５２】オイル供給機構80は、オイル50を所定量だ
け吸引保持するピペット81と、このピペット81を移動さ
せる手段82とから構成されたものであり、所定位置にセ
ットされたオイル容器83からオイル50をピペット81に吸
引保持し、ターンテーブル20に配置され、試料液15が供
給された測定ユニット10の試料液保持部13ｂの開口部13
ａにそのオイル50を滴下供給する。なお、オイル50とし
てはApplied Biosystems社製のミネラルオイルを使用
する。

【００５３】以下、上記構成の表面プラズモンセンサー
による試料分析について説明する。まず、準備された測
定ユニット10は例えば９６穴カセットに並べられてい
る。出入機構65により、各測定ユニット10は、順次ター
ンテーブル20上の貫通穴22に配置される。試料分析に際
してターンテーブル20は、前述のように支持体駆動手段
21によって間欠的に回動される。そして、ターンテーブ
ル20が停止したとき所定位置に静止した測定ユニット10
の試料液保持部13ｂに、上記試料液供給機構70によって
試料液15が供給される。

【００５４】さらに、ターンテーブル20が回動され、試
料液15が供給された測定ユニット10がオイル供給機構80
が設けられている位置に静止すると、オイル供給機構80
により、測定ユニット10の試料液保持部13ｂの開口部13
ａにオイル50が滴下供給される。試料液保持部13ｂ内に
滴下供給されるオイルの量は、試料液保持部13ｂ内の試
料液15の表面積に応じて予め設定されている。通常、試
料液15の表面積２０mm ^２あたり２０マイクロ以上のオイ
ルが供給されると、試料液15の全表面がオイル50により
覆われる。このため、オイル50下の試料液保持部13ｂで
は、１時間あたりの水分蒸発量が２％以下となり、測定
時間中に試料液15が蒸発することはほとんどない。

【００５５】その後ターンテーブル20が何回か回動され
てから停止すると、試料液保持部13ｂに試料液15を保持
している測定ユニット10が、その誘電体ブロック11に上
記光ビーム30が入射する測定位置（図２中の右側の測定
ユニット10の位置）に静止する状態となる。この状態の
とき、コントローラ60からの指令でレーザ光源31が駆動
され、そこから発せられた光ビーム30が前述のように収
束する状態で、誘電体ブロック11と金属膜12との界面12
ａに入射する。この界面12ａで全反射した光ビーム30
は、光検出器40によって検出される。

【００５６】光ビーム30は、上述の通り収束光状態で誘
電体ブロック11に入射するので、上記界面12ａに対して
種々の入射角θで入射する成分を含むことになる。なお
この入射角θは、全反射角以上の角度とされる。そこ
で、光ビーム30は界面12ａで全反射し、この反射した光
ビーム30には、種々の反射角で反射する成分が含まれる
ことになる。

【００５７】このように光ビーム30が全反射するとき、
界面12ａから金属膜12側にエバネッセント波がしみ出
す。そして、光ビーム30が界面12ａに対してある特定の
入射角θ_ＳＰで入射した場合は、このエバネッセント波
が金属膜12の表面に励起する表面プラズモンと共鳴する
ので、この光については反射光強度Ｉが鋭く低下する。
なお図３には、この全反射減衰現象が生じた際の入射角
θと反射光強度Ｉとの関係を概略的に示してある。

【００５８】そこで、測定手段61において、全反射減衰
の状態として、光検出器40が出力する出力信号Ｓから各
受光素子毎の検出光量を調べ、暗線を検出した受光素子
の位置に基づいて上記入射角（全反射減衰角）θ_ＳＰを
求める。また、予め求めておいた反射光強度Ｉと入射角
θとの関係曲線に基づいて、試料液15中の特定物質を定
量分析することができる。以上の原理に基づいて、試料
液15中の特定物質の定量分析が行われ、その分析結果が
表示部62に表示される。測定終了後、測定を終えた測定
ユニット10は、ターンテーブル20から出入機構65により
取り外される。

【００５９】本実施形態では、試料液15が試料液保持部
13ｂに供給された後に、オイル50が試料液保持部13ｂに
供給されているため、このオイル50により試料液15の表
面が覆われ、オイル50の下では、１時間あたりの水分蒸
発量は２％以下となる。このため、測定時間中に試料液
15が蒸発することはほとんど無く、試料液の濃度が一定
に保たれ、かつ蒸発による気化熱発生を防止できるの
で、全反射減衰の状態の測定精度が向上する。また、蓋
手段としてオイルを用いたため、容易に蓋手段を試料液
保持部13ｂの開口部13ａに設けることができる。なお、
より望ましくは、水分蒸発量を０．５％以下とする。

