センシング装置及び物質検出方法
【課題】液体試料中の被検出物質を高精度に検出することができるセンシング装置を提供することを目的とする。
【解決手段】プリズム、金属膜、流路が形成された基板で構成される検査チップと、光を射出する光源と、前記光源から射出された光をプリズムと金属膜との境界面で全反射する角度で入射させる入射光光学系と、金属膜の表面から射出される光を検出する光検出手段と、光検出手段の検出結果に基づいて液体試料に含有される被検出物質を検出する検出手段とを有し、光検出手段は、液体試料が供給される前の金属膜の表面から射出される光を第１検出信号として検出し、さらに、液体試料が供給された後、乾燥した状態となった金属膜の表面から射出される光を第２検出信号として検出し、検出手段は、第２検出信号と前記第１検出信号との差分に基づいて被検出物質を検出することで上記課題を解決する。
【解決手段】プリズム、金属膜、流路が形成された基板で構成される検査チップと、光を射出する光源と、前記光源から射出された光をプリズムと金属膜との境界面で全反射する角度で入射させる入射光光学系と、金属膜の表面から射出される光を検出する光検出手段と、光検出手段の検出結果に基づいて液体試料に含有される被検出物質を検出する検出手段とを有し、光検出手段は、液体試料が供給される前の金属膜の表面から射出される光を第１検出信号として検出し、さらに、液体試料が供給された後、乾燥した状態となった金属膜の表面から射出される光を第２検出信号として検出し、検出手段は、第２検出信号と前記第１検出信号との差分に基づいて被検出物質を検出することで上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出面に光を所定の入射角で入射させることで発生する増強場を用いて液体試料中の被検出物質を検出するセンシング装置および検出面に光を所定の入射角で入射させることで発生する増強場を用いる物質検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バイオ測定（生体分子反応の測定）等において被検出物質を高感度かつ容易に検出（または測定）する方法としては、特定波長の光により励起され蛍光を発する蛍光物質（つまり、蛍光性を有する物質）からの蛍光を検出することで、被検出物質を検出（または測定）する蛍光法がある。
この蛍光法は、例えば、被検出物質が蛍光物質の場合は、被検出物質を含むと考えられる検査対象試料に特定波長の励起光を照射し、そのときの蛍光を検出することによって被検出物質の存在を確認する方法である。
また、蛍光法は、被検出物質が蛍光物質ではない場合も、被検出物質と特異的に結合する特異的結合物質を蛍光物質で標識し、この特異的結合物質を被検出物質に結合させ、その後上記と同様にして、蛍光（具体的には、被検出物質と結合した特異的結合物質を標識する蛍光物質の蛍光）を検出することにより、被検出物質の存在を確認することができる。
【０００３】
ここで、蛍光法を用いて、被検出物質をさらに高感度に検出する方法としては、蛍光物質を励起させるために金属膜の表面プラズモン共鳴による増強電場を利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３）。
【０００４】
特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載された方法は、いずれも、蛍光物質により標識された被検出物質を金属膜の近傍に配置した状態で、金属薄膜とプリズム（半円柱プリズム、三角形ガラスプリズム）との境界面に、プラズモン共鳴条件を満たす角度（プラズモン共鳴角）で光を入射させて金属薄膜に増強された電場を発生させ、金属薄膜近傍にある物質を強く励起し、蛍光を増幅させるというものであり、表面プラズモン増強蛍光（以下「ＳＰＦ」ともいう。）を利用した蛍光検出法である。
【０００５】
ここで、特許文献２に記載されているように、表面プラズモンの電場は、金属表面に強く局在し、かつ、金属表面からの距離に応じて指数関数的に減衰するため、金属表面に吸着固定されている蛍光標識抗体（つまり蛍光物質）のみを選択的かつ高確率で励起することができる。これにより、特許文献２に記載されているように、ＳＰＦを利用した蛍光検出法を用いることで、界面から離れた位置にある妨害物質の影響を最小限に抑制することができ、高精度に被検出物質を検出することも可能になる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−６２２５５号公報
【特許文献２】特開２００１−２１５６５号公報
【特許文献３】特開２００２−２５７７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、蛍光法により蛍光物質の蛍光を検出する場合は、容器、液体試料、および光学系等の各部の自家蛍光や、受光光学系のフィルタでカットできなかった金属膜からの励起光や、検出系のエレキノイズ等の、蛍光物質による蛍光以外の光がノイズとして測定値に含まれる。
そのため、蛍光法の場合は、これらのノイズをカットするベースライン差分処理を行う。具体的には、蛍光物質で標識された被検出物質が金属膜（以下「検出面」ともいう。）上に配置される前の蛍光（つまり、金属膜の表面から射出される光）を検出信号Ｐ０として測定し、配置された後の蛍光を検出信号Ｐとして測定し、（Ｐ−Ｐ０）をノイズが除去された後の被検出物質を標識している蛍光物質に起因する蛍光信号として検出する。
【０００８】
ここで、一般に、Ｐ０測定時（つまり、被検出物質が検出面上に配置される前）の検出面は空気のみが接触している状態であり、Ｐ測定時（つまり、蛍光物質に標識された検出対象物質が配置されている時）の検出面は液体試料で満たされている状態となる。また、検出面は、表面に液体が有るか否かで屈折率が大きく変化する。そのため、Ｐ０測定時とＰ測定時とでは検出面の屈折率が大きく変化し、その屈折率の差ｄｎは、例えば、ｄｎ＝０．３となる。
また、ＳＰＦを利用した蛍光の検出方法では、金属薄膜表面の屈折率に応じてプラズモン共鳴条件が変化し、プラズモン共鳴角が変化するため、金属薄膜表面の屈折率が大きく変化するとプラズモン共鳴角も大きく変化する。
したがって、Ｐ０測定時とＰ測定時とでは、プラズモン共鳴角が大きく変化する。例えば、屈折率が０．３変化すると、プラズモン共鳴角も約２０度変化する。
【０００９】
そのため、Ｐ０測定時とＰ測定時に同じ角度から同じ波長の光を入射しても、プラズモン共鳴が発生せず、表面プラズモン増強効果が発生しない。このため、同条件でＰ０測定とＰ測定とを測定し、ベースライン差分処理を行っても、金属膜上に形成される増強強度が異なり発光状態が異なるため、正確にノイズを除去することができない。
【００１０】
これに対して、Ｐ０測定時とＰ測定時とで、励起光の入射角や波長を変更することで、表面プラズモン増強効果を発生させることができるが、屈折率の変化に応じて、励起光の入射角や波長を調整可能な装置構成とすると、装置が複雑になり、また、高価になるという問題がある。
また、異なるプラズモン共鳴角が大きく異なり、波長や入射角を変化させるとノイズも変化するため、異なる条件で測定したＰ０、Ｐに基づいてベースライン差分処理を行っても、測定時のノイズを正確に除去することはできない。
【００１１】
また、上述のようにＰ０測定時に検出面が乾燥したままではベースライン差分処理を行えないため、予めバッファ液で検出面を塗らしてＰ０の測定を行うことが考えられる。しかし、バッファ液を使用するのでコストが増大してしまう。また、バッファ液と被検出物質を含む液体試料との間に屈折率差があると、やはりプラズモン共鳴条件が変化するので、蛍光の増強度が変化してしまい、定量性にかけ、正確なノイズ除去ができないという問題がある。
【００１２】
また、ノイズは、液体試料の種類、状態、濃度、金属薄膜の厚みや、プリズムの形状等に変化するため、予め測定したサンプルのデータを用いても測定時のノイズを正確に除去することはできない。
また、表面プラズモンがつくる電場を利用して被検出物質を検出する場合に限らず、検出部の屈折率により増強度が変化する検出法を用いる場合にも、同様の問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、上記従来技術に基づく問題点を解消し、正確にベースライン差分処理を行うことができ、液体試料中の被検出物質を高精度に検出することができるセンシング装置および物質検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は、検出面に光を所定の入射角で入射させることで発生する増強場を利用して液体試料に含有される被検出物質を検出するセンシング装置であって、プリズムと、前記プリズムの一面上に配置され、表面に前記被検出物質と結合する物質が固定されている金属膜と、前記プリズムの一面上に配置され、前記金属膜上に前記液体試料を供給する流路が形成された基板と、光を射出する光源と、前記光源から射出された光を、所定の角度で前記プリズムに入射させる入射光光学系と、前記金属膜近傍から射出される光を検出する光検出手段と、前記光検出手段の検出結果に基づいて液体試料に含有される被検出物質を検出する検出手段とを有し、前記光検出手段は、前記液体試料が供給される前の前記金属膜の表面から射出される光を第１検出信号として検出し、さらに、前記液体試料が供給された後、乾燥した状態となった前記金属膜の表面から射出される光を第２検出信号として検出し、前記検出手段は、前記第２検出信号と前記第１検出信号との差分に基づいて前記被検出物質を検出することを特徴とするセンシング装置を提供するものである。
