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WO2018016383A1 - 検出方法および検出装置 - Google Patents

検出方法および検出装置 Download PDF

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WO2018016383A1
WO2018016383A1 PCT/JP2017/025266 JP2017025266W WO2018016383A1 WO 2018016383 A1 WO2018016383 A1 WO 2018016383A1 JP 2017025266 W JP2017025266 W JP 2017025266W WO 2018016383 A1 WO2018016383 A1 WO 2018016383A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
detection
reflected light
unit
reflected
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/025266
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
史生 長井
野田　哲也
憲一 久保
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 JP2018528500A priority Critical patent/JP6791248B2/ja
Priority to EP17830902.7A priority patent/EP3489661B1/en
Priority to US16/318,315 priority patent/US10809198B2/en
Publication of WO2018016383A1 publication Critical patent/WO2018016383A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/648—Specially adapted constructive features of fluorimeters using evanescent coupling or surface plasmon coupling for the excitation of fluorescence
    • G—PHYSICS
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    • G01N21/13—Moving of cuvettes or solid samples to or from the investigating station
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    • G01N21/55—Specular reflectivity
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    • G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
    • G—PHYSICS
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    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
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    • G01N2021/135—Sample holder displaceable
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    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/845—Objects on a conveyor
    • G01N2021/8455—Objects on a conveyor and using position detectors

Definitions

  • the present invention relates to a detection method for detecting the presence or amount of a substance to be detected using the detection chip after aligning the detection chip, and a detection apparatus used in the detection method.
  • a dielectric member in which a metal film is disposed on a predetermined surface is used. Then, by irradiating the metal film with excitation light through the dielectric member at an angle causing surface plasmon resonance, localized field light (enhanced electric field) can be generated on the surface of the metal film.
  • This localized field light excites a fluorescent substance that labels the target substance captured on the metal film, so that the presence or amount of the target substance can be determined by detecting the fluorescence emitted from the fluorescent substance. Can be detected.
  • the detection chip in order to perform highly sensitive and highly accurate detection, it is necessary to arrange the detection chip at a predetermined position with high accuracy. In order to accurately detect the amount (concentration) of the substance to be detected, it is necessary to adjust the incident angle of the excitation light to the metal film with high accuracy. However, if the position of the detection chip is shifted, the metal film The incident angle of the excitation light with respect to can not be adjusted with high accuracy. On the other hand, it is not preferable for the user to arrange the detection chip at a predetermined position with high accuracy from the viewpoint of usability (ease of use).
  • an object of the present invention is a detection method and a detection apparatus for detecting a substance to be detected using the detection chip after aligning the detection chip, in which the detection chip is detected by light incident on a dielectric member. It is an object of the present invention to provide a detection method and a detection device that can suppress a decrease in alignment accuracy.
  • a detection method includes a first surface, a second surface, and a third surface, includes a dielectric member that is transparent to light, and includes a substance to be detected.
  • a chip holder for holding the detection chip captured on the surface side of the second surface, a moving stage for moving the chip holder, and the dielectric member of the detection chip held by the chip holder.
  • a light irradiation unit that irradiates light toward the first surface and changes an irradiation angle of light irradiated to the first surface, and the dielectric member among the light irradiated from the light irradiation unit A reflected light detection unit that detects reflected light, and a sample light detection unit that detects sample light generated according to the amount of the target substance captured by the detection chip by irradiating light from the light irradiation unit And using a detection device having In the light emitting method, the first reflected light reflected from the first surface of the light irradiated from the light irradiation unit and the first surface are transmitted, and sequentially from the second surface and the third surface.
  • light is irradiated from the light irradiation unit at the irradiation angle set in the step of setting the light irradiation angle, and the first reflected light or the second reflection is performed by the reflected light detection unit.
  • the light is detected and detected by the reflected light detector Based on the detection result of the first reflected light or the second reflected light, acquiring the position information of the detection chip held by the chip holder, and based on the acquired position information of the detection chip, Moving the detection chip to a detection position for detecting the specimen light by a moving stage; and irradiating light from the light irradiation unit in a state where the detection chip is at the detection position, and detecting the specimen light Detecting the presence of the detected substance captured by the detection chip at the detection position by detecting the sample light by the unit.
  • a detection device includes a first surface, a second surface, and a third surface, includes a dielectric member that is transparent to light, A chip holder for holding a detection chip in which a detection substance is captured on the surface side of the second surface, a moving stage for moving the chip holder, and the dielectric member of the detection chip held by the chip holder And irradiating light toward the first surface, and changing the irradiation angle of the light irradiated to the first surface; and the dielectric of the light irradiated from the light irradiation unit Sample light for detecting sample light generated according to the amount of the substance to be detected captured by the detection chip by irradiating light from the light irradiation unit and reflected light detection unit for detecting reflected light from the member A detection unit and the moving stage; A control unit that controls the light irradiation unit, the reflected light detection unit, and the specimen light detection unit, and the control unit reflects the first
  • the light irradiation unit sets the light irradiation angle, and the light irradiation spot emitted from the light irradiation unit in order to obtain the position information of the detection chip
  • the light irradiation angle is adjusted. The light illumination is performed at the irradiation angle set in the setting step. It is irradiated with light from the part.
  • the detection chip even when light incident on the dielectric member is detected by the reflected light detection unit, the detection chip is aligned with high accuracy, and the presence or amount of the substance to be detected is accurately detected. It can be detected.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the detection apparatus.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the inclination angle of the prism with respect to the normal installation position and the emission angles of the first reflected light and the second reflected light.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining a step (step S130) of acquiring position information of the detection chip.
  • FIGS. 5A to 5C are schematic diagrams for explaining the process (step S130) of acquiring the position information of the detection chip.
  • 6A to 6C are diagrams for explaining the step of adjusting the irradiation angle of the irradiation light (step S134).
  • FIG. 7A and 7B are diagrams for explaining the relationship between the irradiation angle of the irradiation light and the emission angle of the reflected light.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of the detection result of the first reflected light or the second reflected light by the light receiving sensor.
  • 9A and 9B are diagrams showing other forms of the irradiation light and other forms of the prism.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining a process of acquiring position information of another detection chip.
  • a detection method and a detection device for detecting a substance to be detected by SPFS will be described as an embodiment of a detection method and a detection device according to the present invention.
  • the detection method and the detection device according to the present invention are described. Is not limited to this.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a detection device (surface plasmon resonance fluorescence analyzer; SPFS device) 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the detection apparatus 100 includes an excitation light irradiation unit 110, a reflected light detection unit 120, a fluorescence detection unit 130, a liquid feeding unit 140, a transport unit 150, and a control unit 160.
  • the detection device 100 is used with the detection chip 10 mounted on the chip holder 154 of the transport unit 150. Therefore, the detection chip 10 will be described first, and then each component of the detection device 100 will be described.
  • the detection chip 10 is formed on a film formation surface 22 and a prism (dielectric member) 20 having an incident surface (first surface) 21, a film formation surface (second surface) 22, and an emission surface (third surface) 23.
  • the metal film 30 and the flow path lid 40 disposed on the film formation surface 22 or the metal film 30.
  • the detection chip 10 is replaced for each analysis.
  • the detection chip 10 is preferably a structure in which each piece has a length of several millimeters to several centimeters, but may be a smaller structure or a larger structure not included in the category of “chip”. .
  • the prism 20 is made of a dielectric that is transparent to the excitation light ⁇ .
  • the prism 20 has an entrance surface 21, a film formation surface 22, an exit surface 23, and a bottom surface 24.
  • the incident surface 21 causes the excitation light ⁇ from the excitation light irradiation unit 110 to enter the prism 20.
  • a metal film 30 is disposed on the film formation surface 22.
  • the excitation light ⁇ incident on the inside of the prism 20 is reflected on the back surface of the metal film 30. More specifically, the excitation light ⁇ is internally reflected at the interface (deposition surface 22) between the prism 20 and the metal film 30.
  • the emission surface 23 emits the excitation light ⁇ reflected by the metal film 30 to the outside of the prism 20.
  • the bottom surface 24 is disposed to face the film formation surface 22 and connects the incident surface 21 and the emission surface 23.
  • the shapes of the incident surface 21, the film forming surface 22, the exit surface 23, and the bottom surface 24 are not particularly limited.
  • the shapes of the incident surface 21, the film forming surface 22, the exit surface 23, and the bottom surface 24 may each be a flat surface or a curved surface, or any surface may be a flat surface and the other surface may be a curved surface. It may be. In the present embodiment, all of the shapes of the incident surface 21, the film forming surface 22, the exit surface 23, and the bottom surface 24 are flat.
  • the shape of the prism 20 is not particularly limited.
  • the shape of the prism 20 is a column having a trapezoidal bottom surface.
  • the surface corresponding to one base of the trapezoid is the film formation surface 22, the surface corresponding to the other base of the trapezoid is the bottom surface 24, the surface corresponding to one leg is the incident surface 21, and the other leg is The corresponding surface is the exit surface 23.
  • the incident surface 21 is formed so that the excitation light ⁇ does not return to the excitation light irradiation unit 110.
  • 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 ideal enhancement angle.
  • the dihedral angle ⁇ a of the film forming surface 22 and the incident surface 21 and the dihedral angle ⁇ b of the film forming surface 22 and the emitting surface 23 are not particularly limited.
  • the dihedral angle ⁇ a of the film forming surface 22 and the incident surface 21 is 80 °
  • the dihedral angle ⁇ b of the film forming surface 22 and the emitting surface 23 is 82.5 ° (see FIG. 7).
  • the “dihedral angle” will be described. First, a virtual plane perpendicular to the first plane (in this embodiment, the film formation surface 22) and the second plane (in this embodiment, the incident surface 21 or the emission surface 23) is assumed.
  • the intersection line between the first plane and the virtual plane is the first virtual intersection line
  • the intersection line between the second plane and the virtual plane is the second virtual intersection line
  • the first virtual intersection line and the second virtual intersection line are The smaller one of the two angles is defined as “dihedral angle”.
  • the resonance angle (and the enhancement angle near the pole) 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 resonance angle and the enhancement angle are shifted by the detection target substance immobilized on the metal film 30, but the amount is less than several degrees.
  • the prism 20 has a considerable amount of birefringence.
  • Examples of the material of the prism 20 include 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 on the film formation surface 22 of the prism 20.
  • an interaction (surface plasmon resonance) occurs between the photon of the excitation light ⁇ incident on the film formation surface 22 under the condition of total reflection and the free electrons in the metal film 30, and the surface of the metal film 30 is Local field light can be generated.
  • the metal film 30 may be disposed on at least a part of the film formation surface 22. That is, the metal film 30 may be disposed on the entire film formation surface 22 or may be disposed on a part of the film formation surface 22. In the present embodiment, since the film formation surface 22 is a flat surface, the back surface of the metal film 30 is also a flat surface.
  • the material of the metal film 30 is not particularly limited as long as it is a metal that can cause surface plasmon resonance.
  • 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 (arranged) on the surface of the metal film 30 that does not face the prism 20 (the surface of the metal film 30). ing. By immobilizing the capturing body, it becomes possible to selectively detect the substance to be detected.
  • the capturing body is uniformly fixed in a predetermined region (reaction field) on the metal film 30.
  • 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 specific to the substance to be detected or a fragment thereof.
  • the flow path lid 40 is disposed on the metal film 30.
  • the flow path lid 40 may be disposed on the film formation surface 22.
  • a channel groove is formed on the back surface of the channel lid 40, and the channel lid 40 forms a channel 41 through which a liquid flows together with the metal film 30 (and the prism 20).
  • the liquid include a sample solution containing a substance to be detected, a labeled solution containing an antibody labeled with a fluorescent material, and a washing solution.
  • the capturing body fixed to the metal film 30 is exposed in the flow path 41. Both ends of the channel 41 are respectively connected to an inlet and an outlet (not shown) formed on the upper surface of the channel lid 40.
  • the channel lid 40 is preferably made of a material transparent to the fluorescent ⁇ emitted from the metal film 30.
  • An example of the material of the flow path lid 40 includes a resin. If the portion from which the fluorescence ⁇ is extracted is transparent to the fluorescence ⁇ , the other portion of the channel lid 40 may be formed of an opaque material.
  • the flow path lid 40 is bonded to the metal film 30 or the prism 20 by, for example, adhesion using a double-sided tape or an adhesive, laser welding, ultrasonic welding, or pressure bonding using a clamp member.
  • the excitation light ⁇ enters the prism 20 from the incident surface 21.
  • the excitation light ⁇ incident on the prism 20 is incident on the metal film 30 at a total reflection angle (an angle at which surface plasmon resonance occurs).
  • localized field light generally also referred to as “evanescent light” or “near field light”
  • 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 detection apparatus 100 detects the presence or amount of the substance to be detected by detecting the amount of fluorescence ⁇ emitted from the fluorescent substance.
  • the detection apparatus 100 includes the excitation light irradiation unit 110, the reflected light detection unit 120, the fluorescence detection unit 130, the liquid feeding unit 140, the transport unit 150, and the control unit 160.
  • the excitation light irradiation unit 110 irradiates the detection chip 10 held by the chip holder 154 with excitation light ⁇ .
  • the excitation light irradiation unit 110 irradiates only the P wave with respect to the metal film 30 toward the incident surface 21 so that the incident angle with respect to the metal film 30 is an angle that causes surface plasmon resonance.
  • 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 surface plasmon resonance occurs. is there.
  • the excitation light ⁇ is also used for positioning the detection chip 10.
  • the excitation light irradiation unit 110 irradiates the excitation light ⁇ so as to have a predetermined irradiation angle with respect to the normal line of the film formation surface 22.
  • the excitation light irradiation unit 110 has a configuration for emitting the excitation light ⁇ toward the prism 20 and a configuration for scanning the incident angle of the excitation light ⁇ with respect to the back surface of the metal film 30 (with respect to the normal line of the film formation surface 22). For adjusting the irradiation angle of the excitation light ⁇ ).
  • the excitation light irradiation unit 110 includes a light source unit 111, an angle adjustment unit 112, and a light source control unit 113.
  • the light source unit 111 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 111 includes, for example, a light source of excitation light ⁇ , a beam shaping optical system, an APC unit, and a temperature adjustment unit (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 having a predetermined size.
  • the APC unit controls the light source so that the output of the light source is constant. More specifically, the APC unit detects the amount of light branched from the excitation light ⁇ using a photodiode (not shown) or the like. And an APC part controls the output of a light source uniformly by controlling input energy with a regression circuit.
  • the temperature adjustment unit is, for example, a heater or a Peltier element.
  • the wavelength and energy of the excitation light ⁇ of the light source may vary depending on the temperature. For this reason, the temperature and the energy of the excitation light ⁇ of the light source are controlled to be constant by keeping the temperature of the light source constant by the temperature adjusting unit.
  • the angle adjusting unit 112 determines the emission angle of the excitation light ⁇ after being incident on the prism 20 with respect to the metal film 30 (the interface between the prism 20 and the metal film 30 (film formation surface 22)) when detecting the detection target substance.
  • the emission angle (irradiation angle) of the excitation light ⁇ (light) before entering the prism 20 with respect to the normal line of the film formation surface 22 is adjusted.
  • the optical axis of the excitation light ⁇ and the chip holder 154 may be relatively rotated.
  • the angle adjustment unit 112 rotates the light source unit 111 with an axis orthogonal to the optical axis of the excitation light ⁇ (an axis perpendicular to the paper surface of FIG. 1) as a rotation axis. .
  • 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 emission angle is scanned.
  • the angle at which the maximum amount of plasmon scattered light can be obtained is the enhancement angle.
  • 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 channel, and the like.
  • the optimum incident condition varies slightly depending on the type and amount of the substance, the shape error of the prism 20, and the like. For this reason, it is preferable to obtain an optimal enhancement angle for each measurement.
  • a suitable irradiation angle of the excitation light ⁇ with respect to the normal line of the metal film 30 is about 70 °.
  • the angle adjustment unit 112 may rotate about the same axis as that in the case of detecting the detection target substance, or may irradiate the film formation surface 22.
  • the position of the rotation axis may be set so that the position of the irradiation spot on the incident surface 21 hardly changes even when the angle is scanned.
  • the light source control unit 113 controls various devices included in the light source unit 111 to control emission of light emitted from the light source unit 111 (for example, excitation light ⁇ ).