【００６０】なお、以上説明した各実施形態では、測定
ユニット10を支持する支持体として回動するターンテー
ブル20が用いられているが、支持体の移動方式や形状は
これに限られるものではない。例えば、ターンテーブル
20を一方向に回転するのではなく、逆方向に移動させて
その測定ユニットを再度、光源31、集光レンズ32および
光検出器40からなる光測定機構にセットし、測定を行な
うようにしてもよい。また、光測定機構を複数設けて、
ターンテーブル20が１回転する間に１つの測定ユニット
に関して複数回測定を行なうように構成することも可能
である。

【００６１】あるいは、複数の測定ユニットを支持した
支持体を往復直線移動またはＸＹ方向に平面移動するよ
うに構成し、その移動にともなって複数の測定ユニット
を１つあるいは複数個の光測定機構に順次セットするよ
うにしても構わない。

【００６２】なお、上記第１の実施の形態の変型例とし
て、支持体を固定し、光測定機構を移動させて、各測定
ユニット10の測定を順次行うもの、あるいは支持体およ
び光測定機構の両者を移動させて、各測定ユニット10の
測定を順次行うものも考えられる。この場合にも多数の
測定ユニットについての測定を短時間で行なうことが可
能になる。

【００６３】また、本実施の形態の他の変型例として、
金属膜12の上にセンシング物質を固定し、試料液中に含
まれる被検体が、このセンシング物質と結合する特定物
質であるか否かを判定するものがある。この場合には、
表面プラズモン共鳴による全反射減衰角θ_ＳＰの経時変
化を測定し、全反射減衰角θ_ＳＰが大きく変化した場合
には、被検体が特定物質であると判定している。このよ
うな判定を行うためには、１つの測定ユニット10に対し
て測定を複数回行なう必要がある。この場合には、最初
の測定終了後も測定ユニット10をそのままターンテーブ
ル20に支持させておけば、ターンテーブル20の回転移動
により、その測定ユニット10を再度測定にかけることが
できる。このように、一つの測定ユニット10の測定が長
時間に亘って行われる際には、特に試料液15の蒸発によ
り、試料液15の濃度が変化してしまうおそれがあるが、
オイルが試料液の表面を覆っているため、試料液の蒸発
が防止され、全反射状態の経時変化の測定精度が向上す
る。

【００６４】次に、図４および図５を参照して本発明の
第２の実施形態について説明する。図４は、この第２の
実施形態の表面プラズモンセンサーの全体形状を示し、
図５は本実施形態に用いられる蓋体51の形状を示してい
る。なお図４において、図１中の要素と同等の要素には
同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない
限り省略する。

【００６５】この表面プラズモンセンサーは、蓋手段供
給手段として、蓋体51を測定ユニット10の試料液保持部
13ｂの開口部13ａに被せる蓋体供給機構84が用いられて
いる。蓋体51は、図５の（ａ）に上面図を、（ｂ）にそ
の側面図を示すように、試料液保持部13ｂの開口部13ａ
よりやや小さい、円錘台形状の凸部52を中心に備えた四
角形状の蓋であり、四角形状の１辺は、試料液保持枠13
の上部の１辺の長さと一致するものである。蓋体供給機
構84は、蓋体51を保持する保持部85と、この保持部85を
移動させる手段86とから構成され、コントローラ60によ
りその動作を制御される。

【００６６】上記構成の表面プラズモンセンサーにより
試料分析を行なう際には、図１に示す第１実施形態と同
様に、不図示の９６穴カセットに並べられた測定ユニッ
ト10は、出入機構65により、順次ターンテーブル20上の
貫通穴22に配置され、試料液供給機構70により試料液15
が供給される。

【００６７】試料液供給後、ターンテーブル20が回動さ
れ、試料液15が供給された測定ユニット10が蓋体供給機
構84が設けられている位置に静止すると、上記蓋体供給
機構84は、蓋体51を測定ユニット10に被せる。この際、
蓋体供給機構84は、予め凸部52が下になるように重ねら
れている蓋体51を、保持部85により一つ保持し、蓋体51
の凸部52が測定ユニット10の試料液保持部13ｂの開口部
13ａにはめ込まれるように、蓋体51を測定ユニット10に
被せる。

【００６８】上記構成の蓋体供給機構84を用いて、試料
液保持部13ｂの開口部13ａに蓋体51を被せることによ
り、試料液15の蒸発が防止され、測定精度が向上すると
ともに、試料液保持部13ｂに供給された試料液15に埃な
どが入ることも防止できる。