【００１５】
ここで、前記被検出物質は、蛍光物質、または、検出時に蛍光物質により標識された物質であることが好ましい。
さらに、前記金属膜を加熱する加熱手段を有することが好ましい。
さらに、前記流路内の前記液体試料を吸引する吸引手段を有することも好ましい。
さらに、前記金属膜が乾燥しているかを検出する乾燥検出手段を有することも好ましい。
また、前記入射光学系は、前記光源から射出された光を、前記プリズムと前記金属膜との境界面で全反射する角度で前記プリズムに入射させることが好ましい。
また、前記乾燥検出手段は、前記入射光光学系により前記プリズムに入射され、前記金属膜と前記プリズムとの境界面で全反射され、前記プリズムから射出された光線を受光し、受光した光線から前記境界面での表面プラズモン共鳴の有無を検出し、その検出結果から乾燥しているか否かを判定する機構を有することが好ましい。
なお、表面プラズモン共鳴は、検出した光の強度分布のプラズモン共鳴角に対応する角度の強度が設定値以下になっている場合に発生していると判定することが好ましく、表面プラズモン共鳴が発生している場合は、金属面が乾燥していると判定することが好ましい。
【００１６】
また、前記検出手段は、前記液体試料内の前記被検出物質の濃を検出することが好ましい。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の形態は、プリズムの一表面に形成され、かつ、前記被検出物質と特異的に結合する特異的結合物質が表面に配置された金属膜に、被検出物質を含む液体試料を接触させ、前記金属膜に前記液体試料が接する面とは反対側の面から光を照射して、前記金属面に所定の入射角で入射させ増強場を発生させ、前記増強場が発生した状態の金属膜の表面から射出される光を検出し、前記液体試料内の前記被検出物質を検出する物質検出方法であって、前記液体試料が前記金属膜に接触していない状態で、前記金属膜に前記増強場を発生させ、前記金属膜の表面から射出される光を第１検出信号として検出する第１光検出ステップと、前記液体試料を前記金属膜上を通過させ、前記金属膜に前記液体試料を接触させる液体試料供給ステップと、前記液体試料と接触した後、表面が乾燥した前記金属膜に前記増強場を発生させ、前記金属膜の表面から射出される光を第２検出信号として検出する第２光検出ステップと、前記第１検出信号と前記第２検出信号との差分から、前記液体試料内の被検出物質を検出する物質検出ステップとを有することを特徴とする物質検出方法を提供するものである。
【００１８】
ここで、前記物質検出ステップは、さらに、前記第１検出信号と前記第２検出信号との差分から、前記液体試料内の前記被検出物質の濃度を算出することが好ましい。
さらに、前記液体試料供給ステップで、前記金属膜に前記液体試料を接触させた後、前記金属膜の乾燥状態を検出する乾燥状態検出ステップを有し、前記第２光検出ステップは、前記乾燥状態検出ステップで、前記金属膜の表面が乾燥した状態であることが検出された後、第２検出信号を検出することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、金属膜が液体と接触していない状態で、金属膜から射出される光の測定ができることで、同一のプラズモン共鳴条件で金属膜から射出される光を測定することができる。これにより、バックグラウンドを適切に測定することができ、バックグラウンドに起因するノイズを適切に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係るにセンシング装置及び物質検出方法について、添付の図面に示す実施形態を基に詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明のセンシング装置の一実施形態であるセンシング装置１０の概略構成を示すブロック図であり、図２（Ａ）は、図１に示したセンシング装置１０の光源１２、入射光光学系１４、検査チップ１６の概略構成を示す上面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２２】
図１、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すようにセンシング装置１０は、基本的に、所定波長の光を射出する光源１２と、光源１２から射出された光（以下「励起光」ともいう。）を導光し集光する入射光光学系１４と、被検出物質８４を含有する液体試料（つまり測定対象）８２を保持し、入射光光学系１４により集光された光が入射される検査チップ１６と、検査チップ１６の測定位置から射出される光を検出する光検出手段１８と、光検出手段１８の検出結果に基づいて被検出物質を検出する（つまり、光検出手段１８で検出した信号をデジタル化し被検出物質の有無、濃度を判断する）算出手段２０とを有し、液体試料８２に含有されている被検出物質８４を検出（及び測定）する。
また、センシング装置１０は、さらに、励起光を変調するファンクションジェネレータ（以下「ＦＧ」ともいう。）２４と、ＦＧ２４で発生された電圧に比例した電流を光源１２に流す光源ドライバ２６とを有する。
ここで、ＦＧ２４は、Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗの電圧の繰り返しクロックを発生する信号発生器である。ＦＧ２４が信号を光源ドライバ２６に流し、光源ドライバ２６がその電圧に比例した電流を光源１２に流すことで、光源１２は、クロックに応じて変調された光を発光する。また、ＦＧ２４のクロックは、ロックインアンプ６４に接続されており、ロックインアンプ６４は、ＦＧ２４から流されるクロックと同期した信号のみを光検出手段１８の出力から取り出す。
また、図示は省略したが、検査チップ１６以外のセンシング装置１０の各部も、互いの位置関係を固定するために支持機構により支持されている。
【００２３】
光源１２は、所定の波長の光を射出する光射出装置である。なお、光射出装置としては、半導体レーザ、ＬＥＤ、ランプ、ＳＬＤ等も用いることができる。
【００２４】
入射光光学系１４は、コリメータレンズ３０と、シリンドリカルレンズ３２と、偏光フィルタ３４とを有し、励起光の光路において、光源１２側からコリメータレンズ３０、シリンドリカルレンズ３２、偏光フィルタ３４の順で配置されている。したがって、光源１２から射出された光は、コリメータレンズ３０、シリンドリカルレンズ３２、偏光フィルタ３４をこの順で透過し、その後、検査チップ１６に入射する。
【００２５】
コリメータレンズ３０は、光源１２から射出され、所定角度で放射状に拡散する光を平行光に変換する。
シリンドリカルレンズ３２は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、後述する検査チップの流路の長手方向に平行な方向が軸方向となる柱状レンズであり、コリメータレンズ３０により平行光とされた光を柱状の軸に垂直な面（図２（Ｂ）に示す面と平行な面）のみに集光させる。
偏光フィルタ３４は、透過した光を後述する検査チップ１６の反射面に対してｐ偏光となる方向に偏光するフィルタである。
【００２６】
次に、検査チップ１６は、プリズム３８と、金属膜４０と、基板４２と、透明カバー４４を有し、プリズム３８の一面に形成された金属膜４０上に被検出物質８４を含有する液体試料８２が載置される。
【００２７】
プリズム３８は、断面が二等辺三角形となる略三角柱形状（正確には、二等辺三角形の各頂点部分を二等辺三角形の底面に垂直または平行に切断した六角柱形状）のプリズムであり、光源１２から射出され入射光光学系１４で集光される光の光路上に配置されている。
プリズム３８は、入射光光学系１４で集光された光が、３つの側面のうち二等辺三角形の２つの斜辺のうちの１つの辺で構成される面から入射する向きで配置されている。
プリズム３８は、公知の透明樹脂や光学ガラスで形成することができ、例えば、日本ゼオン株式会社製ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）３３０Ｒ（屈折率１．５０）を材料として形成することができる。また、プリズム３８は、コストをより低くすることができるため、光学ガラスよりも樹脂で形成することが好ましく、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、シクロオレフィンを含む非晶性ポリオレフィン（ＡＰＯ）等の樹脂で形成することが好ましい。
プリズム３８は、このような構成であり、入射光光学系１４で集光された光を、二等辺三角形の２つの斜辺のうちの１つの辺で構成される面から入射させ、二等辺三角形の底辺で構成される面で反射し、二等辺三角形の２つの斜辺のうちの他方の辺で構成される面から射出する。