  • the light source control unit 113 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 excitation light irradiation unit 110 may adjust the emission angle (irradiation angle) of the excitation light ⁇ by moving the optical system in the light source.
  • the detection device 100 can be simplified and downsized.
  • the reflected light detection unit 120 is a detection chip for performing an operation (for example, injection of a measurement liquid), optical measurement (for example, detection of an enhancement angle, measurement of an optical blank value, detection of fluorescence ⁇ ) to the detection chip 10.
  • optical measurement for example, detection of an enhancement angle, measurement of an optical blank value, detection of fluorescence ⁇
  • the reflected light detection unit 120 detects the reflected light of one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 for positioning the detection chip 10 before operating the first detection chip 10. Is preferred.
  • the “first reflected light ⁇ 1” is the light reflected from the incident surface 21 by the light emitted from the light source (excitation light ⁇ in the present embodiment).
  • the “second reflected light ⁇ 2” is light emitted from the light incident surface 21 after the light emitted from the light source passes through the incident surface 21 and is sequentially reflected by the film formation surface 22 and the light emission surface 23.
  • the optical path of the second reflected light ⁇ 2 is not particularly limited as long as it passes through the incident surface 21 and then is sequentially reflected by the film formation surface 22 and the emission surface 23.
  • after the second reflected light ⁇ 2 after the second reflected light ⁇ 2 is incident on the incident surface 21, it is sequentially reflected on the film forming surface 22 and the emitting surface 23, and is emitted from the incident surface 21 without being further reflected or transmitted by other surfaces. Light.
  • the light receiving sensor 121 detects either one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 generated by the irradiation of the excitation light ⁇ .
  • the type of the light receiving sensor 121 is not particularly limited as long as one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 can be detected.
  • the light receiving sensor 121 is a photodiode (PD), an area sensor, or the like.
  • the size of the light receiving surface of the light receiving sensor 121 is preferably larger than the beam diameter of the excitation light ⁇ .
  • the length of one side of the light receiving surface of the light receiving sensor 121 is preferably 3 mm or more.
  • the light receiving sensor 121 is an area sensor, a plurality of pixels are arranged on the light receiving surface.
  • the light receiving sensor 121 is disposed at a position where either one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 can enter.
  • the light receiving sensor 121 is preferably arranged at a position where either one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 of the excitation light ⁇ emitted at an angle different from that at the time of detecting the fluorescence ⁇ is incident.
  • the scanning range of the irradiation angle of the excitation light ⁇ before being incident on the prism 20 with respect to the normal line of the film formation surface 22 (straight line in the z-axis direction in FIG. 1) is in the range of about 66 to 72 °. It is.
  • Excitation light ⁇ so that the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 from the incident surface 21 travel in the direction of the light receiving sensor 121 on the traveling direction (x-axis direction in FIG. 1) side of the transport stage (moving stage) 152.
  • a lens for condensing one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 on the light receiving sensor 121 may be disposed between the light receiving sensor 121 and the incident surface 21.
  • the sensor control unit 122 controls detection of the output value of the light receiving sensor 121, management of sensitivity of the light receiving sensor 121 based on the detected output value, change of sensitivity of the light receiving sensor 121 for obtaining an appropriate output value, and the like.
  • the sensor control unit 122 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 fluorescence detection unit 130 detects the fluorescence ⁇ generated by irradiating the metal film 30 with the excitation light ⁇ . If necessary, the fluorescence detection unit 130 also detects plasmon scattered light generated by the irradiation of the excitation light ⁇ to the metal film 30.
  • the fluorescence detection unit 130 includes, for example, a light receiving unit 131, a position switching unit 132, and a sensor control unit 133.
  • the light receiving unit 131 is arranged in the normal direction (z-axis direction in FIG. 1) of the metal film 30 (deposition surface 22) of the detection chip 10.
  • the light receiving unit 131 includes a first lens 134, an optical filter 135, a second lens 136, and a light receiving sensor 137.
  • the first lens 134 is, for example, a condensing lens, and condenses light emitted from the metal film 30.
  • the second lens 136 is an imaging lens, for example, and forms an image of the light collected by the first lens 134 on the light receiving surface of the light receiving sensor 137.
  • the optical path between both lenses is a substantially parallel optical path.
  • the optical filter 135 is disposed between both lenses.
  • the optical filter 135 guides only the fluorescence component to the light receiving sensor 137 and removes the excitation light component (plasmon scattered light) in order to detect the fluorescence ⁇ with a high S / N ratio.
  • the optical filter 135 include an excitation light reflection filter, a short wavelength cut filter, and a band pass filter.
  • the optical filter 135 is, for example, a filter including a multilayer film that reflects a predetermined light component, but may be a colored glass filter that absorbs the predetermined light component.
  • the light receiving sensor 137 detects fluorescence ⁇ .
  • the light receiving sensor 137 has high sensitivity capable of detecting weak fluorescence ⁇ from a minute amount of a substance to be detected.
  • the light receiving sensor 137 is, for example, a photomultiplier tube (PMT), an avalanche photodiode (APD), a highly sensitive photodiode (PD), or the like.
  • the position switching unit 132 switches the position of the optical filter 135 on or off the optical path in the light receiving unit 131. Specifically, when the light receiving sensor 137 detects fluorescence ⁇ , the optical filter 135 is disposed on the optical path of the light receiving unit 131, and when the light receiving sensor 137 detects plasmon scattered light, the optical filter 135 is attached to the light receiving unit 131. Place outside the optical path.
  • the position switching unit 132 includes, for example, a rotation driving unit and a known mechanism (such as a turntable or a rack and pinion) that moves the optical filter 135 in the horizontal direction by using a rotational motion.
  • the sensor control unit 133 controls detection of an output value of the light receiving sensor 137, management of sensitivity of the light receiving sensor 137 based on the detected output value, change of sensitivity of the light receiving sensor 137 for obtaining an appropriate output value, and the like.
  • the sensor control unit 133 is configured by, 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 liquid feeding unit 140 supplies a sample liquid, a labeling liquid, a cleaning liquid, and the like into the flow path 41 of the detection chip 10 held by the chip holder 154.
  • the liquid feeding unit 140 includes a chemical liquid chip 141, a syringe pump 142, and a liquid feeding pump drive unit 143.
  • the chemical solution chip 141 is a container for storing a liquid such as a sample solution, a labeling solution, or a cleaning solution.
  • a liquid such as a sample solution, a labeling solution, or a cleaning solution.
  • a plurality of containers are usually arranged according to the type of liquid, or a chip in which a plurality of containers are integrated is arranged.
  • the syringe pump 142 includes a syringe 144 and a plunger 145 that can reciprocate inside the syringe 144.
  • the plunger 145 By the reciprocating motion of the plunger 145, the liquid is sucked and discharged quantitatively. If the syringe 144 can be replaced, the syringe 144 need not be cleaned. For this reason, it is preferable that the syringe 144 is replaceable from the viewpoint of preventing contamination of impurities.
  • the syringe 144 is not configured to be replaceable, it is possible to use the syringe 144 without replacing it by adding a configuration for cleaning the inside of the syringe 144.
  • the liquid feed pump driving unit 143 includes a driving device for the plunger 145 and a moving device for the syringe pump 142.
  • the drive device of the syringe pump 142 is a device for reciprocating the plunger 145, and includes, for example, a stepping motor.
  • the drive device including 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 syringe pump 142.
  • the moving device of the syringe pump 142 freely moves the syringe pump 142 in two directions, ie, an axial direction (for example, a vertical direction) of the syringe 144 and a direction crossing the axial direction (for example, a horizontal direction).
  • the moving device of the syringe pump 142 is configured by, for example, a robot arm, a two-axis stage, or a turntable that can move up and down.
  • the liquid feeding unit 140 sucks various liquids from the chemical liquid chip 141 and supplies them to the flow path 41 of the detection chip 10. At this time, by moving the plunger 145, the liquid reciprocates in the flow path 41 in the detection chip 10, and the liquid in the flow path 41 is stirred. As a result, it is possible to achieve a uniform concentration of the liquid and promotion of a reaction (for example, an antigen-antibody reaction) in the flow channel 41. From the viewpoint of performing such an operation, the detection chip 10 and the syringe 144 are protected so that the injection port can be sealed when the injection port penetrates the multilayer film. It is preferable to be configured.
  • the liquid in the channel 41 is again sucked by the syringe pump 142 and discharged to the chemical liquid chip 141 and the like.
  • reaction with various liquids, washing, and the like can be performed, and a target substance labeled with a fluorescent substance can be placed in the reaction field in the flow path 41.
  • the transport unit 150 transports and fixes the detection chip 10 to the measurement position or the liquid feeding position.
  • the “measurement position” is a position where the excitation light irradiation unit 110 irradiates the detection chip 10 with the excitation light ⁇ , and the fluorescence detection unit 130 detects the fluorescence ⁇ generated therewith.
  • the “liquid feeding position” is a position at which the liquid feeding unit 140 supplies a liquid into the flow channel 41 of the detection chip 10 or removes the liquid in the flow channel 41 of the detection chip 10.
  • the transfer unit 150 includes a transfer stage 152 and a chip holder 154. The chip holder 154 is fixed to the transfer stage 152 and holds the detection chip 10 in a detachable manner.
  • the shape of the chip holder 154 is a shape that can hold the detection chip 10 and does not obstruct the optical paths of the excitation light ⁇ , the first reflected light ⁇ 1, the second reflected light ⁇ 2, and the fluorescence ⁇ .
  • the chip holder 154 is provided with an opening through which excitation light ⁇ , first reflected light ⁇ 1, second reflected light ⁇ 2, and fluorescence ⁇ pass.
  • the transfer stage 152 moves the chip holder 154 in one direction (x-axis direction in FIG. 1) and in the opposite direction.
  • the transfer stage 152 is driven by, for example, a stepping motor.
  • the control unit 160 controls the angle adjustment unit 112, the light source control unit 113, the sensor control unit 122, the position switching unit 132, the sensor control unit 133, the liquid feed pump drive unit 143, and the transport stage 152. Further, the control unit 160 acquires the position information of the detection chip 10 held by the chip holder 154 based on the detection result of the reflected light detection unit 120 and moves the chip holder 154 by the transfer stage 152 to detect the detection chip 10. It also functions as a position adjusting unit that moves the chip 10 to an appropriate measurement position or liquid feeding position.
  • 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. 2 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure of the detection apparatus 100.
  • the detection chip 10 is installed in the chip holder 154 of the detection apparatus 100 (step S100).
  • control unit 160 operates the transport stage 152 to move the detection chip 10 to the vicinity of the measurement position (step S110).
  • the control unit 160 operates the excitation light irradiation unit 110 and the reflected light detection unit 120 to set the irradiation angle of light emitted from the excitation light irradiation unit 110 (step S120).
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ irradiated from the excitation light irradiation unit 110 toward the incident surface 21 is set so that any one of the reflected light is detected by the reflected light detection unit 120.
  • the exit angle of the reflected light of one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 with respect to the incident surface 21 is determined by the irradiation position, the irradiation angle, and the excitation light of the excitation light ⁇ . It is determined by the angle of the surface of the prism 20 that passes through, the refractive index of the prism 20, and the like.
  • the reflected light detection unit 120 only needs to detect one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2, but it is preferable to detect only the second reflected light ⁇ 2.
  • the initial irradiation angle (at the start of acquisition) of the excitation light ⁇ is set according to the shape of the prism 20, for example. More specifically, when the reflected light detection unit 120 detects the first reflected light ⁇ 1 in the step of setting the light irradiation angle, the initial irradiation angles of the excitation light ⁇ are the film formation surface 22 and the incident surface 21. Is set based on the dihedral angle. When the reflected light detection unit 120 detects the second reflected light ⁇ 2 in the step of setting the light irradiation angle, the initial irradiation angle of the excitation light ⁇ is a dihedral angle of the film formation surface 22 and the incident surface 21.
  • the dihedral angle of the film formation surface 22 and the emission surface 23 are set.
  • the initial irradiation angle of the excitation light ⁇ is set as an eigenvalue corresponding to the shape of the prism 20
  • the detection target substance is detected using two types of detection chips 10 having different shapes of the prism 20. It is not necessary to adjust the irradiation angle of the excitation light ⁇ by greatly scanning the initial irradiation angle so that the reflected light from the prism 20 enters the optimal position of the reflected light detection unit 120, or the excitation light Since it is not necessary to adjust the ⁇ irradiation angle, the measurement time can be shortened.
  • the position information of the detection chip 10 can be acquired with high accuracy. It can.
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ from the excitation light irradiation unit 120 at the start of acquisition of the position information of the detection chip 10 is set in the detection device 100 in advance.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the inclination angle of the prism 20 with respect to the normal installation posture and the emission angles of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 from the first surface 21.
  • the horizontal axis in FIG. 3 is the inclination angle with respect to the normal installation posture of the prism 20.
  • the vertical axis represents the emission angle of the first reflected light ⁇ 1 or the second reflected light ⁇ 2.
  • the emission angle of reflected light toward the upper side (flow path lid 40) above the virtual plane including the film formation surface 22 is positive, and the lower side of the virtual plane including the film formation surface 22 (the transfer stage).
  • the emission angle of the reflected light toward 152) is shown as minus.
  • the dihedral angle theta a of film-forming surface 22 and the incident surface 21 and 80 °, and 80 ° dihedral angle theta b of film-forming surface 22 and the exit surface 23, the irradiation angle of the light Is 72 °, and the refractive index of the prism 20 is 1.527.
  • the prism 20 is inclined with the axis extending in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 5 as the rotation axis.
  • the emission angle of the first reflected light ⁇ 1 gradually increases as the inclination angle of the detection chip 10 to be used with respect to the normal installation posture of the detection chip 10 (prism 20) increases. . That is, it can be seen that the first reflected light ⁇ 1 is emitted toward the flow path lid 40 side when the inclination angle of the detection chip 10 to be used with respect to the normal installation posture of the detection chip 10 (prism 20) is increased.
  • the emission angle of the second reflected light ⁇ 2 does not substantially change even when the inclination angle of the detection chip 10 to be used with respect to the normal installation posture of the detection chip 10 (prism 20) increases. That is, the tilt angle of the second reflected light ⁇ 2 does not substantially change even when the tilt angle of the detection chip 10 to be used with respect to the normal installation posture of the detection chip 10 (prism 20) increases.
  • the emission angle of the first reflected light ⁇ 1 varies greatly, but the emission angle of the second reflected light ⁇ 2 does not substantially change.
  • the installation error of the detection chip 10 occurs by the user by receiving the second reflected light ⁇ 2 by the light receiving sensor 121 and acquiring the position information of the detection chip 10, Since the reflected light is stably incident on the light receiving sensor 121, the position can be detected with higher accuracy.
  • the incident surface 21 on which the excitation light ⁇ that becomes the first reflected light ⁇ 1 is reflected is related to the incident angle of the excitation light ⁇ with respect to the metal film 30 when measuring the substance to be detected, so that the degree of freedom in design is low. For this reason, since the emission angle of the first reflected light ⁇ 1 cannot be set so freely, the first reflected light ⁇ 1 enters the flow path lid 40 or returns to the light source unit 111 and enters the light receiving sensor 121. It becomes difficult. On the other hand, since the emission surface 23 does not participate in the measurement of the substance to be detected, the degree of freedom in design is high.
  • the emission angle of the second reflected light ⁇ 2 can be set relatively freely, and it is easy to make it incident on the light receiving sensor 121. From the above, it is preferable that the detection sensor 121 detects the second reflected light ⁇ 2. Thereby, the reflected light can be detected stably by the detection sensor 121.
  • the control unit 160 operates the excitation light irradiation unit 110, the reflected light detection unit 120, and the transport stage 152 to acquire the position information of the detection chip 10 (Step S130).
  • the irradiation spot of the excitation light ⁇ emitted from the excitation light irradiation unit 110 is on the boundary between the incident surface 21 and another surface adjacent to the incident surface 21 (in this embodiment, the back surface of the channel lid 40).
  • the detection chip 10 held by the chip holder 154 is moved by the transfer stage 152 so that the excitation light is irradiated from the excitation light irradiation unit 110 at the irradiation angle set in step S120 to detect the reflected light.