【００６９】また、上記の蓋体51の変型例として、図６
の（ａ）に上面図を、（ｂ）にその側面図を示すよう
な、試料液保持部13ｂの開口部13ａよりやや大きい碗形
状の凸部101 を中心に備えた四角形状の蓋体102 が考え
られる。このような蓋体102 を用いれば蓋体102 を測定
ユニット10上にとりつける際に、精密な位置決めを行う
必要がない。また他の変型例として、図７の（ａ）に上
面図を、（ｂ）にその側面図を示すような、球状の蓋体
103 を用いることができ、蓋体103 を測定ユニット10上
に取り付ける際に位置決めが一層容易となる。なお、こ
のような蓋体103を用いる場合には、図８に示すような
鍔部104 を上部に備えた測定ユニット105を用いれば、
測定ユニット105 内に、試料液15を保持する十分な空間
を確保することができる。

【００７０】なお、上記各蓋体の素材として軟性樹脂あ
るいはゴム等を用いれば、開口部13ａと蓋体間の密着性
が向上し、一層試料液15の蒸発を防止することができ
る。また、測定ユニットの上部と蓋体の間に、オイルな
どのシール材を添加すれば、さらに密着性が向上する。

【００７１】次に、図９および図１０を参照して本発明
の第３の実施形態について説明する。図９は、この第３
の実施形態の表面プラズモンセンサーの全体形状を示
し、図１０は本実施形態に用いられる蓋体53の形状を示
している。なお図９において、図１中の要素と同等の要
素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要
のない限り省略する。

【００７２】この表面プラズモンセンサーは、蓋手段供
給手段として、測定ユニット10がターンテーブル20上に
配置される前に、蓋体53を測定ユニット10の試料液保持
部13ｂの開口部13ａに被せる蓋体供給機構8７が用いら
れている。蓋体53は、図１０の（ａ）に上面図を、
（ｂ）にその側面図を示すように、試料液保持部13ｂの
開口部13ａよりやや小さい円錘台形状の凸部54を中心に
備えた四角形状の蓋であり、四角形状の１辺は、試料液
保持枠13の上部の１辺の長さと一致するものである。凸
部54の中心には、試料液供給機構70のピペット71の先端
を差し込むことができる程度の小開口部55が設けられて
いる。

【００７３】蓋体供給機構87は、蓋体53を保持する保持
部88と、この保持部88を移動させる手段89とから構成さ
れ、コントローラ60によりその動作を制御される。

【００７４】上記構成の表面プラズモンセンサーにより
試料分析を行なう際には、まず蓋体供給機構87は、不図
示の９６穴カセットに並べられた測定ユニット10に蓋体
53を被せる。この際、蓋体供給機構87は、予め凸部54が
下になるように重ねられている蓋体53を、保持部88によ
り一つ保持し、蓋体53が凸部54を測定ユニット10の試料
液保持部13ｂの開口部13ａにはめ込まれるように、蓋体
53を測定ユニット10に被せる。

【００７５】出入機構65は、蓋体53が被せられた各測定
ユニット10を、順次ターンテーブル20上の貫通穴22に配
置する。ターンテーブル20が回動され、測定ユニット10
が所定位置に静止すると、測定ユニット10の試料液保持
部13ｂに、試料液供給機構70によって試料液15が供給さ
れる。試料液供給の際には、試料液供給機構70のピペッ
ト71は、蓋体53の小開口部55に差し込まれ、試料液15が
滴下供給される。

【００７６】本実施の形態においては、上記構成の蓋体
供給機構87を用いて、試料液15を供給する前に、測定ユ
ニット10の試料液保持部13ｂの開口部13ａに蓋体53を被
せることにより、確実に試料液15の蒸発を防止すること
ができ、一層測定精度が向上するとともに、試料液保持
部13ｂに供給された試料液15に埃などが入ることも防止
できる。

【００７７】また、上記の蓋体53の変型例として、図１
１の（ａ）に上面図を、（ｂ）にその側面図を示すよう
な、伸縮自在の簾状に構成された四角形状の蓋体56が考
えられる。この場合には、ピペット71を簾状の隙間から
差し込んで、試料液を供給することができるため、試料
液を供給する際に、精密に位置を決める必要がない。

【００７８】さらに、他の蓋体の変型例として、図１２
の（ａ）に上面図を、（ｂ）にその側面図を示すよう
な、測定ユニット10に枢支57により取り付けられた蓋体
58を用いることもできる。蓋体58は、中心に小開口部59
を備えた四角板状に形成され、測定ユニット10の上を上
記枢支57を回転軸として回転することにより、測定ユニ
ット10の開口部13ａを開閉するものである。このように
蓋体58が測定ユニット10に取り付けられていれば、測定
ユニット10を移動させる時などに、蓋体58が測定ユニッ
ト10から外れることがない。また、上記蓋体58を用いる
測定ユニットとしては、図１３の（ａ）に上面図を、
（ｂ）にその側面図を示すような嵌合部95を、上部に有
する測定ユニット96を用いることもできる。この測定ユ
ニット96は、その上部の相対する１組の壁面のみに嵌合
部95が形成されている。このため、蓋体58をその嵌合部
95に嵌合させてスライドさせることにより、蓋体58によ
り開口部を覆うことができる。一旦、蓋体58を測定ユニ
ット96に取り付ければ、蓋体58が開口部から容易に外れ
ることはない。