【００２８】
金属膜４０は、プリズム３８の二等辺三角形の底辺で構成される面の一部（具体的には、プリズム３８に入射した光が照射される領域を含む領域）に形成された金属の薄膜である。
ここで、金属膜４０に用いる材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ等の金属を用いることができる。なお、液体試料として液体を用いる場合は、液体との反応を抑制するためにＡｕ、Ｐｔを用いること好ましい。
また、金属膜４０の形成方法としては、種々の方法を用いることができ、例えば、スパッタ、蒸着、めっき、貼り付け等によりプリズム３８上に形成することができる。
ここで、図３は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す検査チップ１６の金属膜４０の一部を拡大して示す拡大模式図である。
図３に示すように、金属膜４０の表面には、被検出物質８４と特定的に結合する特異的結合物質である１次抗体８０が固定されている。
【００２９】
基板４２は、プリズム３８の二等辺三角形の底辺で構成される面に配置された板状部材であり、金属膜４０に液体試料８２を供給する流路４５が形成されている。
流路４５は、金属膜４０を横断して形成された直線状の線状部４６と、線状部４６の一方の端部に形成され、測定時に液体試料８２が供給される液溜りとなる始端部４７と、線状部４６の他方の端部に形成され、始端部４７に供給され線状部４６を通過した液体試料８２が到着する液溜りとなる終端部４８とで構成される。
また、金属膜４０よりも始端部４７側の線状部４６には、蛍光物質８６によって標識された二次抗体８８が載置された二次抗体載置領域４９が設けられている。
ここで、二次抗体８８とは、被検出物質８４と特定的に結合する特異的結合物質である。
【００３０】
透明カバー４４は、基板４２のプリズム３８と接している面とは反対側の面に接合された透明な板状の部材である。透明カバー４４は、基板４２のプリズム３８と接している面とは反対側の面を塞ぐことで、基板４２に形成された流路４５を密閉している。
また、透明カバー４４は、流路４５の始端部４７に対応する部分および流路４５の終端部４８に対応する部分に開口が形成されている。また、透明カバー４４は、始端部４７（さらには終端部４８）に対応する位置に形成した開口に開閉可能な蓋を設けてもよい。
検査チップ１６は、以上のような構成である。なお、プリズム３８と、金属膜４０と基板４２とは、一体で形成することが好ましい。
【００３１】
また、光源１２と入射光光学系１４と検査チップ１６とは、入射光光学系１４からプリズム３８に入射した光をプリズム３８と金属膜４０との境界面で全反射させてプリズムの他方の面から射出させる位置関係で配置されている。
【００３２】
光検出手段１８は、検出光光学系５０と、フォトダイオード（以下「ＰＤ」という。）５２と、フォトダイオードアンプ（以下「ＰＤアンプ」という。）５４とを有し、検査チップ１６の金属膜４０近傍（つまり、表面近傍）から射出される光を検出する。
【００３３】
検出光光学系５０は、第１レンズ５６と、カットフィルタ５８と、第２レンズ６０と、これらを支持する支持部６２とを有し、金属膜４０の表面から射出される光（つまり、金属膜４０上で発光されている光）を集光し、ＰＤ５２に入射させる。また、検出光光学系５０は、金属膜４０で発光された光の光路上において、金属膜４０側から順に第１レンズ５６、カットフィルタ５８、第２レンズ６０の順に互いに所定間隔離間して配置されている。
【００３４】
第１レンズ５６は、コリメータレンズであり、金属膜４０に対向して配置されており、金属膜４０上で発光し、第１レンズ５６に到達した光を平行光にする。
カットフィルタ５８は、励起光と同一波長の光を選択的にカットし、励起光と異なる波長の光（例えば、蛍光物質８６に起因する蛍光等）を通過させる特性を有するフィルタであり、第１レンズ５６で平行光とされた光のうち、励起光と異なる波長の光のみを通過させる。
第２レンズ６０は、集光レンズであり、カットフィルタ５８を透過した光を集光し、ＰＤ５２に入射入射させる。
支持部６２は、第１レンズ５６と、カットフィルタ５８と、第２レンズ６０と互いに所定間隔離間させて一体的に保持する保持部材である。
【００３５】
ＰＤ５２は、受光した光を電気信号に変換する光検出器であり、第２レンズ６０で集光され、入射した光を電気信号に変換する。またＰＤ５２は、変換した電気信号を検出信号（後述する第１検出信号Ｐ０、第２検出信号Ｐ）としてＰＤアンプ５４に送る。
ＰＤアンプ５４は、検出信号を増幅する増幅器であり、ＰＤ５２から送られた検出信号を増幅し、算出手段２０に送る。
【００３６】
算出手段２０は、ロックインアンプ６４とＰＣ（つまり演算部）６６とを有し、検出信号から被検出対象の質量、濃度等を算出する。
【００３７】
ロックインアンプ６４は、検出信号のうち参照信号と等しい周波数成分を増幅する増幅器であり、ＰＤアンプ５４により増幅された検出信号のうち、ＦＧ２４から送られた参照信号と同期する信号成分を増幅する。ロックインアンプ６４で増幅された検出信号は、ＰＣ６６に流される（出力される）。
【００３８】
ＰＣ６６は、ロックインアンプ６４から供給された検出信号をデジタル信号に変換し、変換した信号に基づいて、試料中の被検出物質の濃度を検出する。ここで、試料中の被検出物質の濃度は、被検出物質の個数と液量との関係から算出することができる。また、被検出物質の個数は、個数既知の被検出物質を用いて検出信号の強度と被検出物質の個数との関係を算出し検量線を作成しておくことで算出することができる。なお、サンプルユニット１６の基板４２の流路４５に供給する試料の液量を一定量とすること（または、一定量となるように設計すること）で、簡単かつ正確に濃度を算出することができる。
センシング装置１０は、基本的に以上のような構成である。
【００３９】
以下、センシング装置１０の作用について説明することで本発明をより詳細に説明する。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、検査チップ１６での液体試料８２の流れを示す説明図であり、図５は、液体試料８２が到達した金属膜４０の一部を拡大して示す拡大模式図である。
【００４０】
まず、センシング装置１０は、光源１２から励起光を射出して、金属膜４０上に増強電場（正確には、表面プラズモン及び表面プラズモン共鳴増強された増強電場）を発生させ、金属膜４０近傍から射出された光を光検出手段１８により検出し、検出信号Ｐ０を取得する。
ここで、検出信号Ｐ０は、表面に被検出物質及び蛍光物質も付着しておらず、かつ表面が乾燥した（つまり液体が付着していない）状態の金属膜４０の表面から射出された光を光検出手段１８で受光して得た信号であり、蛍光物質８６による蛍光を含まないバックグランドとしての信号である。なお、具体的な検出信号の取得方法については、後ほど詳細に説明する。
【００４１】
次に、検出信号図４（Ａ）に示すように、検査チップ１６の基板４２の流路４５の始端部４７に、被検出物質８４を含有する液体試料８２を滴下する。
始端部４７に滴下された液体試料８２は、毛細管形状により、線状部４６及びガラスカバー４４で形成された管の中を終端部４８に向けて移動する。
【００４２】
始端部４７から終端部４８に向けて線状部４６を移動する液体試料８２は、図４（Ｂ）に示すように、線状部４６の二次抗体載置領域４９に到達する。液体試料８２が二次抗体載置領域４９に到達すると、液体試料８２に含有されている被検出物質８４と二次抗体載置領域４９に載置されている二次抗体８８との間で抗原抗体反応がおき、被検出物質８４と二次抗体８８とが結合する。また、この二次抗体８８は、蛍光物質８６により標識されているため、二次抗体８８と結合した被検出物質８４は、蛍光物質８６により標識された状態となる。
【００４３】
二次抗体載置領域４９を通過した液体試料８２は、線状部をさらに終端部４８側に移動し、金属膜４０に到達する。液体試料８２が金属膜４０に到達すると、図５に示すように、液体試料８２に含有されている被検出物質８４と金属膜４０上に固定されている一次抗体８０との間で抗原抗体反応がおき、被検出物質８４が一次抗体８０に捕捉される。ここで、一次抗体８０に捕捉された被検出物質８４は、二次抗体載置領域４９で蛍光物質８６により標識された状態であるため、被検出物質８４を捕捉した一次抗体８０は、蛍光物質８６で標識された状態となる。つまり、被検出物質８４は、一次抗体８０と二次抗体８８とでサンドイッチされた状態となる。
【００４４】
金属膜４０を通過した液体試料８２は、終端部４８まで移動する。また、一次抗体８０により捕捉されなかった被検出物質８４、被検出物質８４に結合されなかった二次抗体８８及び蛍光物質８６も液体試料８２とともに終端部４８まで移動する。
これにより、図４（Ｃ）に示すように、金属膜４０上に二次抗体８８と結合し、蛍光物質８６により標識され、かつ一次抗体８０に捕捉された被検出物質８４が残った状態となる。
【００４５】
その後、液体試料８２は、さらに終端部４８に移動し、図４（Ｄ）に示すように、金属膜４０よりも終端部４８側に移動した状態となる。これにより、金属膜４０は、表面には液体が無い（つまり、表面が乾燥した）状態で、蛍光物質８６により標識され、かつ一次抗体８０に捕捉された被検出物質８４が残った状態となる。