  • the unit 120 Either the first reflected light ⁇ 1 or the second reflected light ⁇ 2 is detected by the unit 120, and one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 detected by the reflected light detection unit 120 is detected. Based on the detection result of the reflected light, the position information of the detection chip 10 held by the chip holder 154 is acquired. As a result, the relative displacement between the position of the detection chip 10 obtained and the measurement position or the liquid feeding position can be specified.
  • the other surface adjacent to the incident surface 21 is the back surface of the flow path lid 40, but the other surface adjacent to the incident surface 21 is the prism 20 facing the film formation surface 22. It may be the bottom.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining a step (step S130) of acquiring the position information of the detection chip 10.
  • FIGS. 5A to 5C are schematic diagrams for explaining the process of acquiring the position information of the detection chip 10 (process S130).
  • 6A to 6C are diagrams for explaining the step of adjusting the irradiation angle of the excitation light ⁇ (step S134).
  • 7A and 7B are diagrams for explaining the relationship between the irradiation angle of the excitation light ⁇ and the emission angle of the reflected light.
  • FIG. 8 is a graph illustrating an example of a detection result of the first reflected light ⁇ 1 or the second reflected light ⁇ 2 by the light receiving sensor 121.
  • step S ⁇ b> 130 in the step of acquiring position information of the detection chip 10 (step S ⁇ b> 130), first, either the first reflected light ⁇ ⁇ b> 1 or the second reflected light ⁇ ⁇ b> 2 is detected by the light receiving sensor 121 while moving the detection chip 10.
  • One of the reflected lights is detected (step S131).
  • the detection chip 10 when the detection chip 10 is located away from the light source unit 111, when the light source unit 111 emits the excitation light ⁇ , the excitation light ⁇ is reflected by the flow path lid 40. To the lower side (conveying stage 152 side). Therefore, the reflected light ⁇ from the detection chip 10 does not enter the light receiving sensor 121 of the reflected light detection unit 120.
  • the excitation light ⁇ does not enter the detection chip 10, and the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 are not generated.
  • the irradiation spot of the excitation light ⁇ irradiated from the light source unit 111 is a boundary portion (hereinafter referred to as “edge portion”) between the prism 20 and the channel lid 40. If the joint surface between the prism 20 and the flow path lid 40 is sufficiently thin, the edge portion cannot reach the same boundary portion between the prism surfaces 21 and 22). In this case, as shown in FIG. 5B, some of the excitation light ⁇ is reflected by the flow path lid 40 and does not enter the light receiving sensor 121.
  • excitation light ⁇ another part of the excitation light ⁇ is reflected by the incident surface 21 to become the first reflected light ⁇ 1, but does not enter the light receiving sensor 121.
  • excitation light ⁇ another part of the excitation light ⁇ is transmitted through the incident surface 21, sequentially reflected by the film formation surface 22 and the emission surface 23, and emitted from the incident surface 21 to be second reflected.
  • the light ⁇ 2 enters the light receiving sensor 121. Therefore, only the second reflected light ⁇ 2 from the detection chip 10 enters the light receiving sensor 121.
  • the detection chip 10 when the detection chip 10 is moved closer to the light source unit 111 side, all the irradiation spots of the excitation light ⁇ on the incident surface 21 irradiated from the light source unit 111 reach the incident surface 21 of the prism 20. Also at this time, as shown in FIG. 5C, only the second reflected light ⁇ 2 from the detection chip 10 enters the light receiving sensor 121. As described above, in the present embodiment, the irradiation spot is moved between the incident surface 21 and another surface adjacent to the incident surface 21, and one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 is moved. The irradiation angle of the excitation light ⁇ with respect to the incident surface 21 is set so that the reflected light is incident.
  • the incident surface 21 is preferably a flat surface.
  • the light receiving sensor 121 described later detects the second reflected light ⁇ 2
  • the incident surface 21, the film formation surface 22, and the emission surface 23 are flat. This is because the incident angle of the first reflected light ⁇ 1 or the second reflected light ⁇ 2 changes even when the detection chip 10 is brought close to the light source unit 111 in the step of acquiring the position information of the detection chip 10 (S133). Therefore, in the light receiving sensor 121, the occurrence of vignetting of reflected light caused by scanning the detection chip 10 can be reduced, and the detection accuracy of the detection chip 10 is improved.
  • the light amounts of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 will be examined.
  • the refractive index of the prism 20 is 1.5
  • the reflectance at the incident surface 21 is 4%
  • the reflectance at the metal film 30 is approximately 90%
  • the reflectance at the exit surface 23 is Assume 4%.
  • the light amount of the excitation light ⁇ is 100%
  • the light amount of the first reflected light ⁇ 1 is 4% with respect to the light amount of the excitation light ⁇ .
  • the light amount of the second reflected light ⁇ 2 is about 3.5% with respect to the light amount of the excitation light ⁇ .
  • the first reflected light ⁇ 1 having a maximum light amount of about 4.0% is incident on the light receiving sensor 121 or the light amount is about 3.5% at the maximum.
  • the second reflected light ⁇ 2 is incident on the light receiving sensor 121 even when the detection chip 10 is moved.
  • the initial irradiation angle of the excitation light ⁇ the shape error of the prism 20, the installation error, and the like.
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ is adjusted so that the second reflected light ⁇ 2 is incident on the light receiving sensor 121 even if the detection chip 10 is moved.
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ is based on the detection value of the light receiving sensor 121 that changes with the change of the irradiation angle of the excitation light ⁇ by the excitation light irradiation unit 110 with the detection chip 10 fixed. Adjust.
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ before being incident on the prism 20 with respect to the normal line of the film formation surface 22 is gradually changed greatly.
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ is extremely small, the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 are not detected by the light receiving sensor 121.
  • the second reflected light ⁇ 2 When the irradiation angle of the excitation light ⁇ is gradually increased, only the second reflected light ⁇ 2 enters the light receiving sensor 121, and then the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 enter the light receiving sensor 121. When the irradiation angle of the excitation light ⁇ is further increased, the second reflected light ⁇ 2 does not enter the light receiving sensor 121, and subsequently, the first reflected light ⁇ 1 also does not enter the light receiving sensor 121. Whether or not the second reflected light ⁇ 2 is incident on the light receiving sensor 121 is determined based on whether or not the amount of light received (detected value) of the light receiving sensor 121 has reached a set value.
  • the setting value of the amount of light received by the light receiving sensor 121 is set to 3.5, which is the amount of the excitation light ⁇ emitted from the excitation light irradiation unit 110. %.
  • the received light amount of the light receiving sensor 121 reaches the set value (step S132; YES)
  • the position information of the detection chip 10 is acquired based on the received light amount (step S133).
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ is adjusted (step S132; NO, step S134).
  • the position information of the detection chip 10 is acquired by causing the first reflected light ⁇ 1 to enter the light receiving sensor 121, 4.0% of the light amount of the excitation light ⁇ emitted from the excitation light irradiation unit 110 is set as the received light amount. Value.
  • the irradiation angle may be slightly changed in an arbitrary direction from the initial position of the irradiation angle.
  • the amount of change in the irradiation angle at this time may be, for example, 0.01 deg or 0.1 deg. If the change amount of the irradiation angle is reduced, the position can be detected with high accuracy. On the other hand, if the amount of change in irradiation angle is increased, it can be measured quickly.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the step of adjusting the irradiation angle of the excitation light ⁇ (step S134).
  • 6A is an optical path diagram of the excitation light ⁇ when the irradiation angle of the excitation light ⁇ before being incident on the prism 20 with respect to the film formation surface 22 is small
  • FIG. 6B is before the incident on the prism 20 with respect to the film formation surface 22.
  • FIG. 6C is a schematic diagram illustrating an example of detection results of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 by the light receiving sensor 121 when the irradiation angle of the excitation light ⁇ is large. .
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ changes with the change of the irradiation angle of the excitation light ⁇ by the excitation light irradiation unit 110 with the detection chip 10 fixed. It is preferable to adjust based on the detected value.
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ before being incident on the prism 20 with respect to the normal line of the film formation surface 22 is gradually changed greatly.
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ is extremely small, the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 are not detected by the light receiving sensor 121 (see region A surrounded by a dotted line in FIG. 6C). As shown in FIG.
  • the second reflected light ⁇ 2 does not enter the light receiving sensor 121, and only the first reflected light ⁇ 1 enters the light receiving sensor 121 (see a region D surrounded by a dotted line in FIG. 6). ).
  • the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 are not detected by the light receiving sensor 121 (see the region E surrounded by the dotted line in FIG. 6).
  • the irradiation angle ⁇ is limited to a predetermined range. Whether one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 is incident on the light receiving sensor 121 is determined based on whether one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 is the light receiving sensor 121. The amount of light received by the light receiving sensor 121 when incident on the light is set in advance, and a determination is made based on whether the detection result of the light receiving sensor 121 reaches the amount of received light.
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ before being incident on the prism 20 with respect to the normal of the film forming surface 22 for allowing either one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 to enter the light receiving sensor 121 is detected.
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ in positioning the chip 10 is used. Note that when the light receiving sensor 121 receives the first reflected light ⁇ 1 in order to determine the irradiation angle of the excitation light ⁇ in positioning the detection chip 10, only the first reflected light ⁇ 1 is incident on the light receiving sensor 121.
  • Excitation in positioning of the detection chip 10 is an intermediate angle between the irradiation angle of the small excitation light ⁇ and the irradiation angle of the largest excitation light ⁇ for the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 to enter the light receiving sensor 121.
  • the irradiation angle of the light ⁇ is preferable.
  • the second reflected light ⁇ 2 is received in order to determine the irradiation angle of the excitation light ⁇ in positioning the detection chip 10
  • the smallest excitation light ⁇ for the second reflected light ⁇ 2 to enter the light receiving sensor 121 is received.
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ in positioning the detection chip 10 is an intermediate angle between the irradiation angle and the irradiation angle of the smallest excitation light ⁇ for allowing the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 to enter the light receiving sensor 121. It is preferable that If the shape and refractive index of the detection chip 10 used in the detection apparatus 100 is one type, the step of adjusting the excitation light ⁇ irradiation angle to an optimum position with the irradiation angle of the excitation light ⁇ as a fixed value (step) S134) may not be performed.
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ is set so that a smaller angle among the angles formed by the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 becomes a predetermined angle.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the irradiation angle of the excitation light ⁇ and the emission angles of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2.
  • 7A is a diagram for explaining the irradiation angle of the excitation light ⁇ , the emission angle of the first reflected light ⁇ 1 and the emission angle of the second reflected light ⁇ 2, and
  • FIG. 7B shows the irradiation angle of the excitation light ⁇ .
  • the horizontal axis of FIG. 7B is the irradiation angle of the excitation light ⁇ .
  • the vertical axis represents the emission angle of the first reflected light ⁇ 1 or the second reflected light ⁇ 2.
  • the vertical axis of FIG. 7B indicates that the reflected light emission angle toward the upper side (flow path lid 40) from the virtual plane including the film formation surface 22 is positive, and the lower side of the virtual plane including the film formation surface 22 (the transfer stage).
  • the emission angle of the reflected light toward 152) is shown as minus.
  • the black square symbol in FIG. 7B indicates the result of the first reflected light ⁇ 1, and the black circle symbol indicates the result of the second reflected light ⁇ 2.
  • the dihedral angle theta a of film-forming surface 22 and the incident surface 21 and 78 °, dihedral angle theta b of film-forming surface 22 and the exit surface 23, and 84 °, the prism 20 The refractive index is 1.527.
  • the irradiation angle ⁇ i of the excitation light ⁇ is an angle with respect to the normal line of the film formation surface 22.
  • the emission angle ⁇ 1 of the first reflected light ⁇ 1 is an angle with respect to the virtual plane including the film formation surface 22
  • the emission angle ⁇ 2 of the second reflected light ⁇ 2 is an angle with respect to the virtual plane including the film formation surface 22. is there.
  • FIG. 7B it can be seen that the first reflected light ⁇ 1 has a smaller emission angle as the irradiation angle of the excitation light ⁇ increases.
  • the second reflected light ⁇ 2 has an emission angle that increases as the irradiation angle of the excitation light ⁇ increases.
  • the small angle of the angles formed by the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 is preferably more than 4 °, so that the excitation light before entering the prism 20 with respect to the normal of the film formation surface 22
  • the irradiation angle of ⁇ is preferably larger than 70.8 ° and smaller than 66.8 °.
  • the irradiation angle of the light before entering the prism 20 with respect to the normal line of the film formation surface 22 is adjusted so as to be longer than the length of the light receiving surface in the direction of the connecting straight line.
  • the irradiation angle of the excitation light ⁇ is preferably adjusted so as to satisfy the following formula (1) or formula (2).
  • ⁇ i is an irradiation angle of light irradiated from the light irradiation unit before incidence on the dielectric member with respect to a normal line of the second surface
  • ⁇ a is The dihedral angle of the second surface and the first surface
  • ⁇ b is the dihedral angle of the second surface and the third surface
  • n 1 is the refractive index of the dielectric member.
  • the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 are 2 with respect to the virtual plane including the film formation surface 22.
  • the light is emitted from the incident surface 21 so as to be wider than °.
  • the distance between the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 increases as the distance from the incident surface 21 increases, so that only the first reflected light ⁇ 1 or the second reflected light ⁇ 2 can be easily detected by the light receiving sensor 121.
  • the position information of the detection chip 10 is acquired by causing only the second reflected light ⁇ 2 to enter the light receiving sensor 121, after setting the emission angle at which only the second reflected light ⁇ 2 enters the light receiving sensor 121, The emission angle is set to the value of the emission angle obtained by setting, and the second reflected light ⁇ 2 is detected by the light receiving sensor 121 again while moving the detection chip 10 (step S131).
  • the position information of the detection chip 10 is acquired (step S133).
  • the position information of the detection chip 10 may be acquired by causing only the first reflected light ⁇ 1 to enter the light receiving sensor 121. In this case, the emission angle of the excitation light ⁇ is adjusted so that only the first reflected light ⁇ 1 enters the light receiving sensor 121.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of the detection result of the first reflected light ⁇ 1 or the second reflected light ⁇ 2 by the light receiving sensor 121.
  • the light quantity of the first reflected light ⁇ 1 or the second reflected light ⁇ 2 is measured by the light receiving sensor 121 while the detection chip 10 is moved in one direction (x-axis direction) by the transport stage 152.
  • FIG. 8 also shows three approximate lines.
  • the reflected light (first reflected light ⁇ 1 or second reflected light ⁇ 2) is not measured in the light receiving sensor 121 in the initial stage. This is because the excitation light ⁇ is reflected by the flow path lid 40, travels downward (to the conveyance stage 152 side), and does not enter the light receiving sensor 121 (see FIG. 5A). If the detection chip 10 continues to move, the amount of light of one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 incident on the light receiving sensor 121 gradually increases.
  • the horizontal portion of the first half, the inclined portion, and the horizontal portion of the second half are approximated by a straight line.
  • Point A in the graph is an intersection of the approximate straight line of the horizontal portion and the approximate straight line of the inclined portion in the first half.
  • Point B is an intersection of the approximate straight line of the inclined portion and the approximate straight line of the second horizontal portion.
  • Point C is the midpoint between points A and B.
  • Point A corresponds to the minimum value of the amount of reflected light ⁇ .
  • Point B corresponds to the maximum value of the amount of reflected light ⁇ .
  • Point C corresponds to an intermediate value of the amount of reflected light ⁇ .
  • any one of the points A to C may be used to specify the position of the detection chip 10.
  • Point A and point B indicate points where the edge of the irradiation spot of the excitation light ⁇ has reached the edge part. Therefore, if the irradiation spot diameter of the excitation light ⁇ is taken into consideration, the position of the edge portion can be specified, and as a result, the position of the detection chip 10 can be specified.
  • a point C indicates a point where the center of the irradiation spot of the excitation light ⁇ has reached the edge part.
  • the position of the edge portion can be specified without considering the irradiation spot diameter of the excitation light ⁇ , and as a result, the position of the detection chip 10 can be specified. Therefore, from the viewpoint of suppressing the influence of the irradiation spot diameter of the excitation light ⁇ , the position of the detection chip 10 is specified using the intermediate value of the first reflected light ⁇ 1 or the second reflected light ⁇ 2 of the excitation light ⁇ . It is preferable. Further, the position of the detection chip 10 may be specified using any position between the points A and B without using the points A to C.
  • the detection chip 10 is irradiated with the excitation light ⁇ , and only one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 of the excitation light ⁇ is detected, thereby detecting the position of the detection chip 10. Can be specified.