【００７９】なお、上記各実施形態においては、上述の
ように、誘電体ブロック11、金属膜12および試料液保持
枠13が一体的に形成された測定ユニット10に限らず、金
属膜12および試料液保持枠13が一体化され、誘電体ブロ
ック11に対して交換可能に形成された測定ユニットを適
用することもできる。

【００８０】次に図１４、図１５および図１６を参照し
て本発明の第４の実施形態について説明する。図１４は
この第４の実施形態の表面プラズモンセンサーの概略構
成を示す平面図であり、図１５は要部の側面形状を示す
ものであり、図１６は蓋手段供給手段としてのシート供
給機構の概略構成図である。なお図１４および図１５に
おいて、図１および図２中の要素と同等の要素には同番
号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り
省略する。

【００８１】図１４に示す通りこの表面プラズモンセン
サーは、６個の測定ユニット10Ａ、10Ｂ、10Ｃ…が一体
形成された測定ユニットアレイ68の各測定ユニット10
Ａ、10Ｂ、10Ｃ…に光ビーム30Ａ、30Ｂ、30Ｃ…を並列
的に入射させて全反射減衰の状態を検出する表面プラズ
モン共鳴を利用した表面プラズモンセンサーである。

【００８２】上記表面プラズモンセンサーは、６個の測
定ユニット10Ａ、10Ｂ、10Ｃ…からなる測定ユニットア
レイ68と、光ビーム30Ａ、30Ｂ、30Ｃ…を発生する光源
であるレーザ光源31Ａ、31Ｂ、31Ｃ…と、上記光ビーム
30Ａ、30Ｂ、30Ｃ…をそれぞれの測定ユニット10Ａ、10
Ｂ、10Ｃ…に対して、並列的に入射させる光学系である
集光レンズ32Ａ、32Ｂ、32Ｃ…と、各測定ユニット10
Ａ、10Ｂ、10Ｃ…で反射されたそれぞれの反射光ビーム
を、測定ユニット10Ａ、10Ｂ、10Ｃ…それぞれに対応さ
せて受光する複数の光検出器40Ａ、40Ｂ、40Ｃ…と、こ
の光検出器40Ａ、40Ｂ、40Ｃ…からの出力信号ＳＡ、Ｓ
Ｂ、ＳＣ…を受けて信号処理を行うコントローラ69と、
各測定ユニット10Ａ、10Ｂ、10Ｃ…にそれぞれ異なる種
類の試料液を供給する試料液供給機構74と、蓋手段供給
手段としてのシート供給機構75とを備えている。なお、
測定ユニットアレイ68は発明の測定チップとして機能し
ている。

【００８３】各測定ユニット10Ａ、10Ｂ、10Ｃ…は、誘
電体ブロック11および試料液保持枠13の部分が、他の測
定ユニットの誘電体ブロックおよび試料液保持枠と一体
形成されていることを除けば、図１に示す測定ユニット
10と同様な構成を有している。図１５に１例として、測
定ユニット10Ａの概略構成図を示す。

【００８４】一方コントローラ69は、上記各光検出器40
Ａ、40Ｂ、40Ｃ…からの出力信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ…を
受ける測定手段61Ａ、61Ｂ、61Ｃ…と、この測定手段61
Ａ、61Ｂ、61Ｃ…からの出力を受ける表示部62とを備え
ている。また、試料液供給機構74およびシート供給機構
75に接続され、その動作を必要に応じて制御する。

【００８５】シート供給機構75は、図１６に示すよう
に、筒状のシート保持部76と、このシート保持部76に巻
かれているフレキシブルなカバーシート77と、シート保
持部76を回転させることによりカバーシート77を必要に
応じて測定ユニットアレイ68の各試料液保持部13ｂの開
口部13ａ上に取り付けるシート供給部78とを備えてい
る。なお、シート供給部78は、コントローラ69によりそ
の動作を制御される。

【００８６】上記１つの測定ユニット、例えば測定ユニ
ット10Ａに対して供給された試料液についての全反射減
衰の状態の測定は、レーザ光源31Ａ、集光レンズ32Ａ、
測定ユニット10Ａ、光検出器40Ａ、および測定手段61Ａ
から構成される表面プラズモンセンサーユニット98Ａに
よって行なわれる。