【００４６】
センシング装置１０は、金属膜４０の表面が乾燥され、かつ金属膜４０の表面に蛍光物質８６により標識された被検出物質８４が残った状態となったら、光源１２から励起光を射出して、金属膜４０上に表面プラズモンを発生させ、金属膜４０の表面から射出される光を光検出手段１８により検出し、検出信号Ｐを取得する。
検出信号Ｐは、表面の一次抗体８０に、標識二次抗体により標識された被検出物質８４が捕捉されている状態の金属膜４０の表面から射出された光を光検出手段１８で受光して得た信号であり、蛍光物質による蛍光を含む信号である。
【００４７】
ここで、検出信号Ｐ０及び検出信号Ｐの検出方法について詳細に説明する。
なお、検出信号Ｐ０の検出と検出信号Ｐの検出は、金属膜４０上の状態（具体的には、被検出物質を標識する蛍光物質８６による蛍光があるか否か）以外は、同様であるので、以下では、代表して検出信号Ｐを検出する場合について説明する。
【００４８】
まず、ＦＧ２４で決定された強度変調信号に基づいて光源ドライバ２６から流れる電流に基づいて、光源１２から励起光を射出させる。
励起光は、光源１２から射出された後、入射光光学系１４を透過する。具体的には、励起光は、コリメータレンズ３０により平行光とされ、その後、シリンドリカルレンズ３２により一方向のみ集光され、偏光フィルタ３４により偏光される。
入射光光学系１４を通過した光は、プリズム３８に入射され、所定の角度幅の光としてプリズム３８と金属膜４０との境界面に到達し、プリズム３８と金属膜４０との境界面で全反射され、プリズム３８から射出される。なお、シリンドリカルレンズ３２は、プリズム３８と金属膜４０との境界面を一定距離越えた位置が焦点となるように集光する。
また、コリメータレンズ３０により生成された平行光を、シリンドリカルレンズ３２により一方向のみに集光することで、プリズム３８と金属膜４０との境界面の線状部４６の延在方向に平行な方向には、同一角度の光を入射することができる。
【００４９】
励起光がプリズム３８と金属膜４０との境界面で全反射されることで、金属膜４０の流路４５側の面（プリズム３８側とは反対側の面）に、エバネッセント波が滲み出し、このエバネッセント波により、金属膜４０中に表面プラズモンが励起される。この表面プラズモンにより金属膜４０の表面に電界分布が生じ、電場増強領域が形成される。
このとき、所定の角度幅で入射された励起光のうち、プリズム３８と金属膜４０との境界面に所定角度（具体的には、プラズモン共鳴条件を満たす角度）した入射した励起光により発生した、エバネッセント波と表面プラズモンとが共鳴し、表面プラズモン共鳴（プラズモン増強効果）が発生する。このように、表面プラズモン共鳴（プラズモン増強効果）が発生した領域では、より強い電場増強が形成される。ここで、プラズモン共鳴条件は、入射された光により発生したエバネッセント波の波数ベクトルと、表面プラズモンの端数とが等しくなり、波数整合が成立する条件であり、上述したように、試料の種類、試料の状態、金属膜の厚み、密度、励起光の波長、入射角度等種々の条件に基づいて決まる。なお、本発明において、プラズモン共鳴角及び励起光（つまり、各光束）の入射角度は、金属面に垂直な線とのなす角である。
【００５０】
また、このとき、エバネッセント波の滲み出している領域において蛍光物質８６がある場合、蛍光物質８６は励起されて蛍光を発生させる。また、エバネッセント波が染み出している領域とほぼ同等の領域に存在する表面プラズモンによる電場増強の効果、特に、表面プラズモン共鳴により増強された電場増強の効果により、この蛍光が増強される。
なお、エバネッセント波の滲み出し領域外の蛍光物質は励起されないため、蛍光を発生させない。
このようにして、金属膜４０上に固定された被検出物質８４を標識する蛍光物質８６の蛍光は、励起され、増強される。
蛍光物質８６から射出された光は、光検出手段１８の第１レンズ５６に入射し、カットフィルタ５８を透過し、第２レンズ６０で集光され、ＰＤ５２に入射され電気信号に変換される。また、第１レンズ５６に入射した光のうち励起光を同一波長の光は、カットフィルタ５８を透過できないため、励起光成分は、ＰＤ５２まで到達しない。
【００５１】
ＰＤ５２で生成された電気信号は、検出信号として、ＰＤアンプ５４で増幅され、ロックインアンプ６４で、参照信号と同期する信号成分を増幅する。これにより、励起光に起因して発生した光を増幅することができるため、その他のノイズ成分（例えば、部屋の蛍光灯、装置内のセンサーの光など、検出光光学系５０以外からＰＤ５２に入射した光や、ＰＤで発生する暗電流）と蛍光物質８６から射出された光とを確実に識別することができる。
ロックインアンプ６４で増幅された検出信号Ｐは、ＰＣ６６に送られる。
検出信号Ｐは、以上のようにして検出される。また、上述したように検出信号Ｐ０も同様の方法で検出される。
【００５２】
ＰＣ６６は、検出された検出信号Ｐ０および検出信号Ｐを用いて、ベースライン差分処理（具体的には、Ｐ−Ｐ０を算出）し、バックグランドが除去された後の蛍光物質に起因する信号を算出する。
ＰＣ６６は、信号をＡ／Ｄ変換し、あらかじめ記憶していた検量線に基づき、被検出物質８４の算出結果から、試料８２中の被検出物質８４の濃度を検出する。
センシング装置１０は、以上のようにして、液体試料８２中の被検出物質８４の質量及び濃度を検出する。
【００５３】
センシング装置１０によれば、液体試料８２を始端部４７に滴下する前に、表面に蛍光物質８６が付着していない状態の金属膜４０の表面から射出される光の検出信号Ｐ０と、標識二次抗体により標識されている被検出物質８４が一次抗体８０に捕捉され、かつ、乾燥した状態の金属膜４０の表面から射出される光の検出信号Ｐとを検出し、検出信号Ｐ０と検出信号Ｐを用いてベースライン差分処理を行うことで、適切にノイズを除去することができ、被検出物質８４を標識している蛍光物質８６に起因する蛍光をより正確に検出することができる。
具体的には、センシング装置１０では、バックグランドの信号の検出を、金属膜４０が乾燥した状態で行い、蛍光物質８６で標識された被検出物質８４に起因する蛍光信号の検出も乾燥した状態で行うことにより、両検出信号の検出時の金属膜４０の表面の屈折率を同様の値とすることができる。これにより、検出信号Ｐ０の検出時と検出信号Ｐの検出時で実質的に同じプラズモン共鳴条件とすることができるため、バックグランドの測定と蛍光物質に起因する蛍光の測定を好適に行うことができ、ノイズを正確に除去することができる。
また、プラズモン共鳴角が変化に応じて、励起光の入射角を変化させるための機構を設ける必要がなくなるため、装置構成の複雑化、装置の大型化、コストの増大等を防止することができる。
【００５４】
また、検出信号Ｐ０および検出信号Ｐを金属膜を乾燥させた状態で検出することで、バッファ液を用いて、検出信号Ｐ０を検出する場合よりもプラズモン共鳴条件をずれることを防止できるため、より正確にノイズを検出し、除去することができる。また、新たな液体を準備する必要がないため、装置構成を簡単にすることができ、また、コストを下げることもできる。
【００５５】
また、検査チップ毎に簡単にバックグラウンドを測定し、ノイズを除去することができるため、検査チップにより変化するノイズも正確に検出することができ、検査チップの許容誤差を大きくすることができるため、検査チップを安価に製造することが可能となる。
【００５６】
なお、センシング装置１０の検査チップ１６は、流路４５内の液体試料８２が終端部４８側に移動するため、始端部４７に液体試料を滴下してから所定の設定時間経過後に検出することで、表面が乾燥している状態の金属膜の表面から射出される光を検出することができる。ここで、設定時間は、金属膜上に試料液体がなくなるまでに必要な時間であり、同様の形状の検査チップにより予め実験することにより算出することができる。
【００５７】
ここで、センシング装置は、金属膜の表面の乾燥状態を検出すための乾燥検出手段を有することが好ましい。
以下、図６とともに乾燥検出手段について説明する。
図６は、本発明のセンシング装置の他の実施形態である乾燥検出手段を有するセンシング装置の一部の概略構成を示すブロック図である。なお、図６に示すセンシング装置１００は、乾燥検出手段１０２を有する点を除いて他の構成は、センシング装置１０と同様であるので、同一の部材および構成には同一符号を付してその説明は省略する。
【００５８】
図６に示すように、センシング装置１００は、光源１２と、入射光光学系１４と、検査チップ１６と、乾燥検出手段１０２とを有する。また、図示は省略したが、センシング装置１００は、センシング装置１０と同様に、光検出手段と、算出手段と、ＦＧと、光源ドライバも有する。
【００５９】
乾燥検出手段１０２は、光源１２から射出され入射光光学系１６を通過し、検査チップ１６に入射した励起光のうち、プリズム３８と金属膜４０との境界面で全反射され、プリズム３８から射出された光の光路上に配置され、プリズム３８から射出された光を受光し検出する第２フォトダイオード（以下「第２ＰＤ」ともいう。）１０４と、第２ＰＤで検出した光から強度分布を検出し、検出結果に基づいて金属膜の表面の乾燥状態を判定する