  • control unit 160 operates the transport stage 152 based on the position information of the detection chip 10 acquired in step S130 to move the detection chip 10 to the liquid feeding position (step S140).
  • control unit 160 operates the liquid feeding unit 140 to clean the inside of the flow path 41 with the cleaning liquid (step S150).
  • the humectant is cleaned by washing the flow channel 41 before introducing the sample solution so that the capturing body can appropriately capture the substance to be detected. Remove.
  • control unit 160 moves the chip holder 154 by the transfer stage 152 based on the position information of the detection chip 10 acquired in step S130, and moves the detection chip 10 to an appropriate measurement position (step S160). At this time, since the detection chip 10 is moved based on the acquired position information, the detection chip 10 can be moved to the detection position with high accuracy.
  • control unit 160 operates the excitation light irradiation unit 110 and the fluorescence detection unit 130 to irradiate the detection chip 10 arranged at an appropriate measurement position with the excitation light ⁇ , and also has a plasmon having the same wavelength as the excitation light ⁇ . Scattered light is detected to detect the enhancement angle (step S170). Specifically, the control unit 160 operates the excitation light irradiation unit 110 to scan the incident angle of the excitation light ⁇ with respect to the metal film 30, and operates the fluorescence detection unit 130 to detect plasmon scattered light. At this time, the control unit 160 operates the position switching unit 132 to arrange the optical filter 135 outside the optical path of the light receiving unit 131.
  • control part 160 determines the incident angle of the excitation light (alpha) when the light quantity of plasmon scattered light is the maximum as an enhancement angle.
  • the enhancement angle is preferably different from the irradiation angle of the excitation light ⁇ acquired in the step of acquiring the position information of the detection chip 10 (step S130).
  • the enhancement angle is the same as the irradiation angle of the excitation light ⁇ acquired in the step of acquiring the position information of the detection chip 10 (step S130)
  • the first reflected light ⁇ 1 or second reflected from the detection chip 10 The reflected light ⁇ 2 is reflected by the light receiving surface of the light receiving sensor 121, and the reflected light travels toward the fluorescence detection unit 130, so that stray light may be generated and measurement accuracy may deteriorate.
  • the procedure of performing the step of injecting the sample solution (step S150) before the step of acquiring the position information (step S130) is performed, the position information of the detection chip 10 is obtained in the vicinity of the metal film 30.
  • Plasmons are generated by the excitation light ⁇ , the amount of light reflected by the film formation surface 22 of the excitation light ⁇ changes, the amount of light detected by the detection sensor 121 changes, and the position of the detection chip 10 cannot be detected accurately. There is a risk that.
  • control unit 160 operates the excitation light irradiation unit 110 and the fluorescence detection unit 130 to irradiate the detection chip 10 arranged at an appropriate measurement position with the excitation light ⁇ , and outputs the output value (optical) of the light receiving sensor 137. (Blank value) is recorded (step S180).
  • the control unit 160 operates the angle adjustment unit 112 to set the incident angle of the excitation light ⁇ to the metal film 30 to the enhancement angle.
  • control unit 160 controls the position switching unit 132 to arrange the optical filter 135 in the optical path of the light receiving unit 131.
  • control unit 160 operates the transport stage 152 based on the position information of the detection chip 10 acquired in step S130 to move the detection chip 10 to the liquid feeding position (step S190).
  • control unit 160 operates the liquid feeding unit 140 to inject the sample liquid in the chemical liquid chip 141 into the flow path 41 of the detection chip 10 (step S200).
  • the substance to be detected is captured on the metal film 30 by the antigen-antibody reaction (primary reaction).
  • the sample liquid in the flow path 41 is removed, and the flow path is cleaned with a cleaning liquid.
  • the controller 160 operates the liquid feeding unit 140 to introduce a liquid (labeled liquid) containing a secondary antibody labeled with a fluorescent substance into the flow channel 41 of the detection chip 10 (step S210).
  • a liquid labeled liquid
  • the detection target substance captured on the metal film 30 is labeled with a fluorescent substance by an antigen-antibody reaction (secondary reaction).
  • secondary reaction antigen-antibody reaction
  • control unit 160 moves the detection chip 10 to the detection position where the detection target substance is detected by the transport stage 152 based on the position information of the detection chip 10 acquired in step S130 (step S220). At this time, since the detection chip 10 is moved based on the acquired position information, the detection chip 10 can be moved to the detection position with high accuracy.
  • the control unit 160 operates the excitation light irradiation unit 110 and the fluorescence detection unit 130 to irradiate the detection chip 10 arranged at an appropriate measurement position with the excitation light ⁇ and to be captured by the capturing body.
  • the fluorescence ⁇ emitted from the fluorescent substance that labels the detection substance is detected (step S230).
  • the control unit 160 operates the angle adjustment unit 112 to set the emission angle of the excitation light ⁇ to the enhancement angle.
  • the excitation light irradiation unit 110 irradiates the excitation light ⁇ at an angle different from the irradiation angle of the excitation light ⁇ acquired in the step (S130) of acquiring the position information of the detection chip 10.
  • the control unit 160 subtracts the optical blank value from the detection value, and calculates the fluorescence intensity that correlates with the amount of the substance to be detected.
  • the detected fluorescence intensity is converted into the amount and concentration of the substance to be detected as necessary.
  • the detection of the enhancement angle may be omitted.
  • the step of labeling the target substance with the fluorescent substance is performed after the step of reacting the target substance with the capturing body (primary reaction, step S200).
  • the timing for labeling the substance to be detected with a fluorescent substance is not particularly limited. For example, before introducing the sample solution into the flow path of the detection chip 10, a labeling solution may be added to the sample solution to label the target substance with a fluorescent substance in advance.
  • sample solution and the labeling solution may be simultaneously injected into the flow path of the detection chip 10.
  • the target substance labeled with the fluorescent substance is captured by the capturing body.
  • the substance to be detected is labeled with a fluorescent substance, and the substance to be detected is captured by the capturing body.
  • both the primary reaction and the secondary reaction can be completed by introducing the sample solution into the flow path of the detection chip 10 (one-step method).
  • the detection of the enhancement angle (step S170) is performed before the antigen-antibody reaction, and further, the step of setting the irradiation angle of the excitation light ⁇ (step S120) and A step of acquiring position information of the detection chip 10 (step S130) is performed.
  • FIG. 9 is a diagram showing another optical path of the excitation light ⁇ in the prism 20 and another form of the prism.
  • FIG. 9A shows another optical path of the excitation light ⁇ in the prism 20, and
  • FIG. 9B shows another form of the prism.
  • the second reflected light ⁇ 2 is sequentially reflected on the film formation surface 22 and the exit surface 23, and further reflected on the bottom surface 24 of the prism 20, and then the incident surface. 21 may be emitted.
  • the light reflected by the emission surface 23 is totally reflected by the bottom surface 24.
  • the bottom surface 24 may be a mirror surface.
  • the emission surface 23 may be inclined.
  • the direction in which the emission surface 23 is inclined is not particularly limited.
  • the emission surface 23 rotates with a straight line along the Z-axis direction as a rotation axis.
  • the excitation light ⁇ is incident on the incident surface 21, then sequentially reflected on the film formation surface 22 and the emission surface 23, then reflected on the bottom surface 24 of the prism 20, and then emitted from the incident surface 21 to be second. It may be reflected light ⁇ 2.
  • the second reflected light ⁇ 2 is displaced in the Y-axis direction as compared with the case where the emission surface 23 is not inclined.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining a process of acquiring position information of another detection chip 10.
  • the step of acquiring the position information of the detection chip 10 is performed by adjusting the irradiation angle of the excitation light ⁇ emitted from the excitation light irradiation unit 110 and again by the light reception sensor 121 when the detection value by the light reception sensor 121 is not more than a predetermined value.