【００８７】まず測定に先立ち、不図示の測定ユニット
アレイ出入機構により、測定ユニットアレイ68が測定位
置に設置される。この際カバーシート77は、シート保持
部76に巻き取られている。コントローラ69の制御によ
り、試料液供給機構74により、種々の試料液15が各測定
ユニット10Ａ、10Ｂ、10Ｃ…の試料液保持部13ｂへ供給
される。その後コントローラ69の制御により、シート供
給部78が、がバーシート77が押し出される方向へシート
保持部76を所定量回転させる。このため、カバーシート
77の先端部により、測定ユニットアレイ68の各測定ユニ
ット10Ａ、10Ｂ、10Ｃ…の開口部13ａが被われる。上記
カバーシート77により開口部13ａが被われることによ
り、各測定ユニット10Ａ、10Ｂ、10Ｃ…の試料液保持部
13ｂは密封され、１時間あたりの水分蒸発量は２％以下
となる。このため試料液15が測定時間内に蒸発すること
はほとんどない。

【００８８】上記のように、各測定ユニット10Ａ、10
Ｂ、10Ｃ…の開口部13ａが、カバーシート77の先端部に
より被われた状態で、全反射減衰の状態の測定が行われ
る。各表面プラズモンセンサーユニット98Ａ、98Ｂ、98
Ｃ…における測定動作は、ほぼ第１の実施形態における
測定動作と同様であるため、測定動作の説明は省略す
る。測定が終了すると、コントローラ69の制御により、
シート供給部78がシート保持部76を所定量逆回転させ
る。カバーシート77は、シート保持部76に巻き取られ
る。

【００８９】本実施形態では、試料液15が試料液保持部
13ｂに供給された後に、カバーシート77により、各測定
ユニット10Ａ、10Ｂ、10Ｃ…の開口部13ａが被われて、
各測定ユニット10Ａ、10Ｂ、10Ｃ…の試料液保持部13ｂ
が密封され、１時間あたりの蒸発量は２％以下となるた
め、試料液15が測定時間内に蒸発することはほとんどな
く、試料液の濃度が一定に保たれ、かつ蒸発による気化
熱発生を防止できるので、全反射減衰の状態の測定精度
が向上する。なお、より望ましくは水分蒸発量を０．５
％以下とする。また、蓋体としてカバーシート77を用い
たため、開口部13ａに蓋体を取り付ける際に、精密な位
置決めを行う必要がなく、容易に取り付けることができ
る。

【００９０】なお、複数個の試料液保持部を有する測定
ユニットアレイに設ける蓋体として、１枚のカバーシー
ト77を用いたため、一回の動作で、各測定ユニット10
Ａ、10Ｂ、10Ｃ…の開口部13ａに蓋体（カバーシート7
7）を取り付けることができ、効率良く、蓋体を取り付
けることができる。

【００９１】なお、上記第４実施形態の変型例として、
シート供給機構75の代わりに図１７に示すような蓋体供
給機構45を設けた表面プラズモンセンサーも考えられ
る。蓋体供給機構45は、蓋体46と、この蓋体46を測定ユ
ニットアレイ68の試料液保持部13ｂの開口部13ａに被せ
る蓋体供給部47とを備えている。蓋体供給部47は、蓋体
46を保持する保持部48と、この保持部48を移動させる手
段49とから構成され、コントローラ69によりその動作を
制御され、必要に応じて、蓋体46を測定ユニットアレイ
68の試料液保持部13ｂの開口部13ａに被せる。蓋体46と
しては、扁平な板状に形成されたものや、試料液保持部
13ｂの開口部13ａよりやや小さい円錘台形状の凸部を、
試料液保持部13ｂの開口部13ａと対応する位置に有する
板状に形成されたもの、あるいは試料液保持部13ｂの開
口部13ａよりやや大きい碗形状の凸部を、試料液保持部
13ｂの開口部13ａと対応する位置に有する板状に形成さ
れたものなどを使用することができる。また、これらの
各蓋体の素材として軟性樹脂あるいはゴム等を用いれ
ば、開口部13ａと蓋体間の密着性が向上し、一層試料液
15の蒸発を防止することができる。なお、測定ユニット
アレイ68の上部と蓋体の間に、オイルなどのシール材を
添加すれば、さらに密着性が向上する。

【００９２】また、上記第４実施形態の他の変型例とし
て、シート供給機構75の代わりに図１８に示すような樹
脂シート供給機構111 を設けた表面プラズモンセンサー
も考えられる。樹脂シート供給機構111 は、樹脂シート
112 と、この樹脂シート112 を熱圧着により測定ユニッ
トアレイ68の上部に熱圧着するシート圧着部113 とを備
えている。このような樹脂シート112 を蓋体として用い
れば、測定ユニットアレイ68を移動させる際に、蓋体が
外れる虞がない。なお、樹脂シート112 は、熱圧着によ
り測定ユニットアレイ68の上部の取り付けられているた
め、樹脂シート112 が不要になった場合には、容易に剥
がすことができる。