判定部１０６とを有する。
【００６０】
第２ＰＤ１０４は、上述したように、プリズム３８と金属膜４０との境界面で全反射されプリズム３８から射出された光（つまり、反射光）の光路上に配置され、反射光を受光する。第２ＰＤ１０４は、検出した反射光を検出信号として判定部１０６に送る。
【００６１】
判定部１０６は、第２ＰＤ１０４から送られた検出信号に基づいて、金属膜４０の表面の乾燥状態を判定する。
ここで、センシング装置１００は、表面が乾燥している状態の金属膜４０でプラズモン増強効果（具体的には、表面プラズモン共鳴）が発生する角度（つまり、プラズモン共鳴角）で励起光を入射するように設定されている。また、上述したように、金属膜４０上に液体試料がある状態（濡れている状態）と、液体試料がない状態（乾燥している状態）とでは、プラズモン共鳴角が大きく異なる。
そのため、センシング装置１００は、金属膜４０が濡れている状態では、プラズモン増強効果は発生しない。
次に、第２ＰＤ１０４で検出する反射光は、プリズム３８と金属膜４０との境界面で全反射された光であるため、基本的に励起光と同様の強度分布（つまり、基本的に光源から射出される光の強度分布と同様の強度分布）となるが、上述したように、金属膜３８で表面プラズモン共鳴が発生すると、励起光のプラズモン共鳴角で入射している成分が表面プラズモンに変換されるため、励起光のプラズモン共鳴角に対応する反射光の成分が大きく減少する。
したがって、センシング装置１００は、金属膜４０が乾燥しているときのみ、プラズモン増強効果が発生し、所定角度の反射光の成分が大きく減少する。
【００６２】
判定部１０６は、反射光の上記特性を用い、第２ＰＤ１０４で検出した検出信号のプラズモン共鳴角に起因する角度の強度成分が、所定値より大きい場合は、金属膜４０の表面が濡れていると判定し、所定値以下の場合は、金属膜４０の表面が乾燥していると判定する。
また、光検出手段１８は、乾燥検出手段１０２で金属膜４０の表面が乾燥していると判定された後に、検出信号Ｐを検出する。
【００６３】
このように、乾燥検出手段１０２を用い、反射光に基づいて金属膜の表面の乾燥状態を検出することで、仮に設定時間の経過後に一部に液体が残留している場合も乾燥していないことを検出することができるため、より正確に金属膜の表面の状態を検出することができる。これにより、金属膜の表面に、表面プラズモン及び表面プラズモン共鳴により増強された増強電場が確実に発生した状態で被検出物質の検出を行うことができ、より確実かつ正確に被検出物質を検出することができる。
また、金属膜の表面が乾燥したことを検出できることで、乾燥状態となったら直ちに検出信号Ｐを取得することができる。これにより、短時間で被検出物質の検出を行うことができる。
【００６４】
また、センシング装置は、さらに、金属膜を短時間で乾燥させるために乾燥促進手段を設けることが好ましい。
乾燥促進手段を設けることで、金属膜の表面を短時間で乾燥させることができ、試料液体に含有される被検出物質の検出を短時間で行うことができる。
ここで、乾燥促進手段としては、例えば、金属膜の表面を加熱する加熱手段や、金属膜の表面に液体試料を供給する流路内の液体試料を吸引する吸引手段が例示される。
【００６５】
ここで、図７は、本発明のセンシング装置の他の実施形態である加熱手段１２２を有するセンシング装置１２０の一部の概略構成を示すブロック図である。
なお、図７に示すセンシング装置１２０は、加熱手段１２２を有する点を除いて他の構成は、センシング装置１０と同様であるので、同一の部材および構成には同一符号を付してその説明は省略する。
【００６６】
図７に示すように、センシング装置１２０は、光源１２と、入射光光学系１４と、検査チップ１６と、光検出手段１８と、加熱手段１２２とを有する。また、図示は省略したが、センシング装置１２０は、センシング装置１０と同様に、算出手段と、ＦＧと、光源ドライバも有する。
【００６７】
加熱手段１２２は、検査チップ１６の光検出手段１８側とは反対側の面に、検査チップ１６とは所定間隔離間して配置されており、金属膜４０をプリズム３８側から加熱する。
ここで、加熱手段１２２としては、カーボンヒータ、ランプヒータ等の種々の加熱装置を用いることができる。なお、加熱手段１２２は、プリズム３８、金属膜４０及び蛍光物質等を変性させるない程度の温度で金属膜を加熱することが好ましい。
加熱手段１２２により金属膜４０を加熱することで、金属膜４０上の液体試料を蒸発はせることができ、金属膜４０上をより短時間で乾燥状態にすることができる。
このように、加熱手段１２２を設けることで、自然乾燥よりも短時間で金属膜の表面を乾燥させることができるため、被検出物質の検出をより短時間で行うことができる。
【００６８】
次に、図８は、本発明のセンシング装置の他の実施形態である吸引手段を有するセンシング装置の一部の概略構成を示すブロック図である。
なお、図８に示すセンシング装置１４０は、吸引手段１４２を有する点を除いて他の構成は、センシング装置１０と同様であるので、同一の部材および構成には同一符号を付してその説明は省略する。
【００６９】
図８に示すように、センシング装置１４０は、検査チップ１６と、吸引手段１４２とを有する。また、図示は省略したが、センシング装置１４０は、センシング装置１０と同様に、光源と、入射光光学系と、光検出手段と、算出手段と、ＦＧと、光源ドライバも有する。
【００７０】
吸引手段１４２は、終端部４８に対応して形成された、カバー４４の開口４４ａに接合する接合部材１４４と、接合部１４４と接続されたチューブ１４６と、チューブ１４６を介して接合部材１４４と接続されたポンプ１４８と、チューブ１４６の一部に設けられた廃液タンク１５０とを有し、終端部４８から流路４５を吸引し、流路４５内の液体試料を吸引する。
【００７１】
接合部材１４４は、カバー４４の開口４４ａを塞ぐように、開口４４ａの全面に配置された板状部材である。なお、接合部材１４４は、種々の材料で形成することができ、本実施形態ではＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で形成している。
チューブ１４６は、管状の部材であり、一方の端部が接合部材１４４に接続され、他方の端部がポンプ１４８に接続されている。
ポンプ１４８は、吸引ポンプであり、チューブ１４６と接続されている。ポンプ１４８は、チューブ１４６を介して、接合部材１４４が接続されているカバー４４の開口４４ａから終端部４８の空気を吸引し、終端部４８及び線状部４５の液体試料をチューブ１４６に吸引する。
廃液タンク１５０は、チューブ１４６の一部に配置されており、ポンプ１４８により種端部４８から吸引された液体試料を貯留する。
【００７２】
吸引手段１４２は、以上のような構成であり、ポンプ１４８により終端部４８から流路４５内の液体試料を吸引することで、金属膜の表面を短時間で乾燥させることができる。また、液体試料を吸引しつつ、流路４５内の空気も吸引することで、金属膜４０上に液体試料が残っている場合も短時間で蒸発させることができるため、金属膜４０を短時間で乾燥ことができる。
なお、吸引手段は、上記構成に限定されず、液体試料を吸引する種々の吸引手段を用いることができ、例えば、シリンジポンプを用いることもできる。
【００７３】
以上、本発明に係るセンシング装置及び物質検出方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【００７４】
例えば、上述した実施形態では、いずれも入射光光学系として、コリメータレンズと集光レンズとなるシリンドリカルレンズとを設け、光源から射出された光をコリメータレンズで平行光にした後、シリンドリカルレンズで集光させたが、本発明はこれに限定されず、集光レンズのみを設け、光源から射出された光を平行光にせずに集光レンズで集光させる構成としてもよい。
【００７５】
また、センシング装置１０では、入射光学系にシリンドリカルレンズまたは集光レンズを用い、光源から射出された光を集光したが、これに限定されず、光源から所定の放射角で射出された光を集光させずにプリズムと金属膜との境界面に入射させてもよい。
また、偏光フィルタも必ずしも設ける必要はなく、特に、光源としてレーザ光源を用いる場合は、光源から射出される光が偏光された光であるので、偏光フィルムは設けなくてもよい。
【００７６】
また、本実施形態では、二次抗体載置領域に蛍光物質により標識された二次抗体を配置したが、これに限定されず、二次抗体載置領域を設けずに、始端部に滴下する液体試料として、予め被検出物質を蛍光物質により標識した液体試料を用いてもよい。
【００７７】
また、検出信号Ｐ０の検出のタイミングは、液体試料が金属膜に到達する前であればよく、例えば、液体試料が流路の線状部を移動している間に検出信号Ｐ０を検出してもよい。
【００７８】
また、本実施形態では、検査チップに流路を形成し、試料液体を始端部から線状部を通って終端部に移動させることで、金属膜に試料液体を接触させたが、本発明はこれに限定されず、検査チップの形状は特に限定されない。例えば、検査チップに流路を設けず、金属膜上に直接液体試料を滴下する構成としてもよい。
【００７９】