  • obtaining the position information of the detection chip 10 only in the point of having the step of stopping the detection by the light receiving sensor 121 in the next step of detecting the substance to be detected (step S130). And different. Therefore, steps similar to those in step S130 are denoted by the same reference numerals and description of the steps is omitted.
  • step S ⁇ b> 132; NO the amount of light received by the light receiving sensor 121 when the detection chip 10 is brought close to the light source unit 111 is equal to or smaller than a predetermined value. Then, the irradiation angle of the excitation light ⁇ is adjusted (step S134), and either the first reflected light ⁇ 1 or the second reflected light ⁇ 2 is received by the light receiving sensor 121 while bringing the detection chip 10 closer to the light source unit 111 again.
  • step S134 the step of adjusting the irradiation angle of the excitation light ⁇ (step S134) is repeated a plurality of times (step S135; NO), and the number of repetitions reaches a predetermined number (for example, three times) (step S135; YES). ) You may make it complete
  • step S135; NO a predetermined number (for example, three times)
  • the reflected light of one of the first reflected light ⁇ 1 and the second reflected light ⁇ 2 while irradiating the incident surface 21 with the excitation light ⁇ Since the incident angle to the prism 20 with respect to the normal of the film formation surface 22 is set so that the detection accuracy of the detection chip 10 is detected, a decrease in alignment accuracy of the detection chip 10 due to the excitation light ⁇ incident on the prism 20 can be suppressed.
  • the light irradiated in the step of acquiring position information and the step of detecting the detection target substance are both excitation light ⁇ , but the light irradiated in both steps is not the same. Also good. That is, if the light irradiated in the step of detecting the detection target substance is the excitation light ⁇ , the light irradiated in the step of acquiring the position information of the detection chip 10 may not be the excitation light ⁇ . Further, the amount of light emitted in the step of acquiring the position information and the step of detecting the substance to be detected need not be the same.
  • the detection method and the detection device 100 using SPFS have been described.
  • the detection method and the detection device 100 according to the present invention are not limited to this.
  • the present invention can be applied to a detection method and a detection apparatus using the SPR method.
  • the fluorescence detection unit 130 reflects the sample light according to the amount of the substance to be detected captured by the detection chip 10, not the fluorescence ⁇ but the film formation surface 22 of the prism 20, and exits from the exit surface 23. Detect light.
  • the present invention can also be applied to a detection method and a detection apparatus using an evanescent fluorescence method in which a fluorescent substance that labels a substance to be detected is excited with evanescent light without using SPR.
  • the detection chip 10 may not have the metal film 30.
  • the detection method and detection apparatus can detect a substance to be detected with high reliability, and thus are useful for clinical examinations, for example.

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Abstract

本発明の検出方法は、まず、第１面で反射した第１反射光と、第１面を透過し、第２面および第３面で順次反射した第２反射光とのいずれか一方の反射光のみが検出されるように、第１面に対する光の照射角度を設定する。次いで、検出チップを移動しつつ、設定された照射角度にて光照射部から光を照射し、反射光検出部により第１反射光または第２反射光を検出し、第１反射光または第２反射光の検出結果に基づいて、検出チップの位置情報を取得する。取得された検出チップの位置情報に基づいて、被検出物質を検出する検出位置に検出チップを移動させる。検出チップが検出位置にある状態で、検体光を検出することにより被検出物質を検出する。

Description

検出方法および検出装置
　本発明は、検出チップの位置合わせをした後に、当該検出チップを用いて被検出物質の存在またはその量を検出する検出方法および当該検出方法に用いられる検出装置に関する。
　タンパク質やＤＮＡなどの生体物質を検出する測定において、微量の被検出物質を高感度かつ定量的に検出できれば、即時に患者の状態を把握し治療を行うことが可能となる。このため、微量の被検出物質に起因する微弱な光を、高感度かつ定量的に検出する分析方法および分析装置が求められている。被検出物質を高感度で検出する１つの方法として、表面プラズモン共鳴蛍光分析法（表面プラズモン励起増強蛍光分光法（Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）：ＳＰＦＳ）が知られている。
　ＳＰＦＳでは、金属膜が所定の面上に配置された誘電体部材を用いる。そして、誘電体部材を介して、表面プラズモン共鳴が生じる角度で励起光を金属膜に照射すると、金属膜表面上に局在場光（増強された電場）を発生させることができる。この局在場光により、金属膜上に捕捉された被検出物質を標識する蛍光物質が励起されるため、蛍光物質から放出された蛍光を検出することで、被検出物質の存在またはその量を検出することができる。
　ＳＰＦＳでは、高感度かつ高精度な検出を行うためには、検出チップを高い精度で所定の位置に配置する必要がある。被検出物質の量（濃度）を正確に検出するためには、金属膜に対する励起光の入射角を高精度に調整することが必要であるが、検出チップの位置がずれていると、金属膜に対する励起光の入射角を高精度に調整することができない。一方で、ユーザーに検出チップを高い精度で所定の位置へ配置させることは、ユーザビリティ（使いやすさ）の観点から好ましくない。
　ＳＰＦＳにおいて、検出チップの位置合わせを行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のＳＰＦＳにおける検出チップの位置合わせを行う方法では、誘電体部材に向けて励起光を照射しながら、検出チップを移動させる。このとき、誘電体部材で反射した励起光の反射光を受光センサーで検出する。そして、受光センサーの受光光量に基づいて検出チップの位置情報を取得し、取得した位置情報に基づいて検出チップを位置合わせする。
国際公開第２０１５／０６４７０４号
　しかしながら、特許文献１に記載のＳＰＦＳにおける検出チップの位置合わせを行う方法では、照射された励起光のうち、一部の励起光が誘電体部材の入射面で誘電体部材内に入射し、誘電体部材内で内部反射した光が受光センサーに到達してしまう場合がある。また、誘電体部材の形状誤差や検出チップの設置誤差によっても、照射された励起光のうち、一部の励起光が、誘電体部材内で内部反射することにより受光センサーに到達してしまう場合がある。このように、誘電体部材表面で外部反射した光だけでなく、誘電体部材内において内部反射した光までもが受光センサーで検出されてしまうと、これらが迷光となり想定外の検出結果により正確に検出チップを位置合わせできない場合がある。
　そこで、本発明の目的は、検出チップの位置合わせをした後に、当該検出チップを用いて被検出物質を検出する検出方法および検出装置であって、誘電体部材内に入射した光による検出チップの位置合わせ精度の低下を抑制できる検出方法および検出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、第１面、第２面および第３面を含み、光に対して透明な誘電体部材を有し、被検出物質が前記第２面の表面側に捕捉された検出チップを保持するためのチップホルダーと、前記チップホルダーを移動させる移動ステージと、前記チップホルダーに保持された前記検出チップの前記誘電体部材の前記第１面に向けて光を照射するとともに、前記第１面に対して照射される光の照射角度を変更する光照射部と、前記光照射部から照射された光のうち前記誘電体部材による反射光を検出する反射光検出部と、前記光照射部から光を照射することで、前記検出チップに捕捉された前記被検出物質の量に応じて発生する検体光を検出する検体光検出部と、を有する検出装置を用いた検出方法であって、前記光照射部から照射された光のうち、前記第１面で反射した第１反射光と、前記第１面を透過し、前記第２面および前記第３面で順次反射した第２反射光とのいずれか一方の反射光のみが前記反射光検出部により検出されるように、前記第１面に対して前記光照射部から照射する光の照射角度を設定する工程と、前記光照射部から出射する光の照射スポットが、前記第１面および前記第１面に隣接する他の面の境界上を通過するように、前記チップホルダーに保持された前記検出チップを前記移動ステージにより移動しつつ、光の照射角度を設定する工程において設定された照射角度にて前記光照射部から光を照射し、前記反射光検出部により前記第１反射光または前記第２反射光を検出し、前記反射光検出部による前記第１反射光または前記第２反射光の検出結果に基づいて、前記チップホルダーに保持された前記検出チップの位置情報を取得する工程と、取得された前記検出チップの位置情報に基づいて、前記移動ステージにより前記検出チップを、前記検体光を検出するための検出位置に移動させる工程と、前記検出チップが前記検出位置にある状態で、前記光照射部から光を照射し、前記検体光検出部により検体光を検出することにより、前記検出位置の前記検出チップに捕捉された前記被検出物質の存在またはその量を検出する工程と、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検出装置は、第１面、第２面および第３面を含み、光に対して透明な誘電体部材を有し、被検出物質が前記第２面の表面側に捕捉された検出チップを保持するためのチップホルダーと、前記チップホルダーを移動させる移動ステージと、前記チップホルダーに保持された前記検出チップの前記誘電体部材の前記第１面に向けて光を照射するとともに、前記第１面に対して照射される光の照射角度を変更する光照射部と、前記光照射部から照射された光のうち前記誘電体部材による反射光を検出する反射光検出部と、前記光照射部から光を照射することで、前記検出チップに捕捉された前記被検出物質の量に応じて発生する検体光を検出する検体光検出部と、前記移動ステージ、前記光照射部、前記反射光検出部および前記検体光検出部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記光照射部から照射された光のうち、前記第１面で反射した第１反射光と、前記光照射部から照射される光が前記第１面を透過し、前記第２面および前記第３面で順次反射した第２反射光とのいずれか一方の反射光のみが前記反射光検出部に検出されるように、前記光照射部に光の照射角度を設定させ、前記検出チップの位置情報を取得するために、前記光照射部から出射する光の照射スポットが、前記第１面および前記第１面に隣接する他の面の境界上を通過するように、前記チップホルダーに保持された前記検出チップを前記移動ステージにより移動しつつ、光の照射角度を設定する工程において設定された照射角度にて前記光照射部から光を照射させる。
　本発明によれば、誘電体部材内に入射した光が反射光検出部で検出された場合であっても、精度良く検出チップを位置合わせして、被検出物質の存在またはその量を精度良く検出できる。
図１は、本発明の一実施の形態に係る検出装置の構成を模式的に示す図である。 図２は、検出装置の動作手順を示すフローチャートである。 図３は、プリズムの正規の設置位置に対する傾斜角度と、第１反射光および第２反射光の出射角度との関係を示すグラフである。 図４は、検出チップの位置情報を取得する工程（工程Ｓ１３０）を説明するためのフローチャートである。 図５Ａ～Ｃは、検出チップの位置情報を取得する工程（工程Ｓ１３０）を説明するための模式図である。 図６Ａ～Ｃは、照射光の照射角度を調整する工程（工程Ｓ１３４）を説明するための図である。 図７Ａ、Ｂは、照射光の照射角度と、反射光の出射角度との関係を説明するための図である。 図８は、受光センサーによる第１反射光または第２反射光の検出結果の例を示すグラフである。 図９Ａ、Ｂは、照射光の他の光路およびプリズムの他の形態を示す図である。 図１０は、他の検出チップの位置情報を取得する工程を説明するためのフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、本発明に係る検出方法および検出装置の一実施の形態として、ＳＰＦＳにより被検出物質を検出する検出方法および検出装置について説明するが、本発明に係る検出方法および検出装置はこれに限定されない。
　図１は、本発明の一実施の形態に係る検出装置（表面プラズモン共鳴蛍光分析装置；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、検出装置１００は、励起光照射ユニット１１０、反射光検出ユニット１２０、蛍光検出ユニット１３０、送液ユニット１４０、搬送ユニット１５０および制御部１６０を有する。検出装置１００は、搬送ユニット１５０のチップホルダー１５４に検出チップ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、その後に検出装置１００の各構成要素について説明する。
　（検出チップ）
　検出チップ１０は、入射面（第１面）２１、成膜面（第２面）２２および出射面（第３面）２３を有するプリズム（誘電体部材）２０と、成膜面２２に形成された金属膜３０と、成膜面２２または金属膜３０上に配置された流路蓋４０とを有する。通常、検出チップ１０は、分析のたびに交換される。検出チップ１０は、好ましくは各片の長さが数ｍｍ～数ｃｍの構造物であるが、「チップ」の範疇に含まれないより小型の構造物またはより大型の構造物であってもよい。
　プリズム２０は、励起光αに対して透明な誘電体からなる。プリズム２０は、入射面２１、成膜面２２、出射面２３および底面２４を有する。入射面２１は、励起光照射ユニット１１０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。プリズム２０の内部に入射した励起光αは、金属膜３０の裏面で反射する。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）で内部反射する。出射面２３は、金属膜３０で反射した励起光αをプリズム２０の外部に出射させる。底面２４は、成膜面２２と対向して配置されており、入射面２１および出射面２３を繋ぐ。入射面２１、成膜面２２、出射面２３および底面２４の形状は、いずれも特に限定されない。入射面２１、成膜面２２、出射面２３および底面２４の形状は、それぞれ平面であってもよいし、それぞれ曲面であってもよいし、いずれかの面が平面で、他の面が曲面であってもよい。本実施の形態では、入射面２１、成膜面２２、出射面２３および底面２４の形状は、いずれも平面である。
　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、台形を底面とする柱体である。台形の一方の底辺に対応する面が成膜面２２であり、台形の他方の底辺に対応する面が底面２４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。
　入射面２１は、励起光αが励起光照射ユニット１１０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、理想的な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。成膜面２２および入射面２１の二面角θａと、成膜面２２および出射面２３の二面角θｂとは、特に限定されない。本実施の形態では、成膜面２２および入射面２１の二面角θａは８０°であり、成膜面２２および出射面２３の二面角θｂは８２．５°である（図７参照）。ここで、「二面角」について説明する。まず、第１平面（本実施の形態では、成膜面２２）および第２平面（本実施の形態では、入射面２１または出射面２３）に垂直な仮想平面を仮定する。そして、第１平面および仮想平面の交線を第１仮想交線とし、第２平面および仮想平面の交線を第２仮想交線とした場合、第１仮想交線および第２仮想交線がなす２つの角度のうち小さい方の角度を「二面角」とする。
　なお、検出チップ１０の設計により、共鳴角（およびその極近傍にある増強角）が概ね決まる。設計要素は、プリズム２０の屈折率、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に固定化された被検出物質によって共鳴角および増強角がシフトするが、その量は数度未満である。
　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、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上に配置されている。これにより、成膜面２２に全反射する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（表面プラズモン共鳴）が生じ、金属膜３０の表面上に局在場光を生じさせることができる。なお、金属膜３０は、成膜面２２の少なくとも一部に配置されていればよい。すなわち、金属膜３０は、成膜面２２の全体に配置されていてもよいし、成膜面２２の一部に配置されていてもよい。また、本実施の形態では、成膜面２２が平面であるため、金属膜３０の裏面も平面である。
　金属膜３０の材料は、表面プラズモン共鳴を生じさせう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の範囲内が好ましい。