【００９３】さらに、上記第４実施形態の他の変型例と
して、シート供給機構75の代わりに図１９に示すような
粘性流体供給機構115 を設けた表面プラズモンセンサー
も考えられる。粘性流体供給機構115 は、グリス等の粘
性流体116 と、粘性流体116を測定ユニットアレイ68の
上部に供給する粘性流体供給部117 とを備えている。こ
のような粘性流体116 を蓋体として用いれば、粘性流体
116 に試料液供給機構のピペットを突き刺して、試料液
15を測定ユニットアレイ68の試料液保持部13ｂに供給す
ることができるため、試料液15の供給前に測定ユニット
アレイ68に蓋体を取り付けることができる。

【００９４】次に、図１および図２０を参照して本発明
の第５の実施形態について説明する。

【００９５】第５の実施の形態の全体構成は第１の実施
例の形態とほぼ同様であるため、図１において、異なる
構成部の番号のみ図中に付記する。また図２０において
は、図２中の要素と同等の要素には同番号を付してあ
り、それらについての説明は特に必要の無い限り省略す
る。

【００９６】この第５実施形態の全反射減衰を利用した
センサーは、先に説明した漏洩モードセンサーであり、
測定チップとして機能する測定ユニット90を用いるよう
に構成されている。この測定ユニット90の誘電体ブロッ
ク11の上面にはクラッド層91が形成され、さらにその上
には光導波層92が形成されている。

【００９７】誘電体ブロック11は、例えば合成樹脂やＢ
Ｋ７等の光学ガラスを用いて形成されている。一方クラ
ッド層91は、誘電体ブロック11よりも低屈折率の誘電体
や、金等の金属を用いて薄膜状に形成されている。また
光導波層92は、クラッド層91よりも高屈折率の誘電体、
例えばＰＭＭＡを用いてこれも薄膜状に形成されてい
る。クラッド層91の膜厚は、例えば金薄膜から形成する
場合で36.5ｎｍ、光導波層92の膜厚は、例えばＰＭＭＡ
から形成する場合で700ｎｍ程度とされる。

【００９８】上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、
レーザ光源31から出射した光ビーム30を誘電体ブロック
11を通してクラッド層91に対して全反射角以上の入射角
で入射させると、該光ビーム30が誘電体ブロック11とク
ラッド層91との界面91ａで全反射するが、クラッド層91
を透過して光導波層92に特定入射角で入射した特定波数
の光は、該光導波層92を導波モードで伝搬するようにな
る。こうして導波モードが励起されると、入射光のほと
んどが光導波層92に取り込まれるので、上記界面91ａで
全反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じ
る。

【００９９】光導波層92における導波光の波数は、該光
導波層92の上の試料液15の屈折率に依存するので、全反
射減衰が生じる上記特定入射角を知ることによって、試
料液15の屈折率を測定することができる。

【０１００】本実施形態でも、試料液15が試料液保持部
13ｂに供給された後に、オイル50が試料液保持部13ｂに
供給されているため、このオイル50により試料液15の表
面が覆われる。このため、試料液15の蒸発が防止され、
測定精度が向上する。また、特に全反射減衰角θ_ＳＰの
経時変化を計測する場合には、測定時間が長時間に亘っ
ても、試料液15の蒸散が防止され、全反射減衰の状態の
経時変化の測定精度が向上する。なお、本実施の形態に
おいては、第１実施形態と同様の変型例が適用可能であ
り、同様の効果を得られる。さらに、第２実施例形態お
よび第３実施形態と同様の形態も可能であり、同様の効
果が得られる。さらに第４実施形態と同様に複数個の試
料液保持部を備えた測定ユニットアレイを用いたセンサ
ーとして構成することもできる。

【０１０１】次に図２１を参照して本発明の第６の実施
の形態について説明する。本実施の形態による表面プラ
ズモンセンサーの全体形状は、図１に示す第１の実施の
形態で示した表面プラズモンセンサーと同様である。本
実施の形態の表面プラズモンセンサーは、上記第１の実
施の形態の表面プラズモンセンサーと比べ測定方法を変
更したものである。また本実施の形態では、金属膜12の
上にセンシング物質14を固定し、試料液15に含まれる被
検体が、このセンシング物質14と結合する特定物質であ
るか否かを判定するものである。

【０１０２】図２１に要部形状を示すように、本実施の
形態の表面プラズモンセンサーの測定位置には、レーザ
光源120 とＣＣＤ121 が配設されており、レーザ光源12
0 とＣＣＤ121 との間には、コリメータレンズ122 、干
渉光学系123 、集光レンズ124 およびアパーチャー125
が配設されている。

【０１０３】上記干渉光学系123 は、偏光フィルタ131
、ハーフミラー132 、ハーフミラー133 およびミラー1
34 により構成されている。さらに、ＣＣＤ121 は測定
手段135 に接続されており、測定手段135 は表示部62に
接続されている。