また、上述した実施形態では、いずれも液体試料に含まれる被検出物質の個数または濃度を検出したが、本発明はこれに限定されず、液体試料に被検出物質が含有されるが否か（つまり、液体試料の中に被検出物質があるか否か）を検出してもよい。
【００８０】
また、上述した実施形態では、いずれも蛍光物質に標識された二次抗体に被検出物質を結合させた状態で、表面プラズモンにより励起された蛍光物質の蛍光を検出し、被検出物質を検出したが、被検出物質を蛍光物質により標識する方法は特に限定されず、例えば、被検出物質事態が蛍光物質である場合は、二次抗体を設ける必要はない。
また、本発明のセンシング装置は、金属膜上に被検出物質に付着（または近傍に配置）されている状態で表面プラズモンを発生させた場合に生じる散乱光（ラマン散乱光）を検出する方式のセンシング装置にも用いることができる。
【００８１】
また、上述した実施形態では、いずれも金属膜の表面にエバネッセント波及び表面プラズモンを発生させ、さらに表面プラズモン共鳴を発生させることで、増強された電場を形成させたが本発明はこれに限定されず、増強電場が形成される面への光の入射角度によって増強度が変化する（つまり、所定の入射角で光が入射したときのみ増強場が変化する）種々の方式に用いることができる。例えば、プリズム上に金膜と厚み約１μｍのＳｉＯ２膜とを積層させ、所定角度で入射した光をＳｉＯ２膜内で共振させることで増強された電場を形成する方式にも用いることができる。
また、上述した実施形態では、表面プラズモンによる増強場を好適に発生させるために、入射光光学系で、境界面で励起光が全反射させるように入射させたが、本発明はこれに限定されず、全反射しない角度で入射させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明のセンシング装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は、図１に示したセンシング装置の光源、入射光光学系、検査チップの概略構成を示す上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す検査チップの金属膜の一部を拡大して示す拡大模式図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、検査チップでの液体試料の流れを示す説明図である。
【図５】液体試料が到達した金属膜の一部を拡大して示す拡大模式図である。
【図６】本発明のセンシング装置の他の実施形態の一部の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明のセンシング装置の他の実施形態の一部の概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明のセンシング装置の他の実施形態の一部の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０ センシング装置
１２ 光源
１４ 入射光光学系
１６ 検査チップ
１８ 光検出手段
２０ 算出手段
２４ ファンクションジェネレータ（ＦＧ）
２６ 光源ドライバ
３０ コリメータレンズ
３２ シリンドリカルレンズ
３４ 偏光フィルタ
３８ プリズム
４０ 金属膜
４２ 基板
４４ 透明カバー
４５ 流路
４６ 線状部
４７ 始端部
４８ 終端部
４９ 二次抗体載置領域
５０ 検出光光学系
５２ フォトダイオード（ＰＤ）
５４ フォトダイオードアンプ（ＰＤアンプ）
５６ 第１レンズ
５８ カットフィルタ
６０ 第２レンズ
６２ 支持部
６４ ロックインアンプ
６６ ＰＣ
８０ 一次抗体
８２ 液体試料
８４ 被検出物質
８６ 蛍光物質
８８ 二次抗体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出面に光を所定の入射角で入射させることで発生する増強場を用いて液体試料中の被検出物質を検出するセンシング装置および検出面に光を所定の入射角で入射させることで発生する増強場を用いる物質検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バイオ測定（生体分子反応の測定）等において被検出物質を高感度かつ容易に検出（または測定）する方法としては、特定波長の光により励起され蛍光を発する蛍光物質（つまり、蛍光性を有する物質）からの蛍光を検出することで、被検出物質を検出（または測定）する蛍光法がある。
この蛍光法は、例えば、被検出物質が蛍光物質の場合は、被検出物質を含むと考えられる検査対象試料に特定波長の励起光を照射し、そのときの蛍光を検出することによって被検出物質の存在を確認する方法である。
また、蛍光法は、被検出物質が蛍光物質ではない場合も、被検出物質と特異的に結合する特異的結合物質を蛍光物質で標識し、この特異的結合物質を被検出物質に結合させ、その後上記と同様にして、蛍光（具体的には、被検出物質と結合した特異的結合物質を標識する蛍光物質の蛍光）を検出することにより、被検出物質の存在を確認することができる。
【０００３】
ここで、蛍光法を用いて、被検出物質をさらに高感度に検出する方法としては、蛍光物質を励起させるために金属膜の表面プラズモン共鳴による増強電場を利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３）。
【０００４】
特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載された方法は、いずれも、蛍光物質により標識された被検出物質を金属膜の近傍に配置した状態で、金属薄膜とプリズム（半円柱プリズム、三角形ガラスプリズム）との境界面に、プラズモン共鳴条件を満たす角度（プラズモン共鳴角）で光を入射させて金属薄膜に増強された電場を発生させ、金属薄膜近傍にある物質を強く励起し、蛍光を増幅させるというものであり、表面プラズモン増強蛍光（以下「ＳＰＦ」ともいう。）を利用した蛍光検出法である。
【０００５】
ここで、特許文献２に記載されているように、表面プラズモンの電場は、金属表面に強く局在し、かつ、金属表面からの距離に応じて指数関数的に減衰するため、金属表面に吸着固定されている蛍光標識抗体（つまり蛍光物質）のみを選択的かつ高確率で励起することができる。これにより、特許文献２に記載されているように、ＳＰＦを利用した蛍光検出法を用いることで、界面から離れた位置にある妨害物質の影響を最小限に抑制することができ、高精度に被検出物質を検出することも可能になる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−６２２５５号公報
【特許文献２】特開２００１−２１５６５号公報
【特許文献３】特開２００２−２５７７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、蛍光法により蛍光物質の蛍光を検出する場合は、容器、液体試料、および光学系等の各部の自家蛍光や、受光光学系のフィルタでカットできなかった金属膜からの励起光や、検出系のエレキノイズ等の、蛍光物質による蛍光以外の光がノイズとして測定値に含まれる。
そのため、蛍光法の場合は、これらのノイズをカットするベースライン差分処理を行う。具体的には、蛍光物質で標識された被検出物質が金属膜（以下「検出面」ともいう。）上に配置される前の蛍光（つまり、金属膜の表面から射出される光）を検出信号Ｐ０として測定し、配置された後の蛍光を検出信号Ｐとして測定し、（Ｐ−Ｐ０）をノイズが除去された後の被検出物質を標識している蛍光物質に起因する蛍光信号として検出する。
【０００８】
ここで、一般に、Ｐ０測定時（つまり、被検出物質が検出面上に配置される前）の検出面は空気のみが接触している状態であり、Ｐ測定時（つまり、蛍光物質に標識された検出対象物質が配置されている時）の検出面は液体試料で満たされている状態となる。また、検出面は、表面に液体が有るか否かで屈折率が大きく変化する。そのため、Ｐ０測定時とＰ測定時とでは検出面の屈折率が大きく変化し、その屈折率の差ｄｎは、例えば、ｄｎ＝０．３となる。
また、ＳＰＦを利用した蛍光の検出方法では、金属薄膜表面の屈折率に応じてプラズモン共鳴条件が変化し、プラズモン共鳴角が変化するため、金属薄膜表面の屈折率が大きく変化するとプラズモン共鳴角も大きく変化する。
したがって、Ｐ０測定時とＰ測定時とでは、プラズモン共鳴角が大きく変化する。例えば、屈折率が０．３変化すると、プラズモン共鳴角も約２０度変化する。
【０００９】
そのため、Ｐ０測定時とＰ測定時に同じ角度から同じ波長の光を入射しても、プラズモン共鳴が発生せず、表面プラズモン増強効果が発生しない。このため、同条件でＰ０測定とＰ測定とを測定し、ベースライン差分処理を行っても、金属膜上に形成される増強強度が異なり発光状態が異なるため、正確にノイズを除去することができない。
【００１０】
これに対して、Ｐ０測定時とＰ測定時とで、励起光の入射角や波長を変更することで、表面プラズモン増強効果を発生させることができるが、屈折率の変化に応じて、励起光の入射角や波長を調整可能な装置構成とすると、装置が複雑になり、また、高価になるという問題がある。