　また、特に図示しないが、本実施の形態では、金属膜３０のプリズム２０と対向しない面（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化（配置）されている。捕捉体を固定化することで、被検出物質を選択的に検出することが可能となる。本実施の形態では、金属膜３０上の所定の領域（反応場）に、捕捉体が均一に固定化されている。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な抗体またはその断片である。
　流路蓋４０は、金属膜３０上に配置されている。金属膜３０がプリズム２０の成膜面２２の一部にのみ形成されている場合は、流路蓋４０は、成膜面２２上に配置されていてもよい。流路蓋４０の裏面には、流路溝が形成されており、流路蓋４０は、金属膜３０（およびプリズム２０）と共に、液体が流れる流路４１を形成する。液体の例には、被検出物質を含む試料液や、蛍光物質で標識された抗体を含む標識液、洗浄液などが含まれる。金属膜３０に固定化されている捕捉体は、流路４１内に露出している。流路４１の両端は、流路蓋４０の上面に形成された不図示の注入口および排出口とそれぞれ接続されている。流路４１内へ液体が注入されると、液体は捕捉体に接触する。
　流路蓋４０は、金属膜３０上から放出される蛍光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。蛍光γを外部に取り出す部分が蛍光γに対して透明であれば、流路蓋４０の他の部分は、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金属膜３０またはプリズム２０に接合されている。
　図１に示されるように、被検出物質を検出するときには、励起光αは、入射面２１からプリズム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（表面プラズモン共鳴が生じる角度）で入射する。このように、金属膜３０に対して励起光αを表面プラズモン共鳴が生じる角度で照射することで、金属膜３０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γが出射される。検出装置１００は、蛍光物質から放出された蛍光γの光量を検出することで、被検出物質の存在または量を検出する。
　（検出装置）
　次に、検出装置１００の各構成要素について説明する。前述のとおり、検出装置１００は、励起光照射ユニット１１０、反射光検出ユニット１２０、蛍光検出ユニット１３０、送液ユニット１４０、搬送ユニット１５０および制御部１６０を有する。
　励起光照射ユニット１１０は、チップホルダー１５４に保持された検出チップ１０に励起光αを照射する。被検出物質を検出するときには、励起光照射ユニット１１０は、金属膜３０に対する入射角が表面プラズモン共鳴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に向けて照射する。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に表面プラズモン共鳴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。また、本実施の形態に係る検出装置１００では、励起光αは、検出チップ１０の位置決めにも使用される。詳細は後述するが、検出チップ１０を位置決めするときには、励起光照射ユニット１１０は、成膜面２２の法線に対して所定の照射角度となるように、励起光αを照射する。
　励起光照射ユニット１１０は、励起光αをプリズム２０に向けて出射するための構成と、金属膜３０の裏面に対する励起光αの入射角度を走査するための構成（成膜面２２の法線に対する励起光αの照射角度を調整する構成）とを含む。本実施の形態では、励起光照射ユニット１１０は、光源ユニット１１１、角度調整部１１２および光源制御部１１３を含む。
　光源ユニット１１１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１１１は、例えば、励起光αの光源、ビーム整形光学系、ＡＰＣ部および温度調整部（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部は、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部は、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部は、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。
　温度調整部は、例えば、ヒーターやペルチェ素子などである。光源の励起光αの波長およびエネルギーは、温度によって変動することがある。このため、温度調整部で光源の温度を一定に保つことにより、光源の励起光αの波長およびエネルギーを一定に制御する。
　角度調整部１１２は、被検出物質を検出する場合において、金属膜３０（プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２））に対するプリズム２０への入射後の励起光αの出射角度を調整し、検出チップ１０の位置情報を取得する場合において、成膜面２２の法線に対するプリズム２０への入射前の励起光α（光）の出射角度（照射角度）を調整する。励起光α（光）の照射角度を調整するためには、励起光αの光軸と、チップホルダー１５４とを相対的に回転させればよい。
　たとえば、被検出物質を検出する場合において、角度調整部１１２は、光源ユニット１１１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）を回転軸として回動させる。このとき、出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、出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することができる。
　金属膜３０に対する励起光αの入射角のうち、プラズモン散乱光の最大光量を得られる角度が増強角である。増強角またはその近傍の角度に金属膜３０に対する励起光αの入射角を設定することで、高強度の蛍光γを測定することが可能となる。なお、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４１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。本実施の形態では、金属膜３０の法線（図１におけるｚ軸方向の直線）に対する励起光αの好適な照射角度は、約７０°である。
　また、検出チップ１０の位置情報を取得する場合において、角度調整部１１２は、被検出物質を検出する場合と同様の軸を中心として回動させてもよいし、成膜面２２に対して照射角度を走査しても入射面２１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してもよい。
　光源制御部１１３は、光源ユニット１１１に含まれる各種機器を制御して、光源ユニット１１１の出射光（例えば、励起光α）の出射を制御する。光源制御部１１３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。
　なお、励起光照射ユニット１１０は、光源内の光学系を移動させることにより、励起光αの出射角度（照射角度）を調整するようにしてもよい。この場合、検出装置１００を簡略化および小型化することができる。
　反射光検出ユニット１２０は、検出チップ１０への操作（例えば、測定液の注入）、光学測定（例えば、増強角の検出や光学ブランク値の測定、蛍光γの検出）などを行う際の検出チップ１０の位置決めのために、検出チップ１０への励起光αの照射によって生じた第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光を検出する。反射光検出ユニット１２０は、最初の検出チップ１０への操作を行う前に、検出チップ１０の位置決めのために第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光を検出することが好ましい。ここで、「第１反射光β１」とは、光源から出射された光（本実施の形態では、励起光α）が入射面２１で反射した光である。また、「第２反射光β２」とは、光源から出射された光が入射面２１を透過し、成膜面２２および出射面２３で順次反射して、入射面２１から出射した光である。なお、第２反射光β２の光路は、入射面２１を透過した後、成膜面２２および出射面２３で順次反射すれば特に限定されない。本実施の形態では、第２反射光β２は、入射面２１で入射した後、成膜面２２および出射面２３で順次反射し、他の面でさらなる反射または透過することなく入射面２１から出射された光である。
　受光センサー１２１は、励起光αの照射によって生じた第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光を検出する。受光センサー１２１の種類は、第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光を検出できれば特に限定されない。たとえば、受光センサー１２１は、フォトダイオード（ＰＤ）、エリアセンサーなどである。受光センサー１２１の受光面の大きさは、励起光αのビーム径よりも大きいことが好ましい。たとえば、励起光αのビーム径が１．０～１．５ｍｍ程度の場合、受光センサー１２１の受光面の１辺の長さは３ｍｍ以上であることが好ましい。また、受光センサー１２１がエリアセンサーの場合、受光面には、複数の画素が配置されている。
　受光センサー１２１は、第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光が入射できる位置に配置される。受光センサー１２１は、蛍光γの検出時と異なる角度で出射された励起光αの第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光が入射する位置に配置されることが好ましい。本実施の形態では、成膜面２２の法線（図１におけるｚ軸方向の直線）に対するプリズム２０への入射前の励起光αの照射角度の走査範囲は、約６６～７２°の範囲内である。入射面２１からの第１反射光β１および第２反射光β２が搬送ステージ（移動ステージ）１５２の進行方向（図１におけるｘ軸方向）側にある受光センサー１２１の方向に進むように励起光αの照射角度を設定する。したがって、このように、受光センサー１２１は、この水平方向に進む第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光が入射する位置に配置される（図１参照）。また、受光センサー１２１と入射面２１との間に第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光を受光センサー１２１に集光するためのレンズが配置されていてもよい。
　センサー制御部１２２は、受光センサー１２１の出力値の検出や、検出した出力値による受光センサー１２１の感度の管理、適切な出力値を得るための受光センサー１２１の感度の変更、などを制御する。センサー制御部１２２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。
　蛍光検出ユニット１３０は、金属膜３０への励起光αの照射によって生じた蛍光γを検出する。また、必要に応じて、蛍光検出ユニット１３０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も検出する。蛍光検出ユニット１３０は、例えば、受光ユニット１３１、位置切替部１３２およびセンサー制御部１３３を含む。
　受光ユニット１３１は、検出チップ１０の金属膜３０（成膜面２２）の法線方向（図１におけるｚ軸方向）に配置される。受光ユニット１３１は、第１レンズ１３４、光学フィルター１３５、第２レンズ１３６および受光センサー１３７を含む。
　第１レンズ１３４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１３６は、例えば、結像レンズであり、第１レンズ１３４で集光された光を受光センサー１３７の受光面に結像させる。両レンズの間の光路は、略平行な光路になっている。光学フィルター１３５は、両レンズの間に配置されている。
　光学フィルター１３５は、蛍光成分のみを受光センサー１３７に導き、高いＳ／Ｎ比で蛍光γを検出するために、励起光成分（プラズモン散乱光）を除去する。光学フィルター１３５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１３５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であるが、所定の光成分を吸収する色ガラスフィルターであってもよい。
　受光センサー１３７は、蛍光γを検出する。受光センサー１３７は、微小量の被検出物質からの微弱な蛍光γ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１３７は、例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、高感度のフォトダイオード（ＰＤ）などである。
　位置切替部１３２は、光学フィルター１３５の位置を、受光ユニット１３１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１３７が蛍光γを検出する時には、光学フィルター１３５を受光ユニット１３１の光路上に配置し、受光センサー１３７がプラズモン散乱光を検出する時には、光学フィルター１３５を受光ユニット１３１の光路外に配置する。位置切替部１３２は、例えば、回転駆動部と、回転運動を利用して光学フィルター１３５を水平方向に移動させる公知の機構（ターンテーブルやラックアンドピニオンなど）とによって構成される。
　センサー制御部１３３は、受光センサー１３７の出力値の検出や、検出した出力値による受光センサー１３７の感度の管理、適切な出力値を得るための受光センサー１３７の感度の変更などを制御する。センサー制御部１３３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。
　送液ユニット１４０は、チップホルダー１５４に保持された検出チップ１０の流路４１内に、試料液や標識液、洗浄液などを供給する。送液ユニット１４０は、薬液チップ１４１、シリンジポンプ１４２および送液ポンプ駆動部１４３を含む。
　薬液チップ１４１は、試料液や標識液、洗浄液などの液体を収容する容器である。薬液チップ１４１としては、通常、複数の容器が液体の種類に応じて配置されるか、または複数の容器が一体化したチップが配置される。
　シリンジポンプ１４２は、シリンジ１４４と、シリンジ１４４内を往復動作可能なプランジャー１４５とによって構成される。プランジャー１４５の往復運動によって、液体の吸引および排出が定量的に行われる。シリンジ１４４が交換可能であると、シリンジ１４４の洗浄が不要となる。このため、シリンジ１４４は、不純物の混入などを防止する観点から、交換可能であることが好ましい。シリンジ１４４が交換可能に構成されていない場合は、シリンジ１４４内を洗浄する構成をさらに付加することにより、シリンジ１４４を交換せずに使用することが可能となる。
　送液ポンプ駆動部１４３は、プランジャー１４５の駆動装置、およびシリンジポンプ１４２の移動装置を含む。シリンジポンプ１４２の駆動装置は、プランジャー１４５を往復運動させるための装置であり、例えば、ステッピングモーターを含む。ステッピングモーターを含む駆動装置は、シリンジポンプ１４２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。シリンジポンプ１４２の移動装置は、例えば、シリンジポンプ１４２を、シリンジ１４４の軸方向（例えば垂直方向）と、軸方向を横断する方向（例えば水平方向）との二方向に自在に動かす。シリンジポンプ１４２の移動装置は、例えば、ロボットアーム、２軸ステージまたは上下動自在なターンテーブルによって構成される。
　送液ユニット１４０は、薬液チップ１４１より各種液体を吸引し、検出チップ１０の流路４１内に供給する。このとき、プランジャー１４５を動かすことで、検出チップ１０中の流路４１内を液体が往復し、流路４１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４１内における反応（例えば抗原抗体反応）の促進などを実現することができる。このような操作を行う観点から、検出チップ１０の注入口は多層フィルムで保護されており、かつシリンジ１４４がこの多層フィルムを貫通した時に注入口を密閉できるように、検出チップ１０およびシリンジ１４４が構成されていることが好ましい。
　流路４１内の液体は、再びシリンジポンプ１４２で吸引され、薬液チップ１４１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、洗浄などを実施し、流路４１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。
　搬送ユニット１５０は、検出チップ１０を測定位置または送液位置に搬送し、固定する。ここで「測定位置」とは、励起光照射ユニット１１０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γを蛍光検出ユニット１３０が検出する位置である。また、「送液位置」とは、送液ユニット１４０が検出チップ１０の流路４１内に液体を供給するか、または検出チップ１０の流路４１内の液体を除去する位置である。搬送ユニット１５０は、搬送ステージ１５２およびチップホルダー１５４を含む。チップホルダー１５４は、搬送ステージ１５２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１５４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、第１反射光β１、第２反射光β２および蛍光γの光路を妨げない形状である。たとえば、チップホルダー１５４には、励起光α、第１反射光β１、第２反射光β２および蛍光γが通過するための開口が設けられている。搬送ステージ１５２は、チップホルダー１５４を一方向（図１におけるｘ軸方向）およびその逆方向に移動させる。搬送ステージ１５２は、例えば、ステッピングモーターなどで駆動される。
　制御部１６０は、角度調整部１１２、光源制御部１１３、センサー制御部１２２、位置切替部１３２、センサー制御部１３３、送液ポンプ駆動部１４３および搬送ステージ１５２を制御する。また、制御部１６０は、反射光検出ユニット１２０の検出結果に基づいて、チップホルダー１５４に保持された検出チップ１０の位置情報を取得するとともに、搬送ステージ１５２によりチップホルダー１５４を移動させて、検出チップ１０を適切な測定位置または送液位置に移動させる位置調整部としても機能する。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。
　（検出方法）
　次に、検出装置１００の検出動作（本発明の一実施の形態に係る検出方法）について説明する。図２は、検出装置１００の動作手順の一例を示すフローチャートである。
　まず、検出装置１００のチップホルダー１５４に検出チップ１０が設置される（工程Ｓ１００）。
　次いで、制御部１６０は、搬送ステージ１５２を操作して、検出チップ１０を測定位置近傍に移動させる（工程Ｓ１１０）。
　次いで、制御部１６０は、励起光照射ユニット１１０および反射光検出ユニット１２０を操作して、励起光照射ユニット１１０から照射する光の照射角度を設定する（工程Ｓ１２０）。この工程では、励起光αが入射面２１で反射した第１反射光β１と、励起光αが入射面２１を透過し、成膜面２２および出射面２３で順次反射した第２反射光β２とのいずれか一方の反射光が反射光検出ユニット１２０により検出されるように、入射面２１に向けて励起光照射ユニット１１０から照射する励起光αの照射角度を設定する。光の照射角度を設定する工程において、第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光の入射面２１に対する出射角は、励起光αの照射位置、照射角度、励起光が経由するプリズム２０の面の角度、プリズム２０の屈折率などにより決定する。なお、反射光検出ユニット１２０は、第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方のみを検出すればよいが、第２反射光β２のみを検出することが好ましい。
　励起光αの初期（取得開始時）の照射角度は、例えば、プリズム２０の形状に応じて設定される。より具体的には、光の照射角度を設定する工程において、反射光検出ユニット１２０が第１反射光β１を検出する場合、励起光αの初期の照射角度は、成膜面２２および入射面２１の二面角に基づいて設定される。また、光の照射角度を設定する工程において、反射光検出ユニット１２０が第２反射光β２を検出する場合、励起光αの初期の照射角度は、成膜面２２および入射面２１の二面角と、成膜面２２および出射面２３の二面角に基づいて設定される。このように、励起光αの初期の照射角度をプリズム２０の形状に対応した固有値として設定することで、プリズム２０の形状が異なる２種類の検出チップ１０を使い分けて被検出物質を検出する場合に、プリズム２０からの反射光が反射光検出ユニット１２０の最適な位置に入射するように励起光αの照射角度を初期の照射角度に対して大きく走査して調整するする必要がなくなる、または励起光αの照射角度を調整する必要がなくなるため、測定時間を短縮できる。また、プリズム２０の成形誤差による第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光の出射角度のズレを補正できるため、検出チップ１０の位置情報を高精度に取得することができる。このように、検出チップ１０の位置情報の取得開始時における励起光照射ユニット１２０からの励起光αの照射角度は、検出装置１００にあらかじめ設定されていることが好ましい。