【０１０４】以下、本実施の形態の表面プラズモンセン
サーにおける測定動作について説明する。レーザ光源12
0 が駆動されて光ビーム140 が発散光の状態で出射され
る。この光ビーム140 はコリメータレンズ122 により
平行光化されて偏光フィルタ131 に入射する。偏光フィ
ルタ131 を透過して界面12ａに対してｐ偏光で入射する
ようにされた光ビーム140 は、ハーフミラー132 により
一部がレファレンス光ビーム140Rとして分割され、ハー
フミラー132 を透過した残りの光ビーム140Sは界面12ａ
に入射する。界面12ａで全反射した光ビーム140Sおよび
ミラー134 で反射したレファレンス光ビーム140Rはハー
フミラー133 に入射して合成される。合成された光ビー
ム140'は集光レンズ124 により集光され、アパーチャー
125 を通過してＣＣＤ121 によって検出される。このと
き、ＣＣＤ121 で検出される光ビーム140'は、光ビーム
140Sとレファレンス光ビーム140Rとの干渉の状態に応じ
て干渉縞を発生させる。

【０１０５】ここで、金属膜12の表面に固定されている
センシング物質14が、試料液15中の被検体と結合するも
のであるか否か、すなわち被検体がセンシング物質と結
合する特定物質であるか否かを、試料液15を滴下後から
継続的に測定を行い、ＣＣＤ121 により検出される干渉
縞の変化を検出することにより、判定することができ
る。

【０１０６】すなわち、上記試料液15中の被検体とセン
シング物質14との結合状態に応じてセンシング物質14の
屈折率が変化するため、界面12ａで全反射した光ビーム
140Sおよびレファレンス光ビーム140Rがハーフミラー13
3 により合成される際に、干渉の状態が変化するため、
上記干渉縞の変化に応じて結合反応の有無を検出するこ
とができる。測定手段135 は、以上の原理に基づいて上
記反応の有無を検出し、その結果が表示部62に表示され
る。

【０１０７】このような判定を行うためには、１つの測
定ユニット10に対して測定を複数回行なう必要がある。
この場合には、最初の測定終了後も測定ユニット10をそ
のままターンテーブル20に支持させておけば、ターンテ
ーブル20の回転移動により、その測定ユニット10を再度
測定にかけることができる。このように、一つの測定ユ
ニット10の測定が長時間に亘って行われる際には、特に
試料液15の蒸発により、試料液15の濃度が変化してしま
うおそれがあるが、オイル50が試料液の表面を覆ってい
るため、試料液の蒸発が防止され、全反射状態の経時変
化の測定精度が向上する。

【０１０８】本実施の形態においては、第１実施形態と
同様の変型例が適用可能であり、同様の効果を得られ
る。さらに、第２実施例形態および第３実施形態と同様
の形態も可能であり、同様の効果が得られる。さらに第
４実施形態と同様に複数個の試料液保持部を備えた測定
ユニットアレイを用いたセンサーとして構成することも
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による表面プラズモン
センサーの全体図