また、異なるプラズモン共鳴角が大きく異なり、波長や入射角を変化させるとノイズも変化するため、異なる条件で測定したＰ０、Ｐに基づいてベースライン差分処理を行っても、測定時のノイズを正確に除去することはできない。
【００１１】
また、上述のようにＰ０測定時に検出面が乾燥したままではベースライン差分処理を行えないため、予めバッファ液で検出面を塗らしてＰ０の測定を行うことが考えられる。しかし、バッファ液を使用するのでコストが増大してしまう。また、バッファ液と被検出物質を含む液体試料との間に屈折率差があると、やはりプラズモン共鳴条件が変化するので、蛍光の増強度が変化してしまい、定量性にかけ、正確なノイズ除去ができないという問題がある。
【００１２】
また、ノイズは、液体試料の種類、状態、濃度、金属薄膜の厚みや、プリズムの形状等に変化するため、予め測定したサンプルのデータを用いても測定時のノイズを正確に除去することはできない。
また、表面プラズモンがつくる電場を利用して被検出物質を検出する場合に限らず、検出部の屈折率により増強度が変化する検出法を用いる場合にも、同様の問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、上記従来技術に基づく問題点を解消し、正確にベースライン差分処理を行うことができ、液体試料中の被検出物質を高精度に検出することができるセンシング装置および物質検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は、検出面に光を所定の入射角で入射させることで発生する増強場を利用して液体試料に含有される被検出物質を検出するセンシング装置であって、プリズムと、前記プリズムの一面上に配置され、表面に前記被検出物質と結合する物質が固定されている金属膜と、前記プリズムの一面上に配置され、前記金属膜上に前記液体試料を供給する流路が形成された基板と、光を射出する光源と、前記光源から射出された光を、所定の角度で前記プリズムに入射させる入射光光学系と、前記金属膜近傍から射出される光を検出する光検出手段と、前記光検出手段の検出結果に基づいて液体試料に含有される被検出物質を検出する検出手段とを有し、前記光検出手段は、前記液体試料が供給される前の前記金属膜の表面から射出される光を第１検出信号として検出し、さらに、前記液体試料が供給された後、乾燥した状態となった前記金属膜の表面から射出される光を第２検出信号として検出し、前記検出手段は、前記第２検出信号と前記第１検出信号との差分に基づいて前記被検出物質を検出することを特徴とするセンシング装置を提供するものである。
【００１５】
ここで、前記被検出物質は、蛍光物質、または、検出時に蛍光物質により標識された物質であることが好ましい。
さらに、前記金属膜を加熱する加熱手段を有することが好ましい。
さらに、前記流路内の前記液体試料を吸引する吸引手段を有することも好ましい。
さらに、前記金属膜が乾燥しているかを検出する乾燥検出手段を有することも好ましい。
また、前記入射光学系は、前記光源から射出された光を、前記プリズムと前記金属膜との境界面で全反射する角度で前記プリズムに入射させることが好ましい。
また、前記乾燥検出手段は、前記入射光光学系により前記プリズムに入射され、前記金属膜と前記プリズムとの境界面で全反射され、前記プリズムから射出された光線を受光し、受光した光線から前記境界面での表面プラズモン共鳴の有無を検出し、その検出結果から乾燥しているか否かを判定する機構を有することが好ましい。
なお、表面プラズモン共鳴は、検出した光の強度分布のプラズモン共鳴角に対応する角度の強度が設定値以下になっている場合に発生していると判定することが好ましく、表面プラズモン共鳴が発生している場合は、金属面が乾燥していると判定することが好ましい。
【００１６】
また、前記検出手段は、前記液体試料内の前記被検出物質の濃を検出することが好ましい。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の形態は、プリズムの一表面に形成され、かつ、前記被検出物質と特異的に結合する特異的結合物質が表面に配置された金属膜に、被検出物質を含む液体試料を接触させ、前記金属膜に前記液体試料が接する面とは反対側の面から光を照射して、前記金属面に所定の入射角で入射させ増強場を発生させ、前記増強場が発生した状態の金属膜の表面から射出される光を検出し、前記液体試料内の前記被検出物質を検出する物質検出方法であって、前記液体試料が前記金属膜に接触していない状態で、前記金属膜に前記増強場を発生させ、前記金属膜の表面から射出される光を第１検出信号として検出する第１光検出ステップと、前記液体試料を前記金属膜上を通過させ、前記金属膜に前記液体試料を接触させる液体試料供給ステップと、前記液体試料と接触した後、表面が乾燥した前記金属膜に前記増強場を発生させ、前記金属膜の表面から射出される光を第２検出信号として検出する第２光検出ステップと、前記第１検出信号と前記第２検出信号との差分から、前記液体試料内の被検出物質を検出する物質検出ステップとを有することを特徴とする物質検出方法を提供するものである。
【００１８】
ここで、前記物質検出ステップは、さらに、前記第１検出信号と前記第２検出信号との差分から、前記液体試料内の前記被検出物質の濃度を算出することが好ましい。
さらに、前記液体試料供給ステップで、前記金属膜に前記液体試料を接触させた後、前記金属膜の乾燥状態を検出する乾燥状態検出ステップを有し、前記第２光検出ステップは、前記乾燥状態検出ステップで、前記金属膜の表面が乾燥した状態であることが検出された後、第２検出信号を検出することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、金属膜が液体と接触していない状態で、金属膜から射出される光の測定ができることで、同一のプラズモン共鳴条件で金属膜から射出される光を測定することができる。これにより、バックグラウンドを適切に測定することができ、バックグラウンドに起因するノイズを適切に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係るにセンシング装置及び物質検出方法について、添付の図面に示す実施形態を基に詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明のセンシング装置の一実施形態であるセンシング装置１０の概略構成を示すブロック図であり、図２（Ａ）は、図１に示したセンシング装置１０の光源１２、入射光光学系１４、検査チップ１６の概略構成を示す上面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２２】
図１、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すようにセンシング装置１０は、基本的に、所定波長の光を射出する光源１２と、光源１２から射出された光（以下「励起光」ともいう。）を導光し集光する入射光光学系１４と、被検出物質８４を含有する液体試料（つまり測定対象）８２を保持し、入射光光学系１４により集光された光が入射される検査チップ１６と、検査チップ１６の測定位置から射出される光を検出する光検出手段１８と、光検出手段１８の検出結果に基づいて被検出物質を検出する（つまり、光検出手段１８で検出した信号をデジタル化し被検出物質の有無、濃度を判断する）算出手段２０とを有し、液体試料８２に含有されている被検出物質８４を検出（及び測定）する。
また、センシング装置１０は、さらに、励起光を変調するファンクションジェネレータ（以下「ＦＧ」ともいう。）２４と、ＦＧ２４で発生された電圧に比例した電流を光源１２に流す光源ドライバ２６とを有する。
ここで、ＦＧ２４は、Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗの電圧の繰り返しクロックを発生する信号発生器である。ＦＧ２４が信号を光源ドライバ２６に流し、光源ドライバ２６がその電圧に比例した電流を光源１２に流すことで、光源１２は、クロックに応じて変調された光を発光する。また、ＦＧ２４のクロックは、ロックインアンプ６４に接続されており、ロックインアンプ６４は、ＦＧ２４から流されるクロックと同期した信号のみを光検出手段１８の出力から取り出す。
また、図示は省略したが、検査チップ１６以外のセンシング装置１０の各部も、互いの位置関係を固定するために支持機構により支持されている。
【００２３】
光源１２は、所定の波長の光を射出する光射出装置である。なお、光射出装置としては、半導体レーザ、ＬＥＤ、ランプ、ＳＬＤ等も用いることができる。
【００２４】
入射光光学系１４は、コリメータレンズ３０と、シリンドリカルレンズ３２と、偏光フィルタ３４とを有し、励起光の光路において、光源１２側からコリメータレンズ３０、シリンドリカルレンズ３２、偏光フィルタ３４の順で配置されている。したがって、光源１２から射出された光は、コリメータレンズ３０、シリンドリカルレンズ３２、偏光フィルタ３４をこの順で透過し、その後、検査チップ１６に入射する。
【００２５】
コリメータレンズ３０は、光源１２から射出され、所定角度で放射状に拡散する光を平行光に変換する。