　図３は、プリズム２０の正規の設置姿勢に対する傾斜角度と、第１面２１からの第１反射光β１および第２反射光β２の出射角度との関係を示すグラフである。図３の横軸は、プリズム２０の正規の設置姿勢に対する傾斜角度である。また、縦軸は、第１反射光β１または第２反射光β２の出射角度である。なお、図３の縦軸では、成膜面２２を含む仮想平面より上側（流路蓋４０）に向かう反射光の出射角度をプラスとし、成膜面２２を含む仮想平面より下側（搬送ステージ１５２）に向かう反射光の出射角度をマイナスとして示した。図３における黒四角のシンボルは、第１反射光β１の結果を示しており、黒丸のシンボルは、第２反射光β２の結果を示している。なお、本実施の形態では、成膜面２２および入射面２１の二面角θａを８０°とし、成膜面２２および出射面２３の二面角θｂを８０°とし、光の照射角度を７２°とし、プリズム２０の屈折率は１．５２７としている。また、プリズム２０は、図５における紙面垂直方向に延在する軸を回転軸として傾斜させている。
　図３に示されるように、第１反射光β１の出射角度は、使用する検出チップ１０の検出チップ１０（プリズム２０）の正規の設置姿勢に対する傾斜角度が大きくなると、徐々に大きくなることが分かる。すなわち、第１反射光β１は、使用する検出チップ１０の検出チップ１０（プリズム２０）の正規の設置姿勢に対する傾斜角度が大きくなると、流路蓋４０側に向かうように出射することが分かる。一方、第２反射光β２の出射角度は、使用する検出チップ１０の検出チップ１０（プリズム２０）の正規の設置姿勢に対する傾斜角度が大きくなっても、ほぼ変化しないことが分かる。すなわち、第２反射光β２は、使用する検出チップ１０が検出チップ１０（プリズム２０）の正規の設置姿勢に対する傾斜角度が大きくなっても、ほぼ傾斜角度が変化しない。
　このように、検出チップ１０の正規の設置姿勢に対して傾斜させた場合、第１反射光β１の出射角度は大きく変化するが、第２反射光β２の出射角度はほぼ変化しない。つまり、本実施の形態では、第２反射光β２を受光センサー１２１で受光して検出チップ１０の位置情報を取得することにより、ユーザーによって検出チップ１０の設置誤差が生じた場合であっても、受光センサー１２１に安定して反射光が入射するため、より精度良く位置検出できる。また、第１反射光β１となる励起光αが反射する入射面２１は、被検出物質を測定する場合の励起光αの金属膜３０に対する入射角度に関与するため、設計の自由度が低い。このため、第１反射光β１の出射角度をあまり自由に設定できないため、第１反射光β１が流路蓋４０に入射したり、光源ユニット１１１に戻ったりしてしまい、受光センサー１２１に入射させることが困難になる。一方、出射面２３は、被検出物質の測定に関与しないため、設計の自由度が高い。このため、第２反射光β２の出射角度を比較的自由に設定でき、受光センサー１２１に入射させることが容易となる。以上のことから、検出センサー１２１は、第２反射光β２を検出することが好ましい。これにより、検出センサー１２１で安定して反射光を検出できる。
　次いで、制御部１６０は、励起光照射ユニット１１０、反射光検出ユニット１２０および搬送ステージ１５２を操作して、検出チップ１０の位置情報を取得する（工程Ｓ１３０）。この工程では、励起光照射ユニット１１０から出射する励起光αの照射スポットが、入射面２１および入射面２１に隣接する他の面（本実施の形態では、流路蓋４０の裏面）の境界上を通過するように、チップホルダー１５４に保持された検出チップ１０を搬送ステージ１５２により移動しつつ、工程Ｓ１２０で設定された照射角度にて励起光照射ユニット１１０から励起光を照射し、反射光検出ユニット１２０により第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光を検出し、反射光検出ユニット１２０で検出される第１反射光β１よび第２反射光β２のいずれか一方の反射光の検出結果に基づいて、チップホルダー１５４に保持された検出チップ１０の位置情報を取得する。これにより得た検出チップ１０の位置と測定位置または送液位置の相対位置ずれ量を特定できる。このように、本実施の形態では、入射面２１に隣接する他の面が流路蓋４０の裏面であるが、入射面２１に隣接する他の面が成膜面２２と対向するプリズム２０の底面であってもよい。
　図４は、検出チップ１０の位置情報を取得する工程（工程Ｓ１３０）を説明するためのフローチャートである。図５Ａ～Ｃは、検出チップ１０の位置情報を取得する工程（工程Ｓ１３０）を説明するための模式図である。図６Ａ～Ｃは、励起光αの照射角度を調整する工程（工程Ｓ１３４）を説明するための図である。図７Ａ、Ｂは、励起光αの照射角度と、反射光の出射角度との関係を説明するための図である。図８は、受光センサー１２１による第１反射光β１または第２反射光β２の検出結果の例を示すグラフである。
　図４に示されるように、検出チップ１０の位置情報を取得する工程（工程Ｓ１３０）では、まず、検出チップ１０を移動しながら受光センサー１２１で第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光を検出する（工程Ｓ１３１）。具体的には、図５Ａに示されるように、検出チップ１０が光源ユニット１１１から離れた位置にある場合、光源ユニット１１１が励起光αを出射すると、励起光αは流路蓋４０で反射して、下側（搬送ステージ１５２側）に向かう。したがって、反射光検出ユニット１２０の受光センサー１２１には、検出チップ１０からの反射光βは入射しない。なお、検出チップ１０が光源ユニット１１１から離れた位置にある場合には、検出チップ１０に励起光αが入射せず、第１反射光β１および第２反射光β２は発生していない。
　この状態から検出チップ１０を光源ユニット１１１側に近づけていくと、光源ユニット１１１から照射される励起光αの照射スポットは、プリズム２０と流路蓋４０との境界部（以下「エッジ部」という。プリズム２０と流路蓋４０の接合面が十分薄ければ、エッジ部はプリズム面２１と２２の境界部と同一とは言えない。）に到達する。この場合、図５Ｂに示されるように、励起光αのうち、一部の励起光αは、流路蓋４０で反射して受光センサー１２１に入射しない。また、励起光αのうち、他の一部の励起光αは、入射面２１で反射して第１反射光β１となるが、受光センサー１２１に入射しない。また、励起光αのうち、他の一部の励起光αは、入射面２１を透過して、成膜面２２および出射面２３で順次反射して、入射面２１から出射して第２反射光β２として、受光センサー１２１に入射する。したがって、受光センサー１２１には、検出チップ１０からの第２反射光β２のみが入射する。
　さらに検出チップ１０を光源ユニット１１１側に近づけていくと、光源ユニット１１１から照射された入射面２１上における励起光αの照射スポットは、すべてプリズム２０の入射面２１に到達する。このときも、図５Ｃに示されるように、受光センサー１２１には、検出チップ１０からの第２反射光β２のみが入射する。このように、本実施の形態では、入射面２１と、入射面２１に隣接する他の面との間で照射スポットを移動させ、第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光が入射するように、入射面２１に対する励起光αの照射角度を設定する。
　このとき、受光センサー１２１が第１反射光β１を検出する場合には、入射面２１が平面であることが好ましい。また、後述の受光センサー１２１が第２反射光β２を検出する場合には、入射面２１、成膜面２２および出射面２３が平面であることが好ましい。これは、検出チップ１０の位置情報を取得する工程（Ｓ１３３）において、検出チップ１０を光源ユニット１１１に近づけた場合であっても、第１反射光β１または第２反射光β２の入射角度が変化しないため、受光センサー１２１において、検出チップ１０を走査することによる反射光のケラレが生じることを低減でき検出チップ１０の検出精度が向上する。
　ここで、第１反射光β１と第２反射光β２との光量について検討する。ここでは、プリズム２０の屈折率が１．５であり、入射面２１での反射率が４％であり、金属膜３０での反射率が約９０％であり、出射面２３での反射率が４％と仮定する。この場合、励起光αの光量を１００％としたとき、第１反射光β１の光量は、励起光αの光量に対して４％の光量となる。また、励起光αの光量を１００％としたとき、第２反射光β２の光量は、励起光αの光量に対して約３．５％の光量となる。すなわち、受光センサー１２１には、励起光αの光量を１００％としたとき、最大で約４．０％の光量の第１反射光β１が入射するか、または最大で約３．５％の光量の第２反射光β２が入射する。
　前述した例では、検出チップ１０を移動しても第２反射光β２が受光センサー１２１に入射した場合を示したが、励起光αの初期の照射角度やプリズム２０の形状誤差や設置誤差などによっては、検出チップ１０を移動しても、受光センサー１２１に第１反射光β１または第２反射光β２のいずれもが入射しない場合がある。すなわち、受光センサー１２１が受光する光量が前述の最大光量とならない場合がある。本発明では、検出チップ１０を移動しても、受光センサー１２１に第２反射光β２が入射するように、励起光αの照射角度を調整する。具体的には、励起光αの照射角度は、検出チップ１０を固定した状態で、励起光照射ユニット１１０による励起光αの照射角度の変更に伴って変化する受光センサー１２１での検出値に基づいて調整する。本実施の形態では、成膜面２２の法線に対するプリズム２０への入射前の励起光αの照射角度を徐々に大きく変更させた。励起光αの照射角度が著しく小さい場合、受光センサー１２１において第１反射光β１および第２反射光β２は、検出されない。そして、励起光αの照射角度を徐々に大きくすると、第２反射光β２のみが受光センサー１２１に入射し、続いて、第１反射光β１および第２反射光β２が受光センサー１２１に入射する。そして、励起光αの照射角度をさらに大きくすると、第２反射光β２が受光センサー１２１に入射しなくなり、続いて、第１反射光β１も受光センサー１２１に入射しなくなる。第２反射光β２が受光センサー１２１に入射したか否かの判断は、受光センサー１２１の受光光量（検出値）が設定値に到達したか否かにより判断する。本実施の形態では、受光センサー１２１による受光光量の設定値は、受光センサー１２１で検出される第２反射光β２の光量が励起光照射ユニット１１０から照射された励起光αの光量の３．５％である。受光センサー１２１の受光光量が設定値に到達した場合（工程Ｓ１３２；ＹＥＳ）には、当該受光光量に基づいて検出チップ１０の位置情報を取得する（工程Ｓ１３３）。一方、受光センサー１２１の受光光量が設定値未満の場合には、励起光αの照射角度を調整する（工程Ｓ１３２；ＮＯ、工程Ｓ１３４）。また、第１反射光β１を受光センサー１２１に入射させて検出チップ１０の位置情報を取得する場合、励起光照射ユニット１１０から照射された励起光αの光量の４．０％が受光光量の設定値となる。
　また、励起光αの照射角度の調整に関して、照射角度の初期位置から、任意の方向に微小に照射角度を変化させてもよい。このときの照射角度の変化量は、例えば０．０１ｄｅｇでもよいし、０．１ｄｅｇでもよい。照射角度の変化量を小さくすれば高精度に位置検出ができる。一方、照射角度の変化量を大きくすれば迅速に測定できる。
　図６は、励起光αの照射角度を調整する工程（工程Ｓ１３４）を説明するための図である。図６Ａは、成膜面２２に対するプリズム２０への入射前の励起光αの照射角度が小さい場合における励起光αの光路図であり、図６Ｂは、成膜面２２に対するプリズム２０への入射前の励起光αの照射角度が大きい場合における励起光αの光路図であり、図６Ｃは、受光センサー１２１による第１反射光β１および第２反射光β２の検出結果の例を示す模式図である。
　図６Ａ～Ｃに示されるように、励起光αの照射角度は、検出チップ１０を固定した状態で、励起光照射ユニット１１０による励起光αの照射角度の変更に伴って変化する受光センサー１２１での検出値に基づいて調整されることが好ましい。本実施の形態では、成膜面２２の法線に対するプリズム２０への入射前の励起光αの照射角度を徐々に大きく変更させた。励起光αの照射角度が著しく小さい場合、受光センサー１２１において第１反射光β１および第２反射光β２は、検出されない（図６Ｃにおいて、点線で囲んだ領域Ａ参照）。図６Ａに示されるように、励起光αの照射角度を徐々に大きくすると、第２反射光β２のみが受光センサー１２１に入射する（図６Ｃにおいて、点線で囲んだ領域Ｂ参照）。図６Ｂに示されるように、励起光αの照射角度をさらに大きくすると、第１反射光β１および第２反射光β２が受光センサー１２１に入射する（図６Ｃにおいて、点線で囲んだ領域Ｃ参照）。励起光αの照射角度をさらに大きくすると、第２反射光β２が受光センサー１２１に入射しなくなり、第１反射光β１のみが受光センサー１２１に入射する（図６において、点線で囲んだ領域Ｄ参照）。励起光αの照射角度が著しく大きい場合、受光センサー１２１において第１反射光β１および第２反射光β２は、検出されない（図６において、点線で囲んだ領域Ｅ参照）。このように、第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光のみが受光センサー１２１に入射するための、成膜面２２の法線に対するプリズム２０への入射前の励起光αの照射角度は、所定の範囲に限られることがわかる。なお、第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方が受光センサー１２１に入射したか否かの判断は、第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方が受光センサー１２１に入射したときの受光センサー１２１による受光光量を予め設定しておき、受光センサー１２１の検出結果が受光光量に到達するか否かにより判断する。
　このとき、第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方が受光センサー１２１に入射するための成膜面２２の法線に対するプリズム２０への入射前の励起光αの照射角度を検出チップ１０の位置決めにおける励起光αの照射角度とする。なお、受光センサー１２１が検出チップ１０の位置決めにおける励起光αの照射角度を決めるために第１反射光β１を受光する場合には、第１反射光β１のみが受光センサー１２１に入射するための最も小さい励起光αの照射角度と、第１反射光β１および第２反射光β２が受光センサー１２１に入射するための最も大きい励起光αの照射角度との中間の角度を検出チップ１０の位置決めにおける励起光αの照射角度とすることが好ましい。また、検出チップ１０の位置決めにおける励起光αの照射角度を決めるために第２反射光β２を受光する場合には、第２反射光β２が受光センサー１２１に入射するための最も小さい励起光αの照射角度と、第１反射光β１および第２反射光β２が受光センサー１２１に入射するための最も小さい励起光αの照射角度との中間の角度を検出チップ１０の位置決めにおける励起光αの照射角度とすることが好ましい。なお、検出装置１００に使用される検出チップ１０の形状や屈折率が１種類であれば、励起光αの照射角度を固定値とし、励起光α照射角度を最適な位置に調整する工程（工程Ｓ１３４）を行わなくてもよい。
　また、励起光αの照射角度は、第１反射光β１と、第２反射光β２とのなす角度のうち小さい角度が所定の角度となるように設定されることが好ましい。このように励起光αの照射角度を設定することで、第１反射光β１と第２反射光β２のどちらか一方が受光センサー１２１に入射する際に、他方の反射光による迷光が発生しにくくなる。
　ここで、励起光αの照射角度と、第１反射光β１および第２反射光β２の出射角度との関係について説明する。図７は、励起光αの照射角度と、第１反射光β１および第２反射光β２の出射角度との関係を説明するための図である。図７Ａは、励起光αの照射角度と、第１反射光β１の出射角度および第２反射光β２の出射角度と、を説明するための図であり、図７Ｂは、励起光αの照射角度と、第１反射光β１および第２反射光β２の出射角度との関係を示すグラフである。図７Ｂの横軸は、励起光αの照射角度である。また、縦軸は、第１反射光β１または第２反射光β２の出射角度である。なお、図７Ｂの縦軸では、成膜面２２を含む仮想平面より上側（流路蓋４０）に向かう反射光の出射角度をプラスとし、成膜面２２を含む仮想平面より下側（搬送ステージ１５２）に向かう反射光の出射角度をマイナスとして示した。図７Ｂにおける黒四角のシンボルは、第１反射光β１の結果を示しており、黒丸のシンボルは、第２反射光β２の結果を示している。なお、本実施の形態では、成膜面２２および入射面２１の二面角θａを７８°とし、成膜面２２および出射面２３の二面角θｂは、８４°とし、プリズム２０の屈折率を１．５２７としている。
　図７Ａに示されるように、励起光αの照射角度θｉは、成膜面２２の法線に対する角度である。また、第１反射光β１の出射角度θ１は、成膜面２２を含む仮想平面に対する角度であり、第２反射光β２の出射角度θ２は、成膜面２２を含む仮想平面に対する角度である。図７Ｂに示されるように、第１反射光β１は、励起光αの照射角度が大きくなるにつれて、出射角度が小さくなることが分かる。また、第２反射光β２は、励起光αの照射角度が大きくなるにつれて、出射角度も大きくなることが分かる。また、第１反射光β１および第２反射光β２のなす角度のうち、小さい角度は、４°超であることが好ましいため、成膜面２２の法線に対するプリズム２０への入射前の励起光αの照射角度は、７０．８°より大きく、６６．８°より小さいことが好ましいことが分かる。
　具体的には、受光センサー１２１の受光面を含む平面において、第１反射光β１および第２反射光β２の間隔が第１反射光β１および第２反射光β２の光軸を通過する２点を結ぶ直線の方向における受光面の長さよりも長くなるように、成膜面２２の法線に対するプリズム２０への入射前の光の照射角度を調整する。これにより、第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方のみが受光センサー１２１の受光面に到達するため、安定して受光光量を測定できる。
　さらに、励起光αの照射角度は、以下の式（１）または式（２）を満たすように調整されることが好ましい。
　ｓｉｎ（θａ－θｉ－２°）＞ｎ１ｃｏｓθｂ　　　（１）
　ｎ１ｃｏｓθｂ＞ｓｉｎ（θａ－θｉ＋２°）　　　（２）
　［式（１）および式（２）において、θｉは前記第２面の法線に対する前記誘電体部材への入射前の前記光照射部から照射される光の照射角度であり、θａは前記第２面および前記第１面の二面角であり、θｂは前記第２面および前記第３面の二面角であり、ｎ１は前記誘電体部材の屈折率である］
　前述の式（１）または式（２）を満たすように励起光αの照射角度を調整すると、第１反射光β１および第２反射光β２は、成膜面２２を含む仮想平面に対して２°よりも広がって、入射面２１から出射される。これにより、第１反射光β１および第２反射光β２の間隔は、入射面２１から離れるにつれて広がるため、第１反射光β１または第２反射光β２のみを受光センサー１２１で容易に検出できる。
　そして、例えば、第２反射光β２のみを受光センサー１２１に入射させて検出チップ１０の位置情報を取得する場合、第２反射光β２のみが受光センサー１２１に入射する出射角度に設定した後、その設定して得た出射角度の値に出射角度を設定し、再度、検出チップ１０を移動しながら受光センサー１２１で第２反射光β２を検出する（工程Ｓ１３１）。受光センサー１２１の受光光量が設定値に到達した場合（工程Ｓ１３２；ＹＥＳ）、検出チップ１０の位置情報を取得する（工程Ｓ１３３）。また、第１反射光β１のみを受光センサー１２１に入射させて、検出チップ１０の位置情報を取得してもよい。この場合、第１反射光β１のみが受光センサー１２１に入射するように、励起光αの出射角度を調整する。
　図８は、受光センサー１２１による第１反射光β１または第２反射光β２の検出結果の例を示すグラフである。この例では、工程Ｓ１３１のように、搬送ステージ１５２により検出チップ１０を一方向（ｘ軸方向）に移動させながら、受光センサー１２１により第１反射光β１または第２反射光β２の光量を測定した。図８では、３本の近似直線も示している。
　図８に示されるように、検出チップ１０をＸ軸方向に移動させても、初期段階では受光センサー１２１において、反射光（第１反射光β１または第２反射光β２）は測定されない。これは、励起光αが、流路蓋４０で反射して、下側（搬送ステージ１５２側）に向かい、受光センサー１２１に入射しないためである（図５Ａ参照）。検出チップ１０の移動を続けると、受光センサー１２１に入射する第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の光量が徐々に増大する。これは、励起光αの一部が、入射面２１で反射して、第１反射光β１として受光センサー１２１に入射するか、または励起光αの一部が、入射面２１で入射して、成膜面２２および出射面２３で順次反射して、入射面２１から出射して第２反射光β２として、受光センサー１２１に入射するためである（図５Ｂ参照）。検出チップ１０の移動をさらに続けると、受光センサー１２１に入射する第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の光量が一定となる。これは、第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方のすべてが、受光センサー１２１に入射するためである（図５Ｃ参照）。
　図８では、前半の水平部と、傾斜部と、後半の水平部のそれぞれを直線近似している。グラフ中の点Ａは、前半の水平部の近似直線と傾斜部の近似直線との交点である。点Ｂは、傾斜部の近似直線と後半の水平部の近似直線との交点である。点Ｃは、点Ａと点Ｂとの中点である。点Ａは、反射光βの光量の最小値に対応する。点Ｂは、反射光βの光量の最大値に対応する。点Ｃは、反射光βの光量の中間値に対応する。