【図２】図１の表面プラズモンセンサーの要部を示す一
部破断側面図

【図３】上記表面プラズモンセンサーにおける光ビーム
の入射角θと反射光強度Ｉとの概略関係を示すグラフ

【図４】本発明の第２の実施形態による表面プラズモン
センサーの全体図

【図５】図４の蓋体の形状を示す上面図および側面図

【図６】蓋体の変型例の形状を示す上面図および側面図

【図７】蓋体の変型例の形状を示す上面図および側面図

【図８】測定ユニットの変型例の形状を示す側面図

【図９】本発明の第３の実施形態による表面プラズモン
センサーの全体図

【図１０】図９の蓋体の形状を示す上面図および側面図

【図１１】蓋体の変型例の形状を示す上面図および側面
図

【図１２】蓋体の変型例の形状を示す上面図および側面
図

【図１３】測定ユニットおよび蓋体の変型例の形状を示
す上面図および側面図

【図１４】本発明の第４の実施形態による表面プラズモ
ンセンサーの全体図

【図１５】図１４の要部を示す一部破断側面図

【図１６】シート供給機構の概略構成図

【図１７】蓋体供給機構の概略構成図

【図１８】樹脂シート供給機構の概略構成図

【図１９】粘性流体供給機構の概略構成図

【図２０】本発明の第５の実施形態による漏洩モードセ
ンサーの要部を示す一部破断側面図

【図２１】本発明の第６の実施形態による表面プラズモ
ンセンサーの要部を示す一部破断側面図

【符号の説明】

10、90、97 測定ユニット 10Ａ、10Ｂ、10Ｃ… 測定ユニット 11 誘電体ブロック 12 金属膜 12ａ誘電体ブロックと金属膜との界面 13 試料液保持枠 13ａ開口部 13ｂ試料液保持部 14 センシング物質 15 試料液 20 ターンテーブル 21 支持体駆動手段 30、30Ａ、30Ｂ、30Ｃ… 光ビーム 31、31Ａ、31Ｂ、31Ｃ… レーザ光源 32、32Ａ、32Ｂ、32Ｃ… 集光レンズ 40、40Ａ、40Ｂ、40Ｃ… 光検出器 50 オイル 45、84、87 蓋体供給機構 46、51、53、57、58、102、103 蓋体 47 蓋体供給部 61、61Ａ、61Ｂ、61Ｃ… 測定手段 62 表示部 64、74 試料液供給機構 65 出入機構 68 測定ユニットアレイ 75 シート供給機構 77 カバーシート 80 オイル供給機構 91 クラッド層 91ａ誘電体ブロックとクラッド層との界面 92 光導波層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 35/04 Ｇ０１Ｎ 35/04 Ａ 35/10 35/06 Ａ (72)発明者納谷昌之神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地富士写真フイルム株式会社内 (72)発明者小倉信彦神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地富士写真フイルム株式会社内 (72)発明者九貫義幸神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地富士写真フイルム株式会社内Ｆターム(参考） 2G057 AA02 AB04 AB07 AC01 BA01 BB01 BB06 BC07 HA04 2G058 AA09 CC17 CD04 CF12 EA02 ED03 GA02 2G059 AA02 BB04 BB12 CC16 DD12 DD13 EE01 EE02 EE09 FF11 GG01 GG03 JJ19 JJ20 JJ22 KK03 KK04 PP04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを発生させる光源と、前記光ビームに対して透明な誘電体ブロック、この誘電
体ブロックの上面に形成された薄膜層、この薄膜層上に
試料液を保持する１つまたは複数の試料液保持部を備え
てなる測定チップと、前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体
ブロックと前記薄膜層との界面で全反射条件が得られる
ように種々の入射角で入射させる光学系と、前記界面で全反射した光ビームの強度を検出する光検出
手段と、該光検出手段の検出結果に基づいて、全反射減
衰の状態を測定する測定手段とを備えた全反射減衰を利
用したセンサーにおいて、前記測定チップの試料液保持部が上部に開口部を有する
ものであり、前記開口部に、試料液の蒸発を防止する蓋手段を設ける
蓋手段供給手段を備えたことを特徴とする全反射減衰を
利用したセンサー。
【請求項２】前記薄膜上に前記試料液と相互作用を生
じるセンシング物質が配され、前記測定手段が、前記光検出手段により時間をおいて検
出された複数の検出結果に基づいて、全反射減衰の状態
の経時変化を測定するものであることを特徴とする請求
項１記載の全反射減衰を利用したセンサー。
【請求項３】前記蓋手段がオイルであり、前記蓋手段供給手段が前記オイルを前記開口部に滴下供
給するものであることを特徴とする請求項１または２記
載の全反射減衰を利用したセンサー。
【請求項４】前記蓋手段が蓋体であり、前記蓋手段供給手段が前記蓋体を前記開口部に被せるも
のであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項
記載の全反射減衰を利用したセンサー。
【請求項５】前記蓋体が前記開口部より小さい小開口
部を有しているものであることを特徴とする請求項４記
載の全反射減衰を利用したセンサー。
【請求項６】前記蓋体が伸縮自在の簾状に形成されて
いるものであることを特徴とする請求項４記載の全反射
減衰を利用したセンサー。
【請求項７】前記蓋体がシート状に形成されているも
のであることを特徴とする請求項４記載の全反射減衰を
利用したセンサー。
【請求項８】前記開口部に前記蓋手段が設けられた前
記試料液保持部における１時間あたりの水分蒸発量が２
％以下であることを特徴とする請求項１から７いずれか
１項記載の全反射減衰を利用したセンサー。
【請求項９】誘電体ブロックと、この誘電体ブロック
の上面に形成された薄膜層と、前記薄膜層上に試料液を
保持し、開口部を有する１つまたは複数の試料液保持部
とから形成されて、前記全反射減衰を利用したセンサー
に用いられる測定チップと、該測定チップの開口部に設けられた蓋体とからなる測定
チップアセンブリ。
【請求項１０】前記蓋体が前記開口部より小さい小開
口部を有しているものであることを特徴とする請求項９
記載の測定チップアセンブリ。
【請求項１１】前記蓋体が伸縮自在の簾状に形成され
ているものであることを特徴とする請求項９記載の測定
チップアセンブリ。
【請求項１２】前記蓋体がシート状に形成されている
ものであることを特徴とする請求項９記載の測定チップ
アセンブリ。
【請求項１３】前記開口部に前記蓋体が設けられた前
記試料液保持部における１時間あたりの水分蒸発量が２
％以下であることを特徴とする請求項９から１２いずれ
か１項記載の測定チップアセンブリ。