　図８のグラフにおいて、検出チップ１０の位置を特定するには、点Ａ～Ｃのいずれかを使用すればよい。点Ａおよび点Ｂは、励起光αの照射スポットの縁がエッジ部に到達した地点を示している。したがって、励起光αの照射スポット径を考慮すれば、エッジ部の位置を特定することができ、結果として検出チップ１０の位置を特定することができる。一方、点Ｃは、励起光αの照射スポットの中心がエッジ部に到達した地点を示している。点Ｃを利用する場合は、励起光αの照射スポット径を考慮することなく、エッジ部の位置を特定することができ、結果として検出チップ１０の位置を特定することができる。したがって、励起光αの照射スポット径の影響を抑制する観点からは、励起光αの第１反射光β１または第２反射光β２の光量の中間値を用いて、検出チップ１０の位置を特定することが好ましい。また、点Ａ～Ｃを使用せずに、点Ａおよび点Ｂの間の任意の位置を使用して検出チップ１０の位置を特定してもよい。
　このように、検出チップ１０に励起光αを照射するとともに、励起光αの第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方の反射光のみを検出することで、検出チップ１０の位置を特定することができる。
　次いで、制御部１６０は、工程Ｓ１３０で取得した検出チップ１０の位置情報に基づいて、搬送ステージ１５２を操作して、検出チップ１０を送液位置に移動させる（工程Ｓ１４０）。
　次いで、制御部１６０は、送液ユニット１４０を操作して、流路４１内を洗浄液で洗浄する（工程Ｓ１５０）。なお、検出チップ１０の流路４１内に保湿剤が存在する場合は、捕捉体が適切に被検出物質を捕捉できるように、試料液を導入する前に流路４１内を洗浄して保湿剤を除去する。
　次いで、制御部１６０は、工程Ｓ１３０で取得した検出チップ１０の位置情報に基づいて、搬送ステージ１５２によりチップホルダー１５４を移動させて、検出チップ１０を適切な測定位置に移動させる（工程Ｓ１６０）。このとき、取得した位置情報に基づいて、検出チップ１０を移動させるため、高精度に検出チップ１０を検出位置に移動させることができる。
　次いで、制御部１６０は、励起光照射ユニット１１０および蛍光検出ユニット１３０を操作して、適切な測定位置に配置された検出チップ１０に励起光αを照射するとともに、励起光αと同一波長のプラズモン散乱光を検出して、増強角を検出する（工程Ｓ１７０）。具体的には、制御部１６０は、励起光照射ユニット１１０を操作して金属膜３０に対する励起光αの入射角を走査しつつ、蛍光検出ユニット１３０を操作してプラズモン散乱光を検出する。このとき、制御部１６０は、位置切替部１３２を操作して、光学フィルター１３５を受光ユニット１３１の光路外に配置する。そして、制御部１６０は、プラズモン散乱光の光量が最大の時の励起光αの入射角を増強角として決定する。なお、増強角は、検出チップ１０の位置情報を取得する工程（工程Ｓ１３０）で取得された励起光αの照射角度と異なることが好ましい。仮に、増強角が検出チップ１０の位置情報を取得する工程（工程Ｓ１３０）で取得された励起光αの照射角度と同じ角度だった場合、検出チップ１０から反射した第１反射光β１または第２反射光β２が、受光センサー１２１の受光面で反射し、蛍光検出ユニット１３０側に反射光が進むことで迷光が発生して測定精度が悪化するおそれがある。さらに、仮に位置情報を取得する工程（工程Ｓ１３０）の前に試料液を注入する工程（工程Ｓ１５０）を行う手順にした場合、検出チップ１０の位置情報を取得する際に、金属膜３０近傍で励起光αによるプラズモンが発生してしまい、励起光αの成膜面２２での反射光量が変化し、検出センサー１２１で検出される光量が変化し、正確に検出チップ１０の位置検出ができなくなってしまうおそれがある。
　次いで、制御部１６０は、励起光照射ユニット１１０および蛍光検出ユニット１３０を操作して、適切な測定位置に配置された検出チップ１０に励起光αを照射するとともに、受光センサー１３７の出力値（光学ブランク値）を記録する（工程Ｓ１８０）。このとき、制御部１６０は、角度調整部１１２を操作して、金属膜３０に対する励起光αの入射角を増強角に設定する。また、制御部１６０は、位置切替部１３２を制御して、光学フィルター１３５を受光ユニット１３１の光路内に配置する。
　次いで、制御部１６０は、工程Ｓ１３０で取得した検出チップ１０の位置情報に基づいて、搬送ステージ１５２を操作して、検出チップ１０を送液位置に移動させる（工程Ｓ１９０）。
　次いで、制御部１６０は、送液ユニット１４０を操作して、薬液チップ１４１内の試料液を検出チップ１０の流路４１内に注入する（工程Ｓ２００）。流路４１内では、抗原抗体反応（１次反応）によって、金属膜３０上に被検出物質が捕捉される。この後、流路４１内の試料液は除去され、流路内は洗浄液で洗浄される。
　次いで、制御部１６０は、洗浄後、送液ユニット１４０を操作して、蛍光物質で標識された２次抗体を含む液体（標識液）を検出チップ１０の流路４１内に導入する（工程Ｓ２１０）。流路４１内では、抗原抗体反応（２次反応）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４１内の標識液は除去され、流路内は洗浄液で洗浄される。
　次いで、制御部１６０は、工程Ｓ１３０で取得した検出チップ１０の位置情報に基づいて、搬送ステージ１５２により被検出物質を検出する検出位置に検出チップ１０を移動させる（工程Ｓ２２０）。このとき、取得した位置情報に基づいて、検出チップ１０を移動させるため、高精度に検出チップ１０を検出位置に移動させることができる。
　次いで、制御部１６０は、励起光照射ユニット１１０および蛍光検出ユニット１３０を操作して、適切な測定位置に配置された検出チップ１０に励起光αを照射するとともに、捕捉体に捕捉されている被検出物質を標識する蛍光物質から放出された蛍光γを検出する（工程Ｓ２３０）。このとき、制御部１６０は、角度調整部１１２を操作して、励起光αの出射角度を増強角に設定する。また、励起光照射ユニット１１０は、検出チップ１０の位置情報を取得する工程（Ｓ１３０）で取得された励起光αの照射角度と異なる角度で、励起光αを照射することが好ましい。制御部１６０は、検出値から光学ブランク値を引き、被検出物質の量に相関する蛍光強度を算出する。検出された蛍光強度は、必要に応じて、被検出物質の量や濃度などに換算される。
　以上の手順により、試料液中の被検出物質の存在またはその量を検出することができる。
　なお、被検出物質を検出するときの励起光αの照射角度があらかじめ決まっている場合は、増強角の検出（工程Ｓ１７０）を省略してもよい。また、上記の説明では、被検出物質と捕捉体とを反応させる工程（１次反応、工程Ｓ２００）の後に、被検出物質を蛍光物質で標識する工程（２次反応、工程Ｓ２１０）を行った（２工程方式）。しかしながら、被検出物質を蛍光物質で標識するタイミングは、特に限定されない。たとえば、検出チップ１０の流路内に試料液を導入する前に、試料液に標識液を添加して被検出物質を予め蛍光物質で標識しておいてもよい。また、検出チップ１０の流路内に試料液と標識液を同時に注入してもよい。前者の場合は、検出チップ１０の流路内に試料液を注入することで、蛍光物質で標識されている被検出物質が捕捉体により捕捉される。後者の場合は、被検出物質が蛍光物質で標識されるとともに、被検出物質が捕捉体により捕捉される。いずれの場合も、検出チップ１０の流路内に試料液を導入することで、１次反応および２次反応の両方を完了することができる（１工程方式）。このように１工程方式を採用する場合は、抗原抗体反応の前に増強角の検出（工程Ｓ１７０）が実施され、さらにその前に、励起光αの照射角度を設定する工程（工程Ｓ１２０）および検出チップ１０の位置情報を取得する工程（工程Ｓ１３０）が実施される。
　また、励起光αは、上記した経路と異なる経路を経て第２反射光β２として、入射面２１から出射されてもよい。図９は、プリズム２０における励起光αの他の光路およびプリズムの他の形態を示した図である。図９Ａは、プリズム２０における励起光αの他の光路を示しており、図９Ｂは、プリズムの他の形態を示した図である。図９Ａに示されるように、第２反射光β２は、入射面２１で入射した後、成膜面２２および出射面２３で順次反射した後に、さらにプリズム２０の底面２４で反射した後に、入射面２１から出射してもよい。この場合、出射面２３で反射した光は、底面２４で全反射することが好ましい。例えば、底面２４は、ミラー面であってもよい。また、図９Ｂに示されるように、出射面２３は、傾斜していてもよい。出射面２３が傾斜する方向は、特に限定されない。本実施の形態では、出射面２３は、Ｚ軸方向に沿う直線を回転軸として回転している。この場合でも、励起光αは、入射面２１で入射した後、成膜面２２および出射面２３で順次反射した後に、プリズム２０の底面２４で反射した後に、入射面２１から出射して第２反射光β２となってもよい。また、この場合、第２反射光β２は、出射面２３が傾斜していない場合と比較してＹ軸方向に位置ズレする。
　また、検出装置１００の検出動作（検出チップ１０の位置情報を取得する工程）において、検出チップ１０や検出装置１００の不具合を検知してもよい。図１０は、他の検出チップ１０の位置情報を取得する工程を説明するためのフローチャートである。検出チップ１０の位置情報を取得する工程は、受光センサー１２１による検出値が所定値以下の場合に、励起光照射ユニット１１０から照射される励起光αの照射角度を調整して再度受光センサー１２１での検出を行うか、または、次の前記被検出物質を検出する工程において、受光センサー１２１での検出を停止する工程を有する点のみで、検出チップ１０の位置情報を取得する工程（工程Ｓ１３０）と異なる。そこで、工程Ｓ１３０と同様の工程については、同様の符号を付してその工程の説明を省略する。
　図１０に示されるように、検出チップ１０の位置情報を取得する工程では、検出チップ１０を光源ユニット１１１に近づけたときの受光センサー１２１の受光光量が所定値以下の場合（工程Ｓ１３２；ＮＯ）、励起光αの照射角度を調整（工程Ｓ１３４）して、再度、検出チップ１０を光源ユニット１１１に近づけながら受光センサー１２１で第１反射光β１および第２反射光β２のいずれか一方を受光する。このとき、励起光αの照射角度を調整（工程Ｓ１３４）する工程を複数回繰り返し（工程Ｓ１３５；ＮＯ）、繰り返し回数が所定の回数（例えば、３回）に到達したときに（工程Ｓ１３５；ＹＥＳ）被検出物質の検出をせずに終了するようにしてもよい。このように、検出チップ１０の位置情報を取得する工程において、検出チップ１０や検出装置１００の不具合を検知することができる。また、図２に示されるように、測定フローの比較的初期段階で不具合を検知できるため測定エラーいち早くユーザーに知らせることができるためユーザーの負担が軽減される。
　（効果）
　以上のように、本実施の形態に係る検出装置１００および検出方法によれば、励起光αを入射面２１に照射しつつ、第１反射光β１および第２反射光β２いずれか一方の反射光が検出されるように、成膜面２２の法線に対するプリズム２０への入射角を設定するため、プリズム２０内に入射した励起光αによる検出チップ１０の位置合わせ精度の低下を抑制できる。
　なお、上記実施の形態では、位置情報を取得する工程および被検出物質を検出する工程において照射される光はいずれも励起光αであるが、両工程において照射される光は、同じでなくてもよい。すなわち、被検出物質を検出する工程において照射される光が励起光αであれば、検出チップ１０の位置情報を取得する工程において照射される光は、励起光αでなくてもよい。また、位置情報を取得する工程および被検出物質を検出する工程において照射される光の光量も同じでなくてもよい。
　また、上記実施の形態では、ＳＰＦＳを利用した検出方法および検出装置１００について説明したが、本発明に係る検出方法および検出装置１００は、これに限定されない。たとえば、本発明は、ＳＰＲ法を利用した検出方法および検出装置にも適用できる。この場合、蛍光検出ユニット１３０は、検出チップ１０に捕捉された被検出物質の量に応じた検体光として、蛍光γではなく、プリズム２０の成膜面２２で反射し、出射面２３で出射した光を検出する。また、本発明は、ＳＰＲを利用することなく被検出物質を標識する蛍光物質をエバネッセント光で励起するエバネッセント蛍光法を利用した検出方法および検出装置にも適用できる。この場合、検出チップ１０は金属膜３０を有していなくてもよい。
　本出願は、２０１６年７月１９日出願の特願２０１６－１４１５２９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検出装置は、被検出物質を高い信頼性で検出することができるため、例えば臨床検査などに有用である。
　１０　検出チップ
　２０　プリズム
　２１　入射面
　２２　成膜面
　２３　出射面
　２４　底面
　３０　金属膜
　４０　流路蓋
　４１　流路
　１００　検出装置
　１１０　励起光照射ユニット
　１１１　光源ユニット
　１１２　角度調整部
　１１３　光源制御部
　１２０　反射光検出ユニット
　１２１　受光センサー
　１２２　センサー制御部
　１３０　蛍光検出ユニット
　１３１　受光ユニット
　１３２　位置切替部
　１３３　センサー制御部
　１３４　第１レンズ
　１３５　光学フィルター
　１３６　第２レンズ
　１３７　受光センサー
　１４０　送液ユニット
　１４１　薬液チップ
　１４２　シリンジポンプ
　１４３　送液ポンプ駆動部
　１４４　シリンジ
　１４５　プランジャー
　１５０　搬送ユニット
　１５２　搬送ステージ
　１５４　チップホルダー
　１６０　制御部
　α　励起光
　β１　第１反射光
　β２　第２反射光
　γ　蛍光

Claims (16)

  1. 　第１面、第２面および第３面を含み、光に対して透明な誘電体部材を有し、被検出物質が前記第２面の表面側に捕捉された検出チップを保持するためのチップホルダーと、
    　前記チップホルダーを移動させる移動ステージと、
    　前記チップホルダーに保持された前記検出チップの前記誘電体部材の前記第１面に向けて光を照射するとともに、前記第１面に対して照射される光の照射角度を変更する光照射部と、
    　前記光照射部から照射された光のうち前記誘電体部材による反射光を検出する反射光検出部と、
    　前記光照射部から光を照射することで、前記検出チップに捕捉された前記被検出物質の量に応じて発生する検体光を検出する検体光検出部と、
    　を有する検出装置を用いた検出方法であって、
    　前記光照射部から照射された光のうち、前記第１面で反射した第１反射光と、前記第１面を透過し、前記第２面および前記第３面で順次反射した第２反射光とのいずれか一方の反射光のみが前記反射光検出部により検出されるように、前記第１面に対して前記光照射部から照射する光の照射角度を設定する工程と、
    　前記光照射部から出射する光の照射スポットが、前記第１面および前記第１面に隣接する他の面の境界上を通過するように、前記チップホルダーに保持された前記検出チップを前記移動ステージにより移動しつつ、光の照射角度を設定する工程において設定された照射角度にて前記光照射部から光を照射し、前記反射光検出部により前記第１反射光または前記第２反射光を検出し、前記反射光検出部による前記第１反射光または前記第２反射光の検出結果に基づいて、前記チップホルダーに保持された前記検出チップの位置情報を取得する工程と、
    　取得された前記検出チップの位置情報に基づいて、前記移動ステージにより前記検出チップを、前記検体光を検出するための検出位置に移動させる工程と、
    　前記検出チップが前記検出位置にある状態で、前記光照射部から光を照射し、前記検体光検出部により検体光を検出することにより、前記検出位置の前記検出チップに捕捉された前記被検出物質の存在またはその量を検出する工程と、
    　を含む、検出方法。
  2. 　前記反射光検出部は、受光面を有する受光センサーを含み、
    　前記受光面を含む平面において、前記第１反射光および前記第２反射光の間隔が前記第１反射光および前記第２反射光の光軸を通過する２点を結ぶ直線の方向における前記受光面の長さよりも長くなるように、前記第２面の法線に対する前記誘電体部材への入射前の光の照射角度を設定する、請求項１に記載の検出方法。
  3. 　前記第１面が平面であるか、または前記第１面、前記第２面および前記第３面が平面である、請求項１または請求項２に記載の検出方法。
  4. 　前記検出チップの位置情報を取得する工程では、前記反射光検出部は、第２反射光を検出する、請求項１～３のいずれか一項に記載の検出方法。
  5. 　前記第２反射光は、前記第１面を透過し、前記第２面および前記第３面で順次反射した後、他の面でさらなる反射または透過することなく前記第１面を透過して前記誘電体部材から出射された光である、請求項４に記載の検出方法。
  6. 　光の照射角度を設定する工程において、前記光照射部からの光の照射角度は、前記反射光検出部の検出結果に基づいて設定される、請求項１～５のいずれか一項に記載の検出方法。
  7. 　光の照射角度を設定する工程において、前記光照射部から照射される光の照射角度は、前記検出チップが固定された状態での前記光照射部による光の照射角度の変更に伴って変化する前記反射光検出部での検出値に基づいて設定される、請求項６に記載の検出方法。
  8. 　光の照射角度を設定する工程において、前記光照射部から照射される光の照射角度は、前記誘電体部材の形状に応じて設定される、請求項１～７のいずれか一項に記載の検出方法。
  9. 　光の照射角度を設定する工程において、前記第１反射光のみが前記反射光検出部により検出されるように、前記第２面および前記第１面の二面角に基づいて、光の照射角度を設定し、
    　前記検出チップの位置情報を取得する工程において、前記反射光検出部は、前記第１反射光を検出する、
    　請求項１～３のいずれか一項に記載の検出方法。
  10. 　光の照射角度を設定する工程において、前記光照射部からの光の照射角度は、前記第２面および前記第１面の二面角および前記第２面および前記第３面の二面角に基づいて設定される、請求項４または請求項５に記載の検出方法。
  11. 　光の照射角度を設定する工程において、前記光照射部から照射される光の照射角度は、前記検出装置にあらかじめ設定される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の検出方法。
  12. 　光の照射角度を設定する工程において、前記光照射部から照射される光の照射角度は、以下の式（１）または式（２）を満たすように設定される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の検出方法。
    　ｓｉｎ（θａ－θｉ－２°）＞ｎ１ｃｏｓθｂ　　　（１）
    　ｎ１ｃｏｓθｂ＞ｓｉｎ（θａ－θｉ＋２°）　　　（２）
    　［式（１）および式（２）において、θｉは前記第２面の法線に対する前記誘電体部材への入射前の前記光照射部から照射される光の照射角度であり、θａは前記第２面および前記第１面の二面角であり、θｂは前記第２面および前記第３面の二面角であり、ｎ１は前記誘電体部材の屈折率である］
  13. 　前記検出チップの位置情報を取得する工程において、前記反射光検出部での検出値が所定値以下のときに、前記光照射部から照射される光の照射角度を調整して再度前記反射光検出部での検出を行うか、または、次の前記被検出物質を検出する工程において、前記反射光検出部での検出を停止する、請求項１～１２のいずれか一項に記載の検出方法。
  14. 　前記第２面の少なくとも一部には、金属膜が配置されており、
    　前記被検出物質を検出する工程では、前記光照射部は、光の照射角度を設定する工程において前記第１面に向けて照射した光の照射角度と異なる角度で、前記チップホルダーに保持された前記検出チップの前記金属膜に向けて光を照射し、前記検体光検出部は、前記光照射部から照射される光が前記誘電体部材内に入射し、前記金属膜の裏面に照射されて生じる表面プラズモン共鳴に起因する検体光を検出することで、前記被検出物質の存在またはその量を検出する、
    　請求項１～１３のいずれか一項に記載の検出方法。
  15. 　前記金属膜の面のうち前記誘電体部材とは反対側の表面には、前記被検出物質を捕捉するための捕捉体が配置されており、
    　前記被検出物質を検出する工程では、前記光照射部から励起光が照射され、
    　前記検体光検出部は、前記励起光を前記金属膜に照射することで、前記被検出物質を標識した蛍光物質から放出された蛍光を検出する、
    　請求項１４に記載の検出方法。
  16. 　第１面、第２面および第３面を含み、光に対して透明な誘電体部材を有し、被検出物質が前記第２面の表面側に捕捉された検出チップを保持するためのチップホルダーと、
    　前記チップホルダーを移動させる移動ステージと、
    　前記チップホルダーに保持された前記検出チップの前記誘電体部材の前記第１面に向けて光を照射するとともに、前記第１面に対して照射される光の照射角度を変更する光照射部と、
    　前記光照射部から照射された光のうち前記誘電体部材による反射光を検出する反射光検出部と、
    　前記光照射部から光を照射することで、前記検出チップに捕捉された前記被検出物質の量に応じて発生する検体光を検出する検体光検出部と、
    　前記移動ステージ、前記光照射部、前記反射光検出部および前記検体光検出部を制御する制御部と、
    　を有し、
    　前記制御部は、
    　前記光照射部から照射された光のうち、前記第１面で反射した第１反射光と、前記光照射部から照射される光が前記第１面を透過し、前記第２面および前記第３面で順次反射した第２反射光とのいずれか一方の反射光のみが前記反射光検出部に検出されるように、前記光照射部に光の照射角度を設定させ、
    　前記検出チップの位置情報を取得するために、前記光照射部から出射する光の照射スポットが、前記第１面および前記第１面に隣接する他の面の境界上を通過するように、前記チップホルダーに保持された前記検出チップを前記移動ステージにより移動しつつ、光の照射角度を設定する工程において設定された照射角度にて前記光照射部から光を照射させる、
    　検出装置。
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