シリンドリカルレンズ３２は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、後述する検査チップの流路の長手方向に平行な方向が軸方向となる柱状レンズであり、コリメータレンズ３０により平行光とされた光を柱状の軸に垂直な面（図２（Ｂ）に示す面と平行な面）のみに集光させる。
偏光フィルタ３４は、透過した光を後述する検査チップ１６の反射面に対してｐ偏光となる方向に偏光するフィルタである。
【００２６】
次に、検査チップ１６は、プリズム３８と、金属膜４０と、基板４２と、透明カバー４４を有し、プリズム３８の一面に形成された金属膜４０上に被検出物質８４を含有する液体試料８２が載置される。
【００２７】
プリズム３８は、断面が二等辺三角形となる略三角柱形状（正確には、二等辺三角形の各頂点部分を二等辺三角形の底面に垂直または平行に切断した六角柱形状）のプリズムであり、光源１２から射出され入射光光学系１４で集光される光の光路上に配置されている。
プリズム３８は、入射光光学系１４で集光された光が、３つの側面のうち二等辺三角形の２つの斜辺のうちの１つの辺で構成される面から入射する向きで配置されている。
プリズム３８は、公知の透明樹脂や光学ガラスで形成することができ、例えば、日本ゼオン株式会社製ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）３３０Ｒ（屈折率１．５０）を材料として形成することができる。また、プリズム３８は、コストをより低くすることができるため、光学ガラスよりも樹脂で形成することが好ましく、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、シクロオレフィンを含む非晶性ポリオレフィン（ＡＰＯ）等の樹脂で形成することが好ましい。
プリズム３８は、このような構成であり、入射光光学系１４で集光された光を、二等辺三角形の２つの斜辺のうちの１つの辺で構成される面から入射させ、二等辺三角形の底辺で構成される面で反射し、二等辺三角形の２つの斜辺のうちの他方の辺で構成される面から射出する。
【００２８】
金属膜４０は、プリズム３８の二等辺三角形の底辺で構成される面の一部（具体的には、プリズム３８に入射した光が照射される領域を含む領域）に形成された金属の薄膜である。
ここで、金属膜４０に用いる材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ等の金属を用いることができる。なお、液体試料として液体を用いる場合は、液体との反応を抑制するためにＡｕ、Ｐｔを用いること好ましい。
また、金属膜４０の形成方法としては、種々の方法を用いることができ、例えば、スパッタ、蒸着、めっき、貼り付け等によりプリズム３８上に形成することができる。
ここで、図３は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す検査チップ１６の金属膜４０の一部を拡大して示す拡大模式図である。
図３に示すように、金属膜４０の表面には、被検出物質８４と特定的に結合する特異的結合物質である１次抗体８０が固定されている。
【００２９】
基板４２は、プリズム３８の二等辺三角形の底辺で構成される面に配置された板状部材であり、金属膜４０に液体試料８２を供給する流路４５が形成されている。
流路４５は、金属膜４０を横断して形成された直線状の線状部４６と、線状部４６の一方の端部に形成され、測定時に液体試料８２が供給される液溜りとなる始端部４７と、線状部４６の他方の端部に形成され、始端部４７に供給され線状部４６を通過した液体試料８２が到着する液溜りとなる終端部４８とで構成される。
また、金属膜４０よりも始端部４７側の線状部４６には、蛍光物質８６によって標識された二次抗体８８が載置された二次抗体載置領域４９が設けられている。
ここで、二次抗体８８とは、被検出物質８４と特定的に結合する特異的結合物質である。
【００３０】
透明カバー４４は、基板４２のプリズム３８と接している面とは反対側の面に接合された透明な板状の部材である。透明カバー４４は、基板４２のプリズム３８と接している面とは反対側の面を塞ぐことで、基板４２に形成された流路４５を密閉している。
また、透明カバー４４は、流路４５の始端部４７に対応する部分および流路４５の終端部４８に対応する部分に開口が形成されている。また、透明カバー４４は、始端部４７（さらには終端部４８）に対応する位置に形成した開口に開閉可能な蓋を設けてもよい。
検査チップ１６は、以上のような構成である。なお、プリズム３８と、金属膜４０と基板４２とは、一体で形成することが好ましい。
【００３１】
また、光源１２と入射光光学系１４と検査チップ１６とは、入射光光学系１４からプリズム３８に入射した光をプリズム３８と金属膜４０との境界面で全反射させてプリズムの他方の面から射出させる位置関係で配置されている。
【００３２】
光検出手段１８は、検出光光学系５０と、フォトダイオード（以下「ＰＤ」という。）５２と、フォトダイオードアンプ（以下「ＰＤアンプ」という。）５４とを有し、検査チップ１６の金属膜４０近傍（つまり、表面近傍）から射出される光を検出する。
【００３３】
検出光光学系５０は、第１レンズ５６と、カットフィルタ５８と、第２レンズ６０と、これらを支持する支持部６２とを有し、金属膜４０の表面から射出される光（つまり、金属膜４０上で発光されている光）を集光し、ＰＤ５２に入射させる。また、検出光光学系５０は、金属膜４０で発光された光の光路上において、金属膜４０側から順に第１レンズ５６、カットフィルタ５８、第２レンズ６０の順に互いに所定間隔離間して配置されている。
【００３４】
第１レンズ５６は、コリメータレンズであり、金属膜４０に対向して配置されており、金属膜４０上で発光し、第１レンズ５６に到達した光を平行光にする。
カットフィルタ５８は、励起光と同一波長の光を選択的にカットし、励起光と異なる波長の光（例えば、蛍光物質８６に起因する蛍光等）を通過させる特性を有するフィルタであり、第１レンズ５６で平行光とされた光のうち、励起光と異なる波長の光のみを通過させる。
第２レンズ６０は、集光レンズであり、カットフィルタ５８を透過した光を集光し、ＰＤ５２に入射入射させる。
支持部６２は、第１レンズ５６と、カットフィルタ５８と、第２レンズ６０と互いに所定間隔離間させて一体的に保持する保持部材である。
【００３５】
ＰＤ５２は、受光した光を電気信号に変換する光検出器であり、第２レンズ６０で集光され、入射した光を電気信号に変換する。またＰＤ５２は、変換した電気信号を検出信号（後述する第１検出信号Ｐ０、第２検出信号Ｐ）としてＰＤアンプ５４に送る。
ＰＤアンプ５４は、検出信号を増幅する増幅器であり、ＰＤ５２から送られた検出信号を増幅し、算出手段２０に送る。
【００３６】
算出手段２０は、ロックインアンプ６４とＰＣ（つまり演算部）６６とを有し、検出信号から被検出対象の質量、濃度等を算出する。
【００３７】
ロックインアンプ６４は、検出信号のうち参照信号と等しい周波数成分を増幅する増幅器であり、ＰＤアンプ５４により増幅された検出信号のうち、ＦＧ２４から送られた参照信号と同期する信号成分を増幅する。ロックインアンプ６４で増幅された検出信号は、ＰＣ６６に流される（出力される）。
【００３８】
ＰＣ６６は、ロックインアンプ６４から供給された検出信号をデジタル信号に変換し、変換した信号に基づいて、試料中の被検出物質の濃度を検出する。ここで、試料中の被検出物質の濃度は、被検出物質の個数と液量との関係から算出することができる。また、被検出物質の個数は、個数既知の被検出物質を用いて検出信号の強度と被検出物質の個数との関係を算出し検量線を作成しておくことで算出することができる。なお、サンプルユニット１６の基板４２の流路４５に供給する試料の液量を一定量とすること（または、一定量となるように設計すること）で、簡単かつ正確に濃度を算出することができる。
センシング装置１０は、基本的に以上のような構成である。
【００３９】
以下、センシング装置１０の作用について説明することで本発明をより詳細に説明する。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、検査チップ１６での液体試料８２の流れを示す説明図であり、図５は、液体試料８２が到達した金属膜４０の一部を拡大して示す拡大模式図である。
【００４０】
まず、センシング装置１０は、光源１２から励起光を射出して、金属膜４０上に増強電場（正確には、表面プラズモン及び表面プラズモン共鳴増強された増強電場）を発生させ、金属膜４０近傍から射出された光を光検出手段１８により検出し、検出信号Ｐ０を取得する。
ここで、検出信号Ｐ０は、表面に被検出物質及び蛍光物質も付着しておらず、かつ表面が乾燥した（つまり液体が付着していない）状態の金属膜４０の表面から射出された光を光検出手段１８で受光して得た信号であり、蛍光物質８６による蛍光を含まないバックグランドとしての信号である。なお、具体的な検出信号の取得方法については、後ほど詳細に説明する。
【００４１】
次に、検出信号図４（Ａ）に示すように、検査チップ１６の基板４２の流路４５の始端部４７に、被検出物質８４を含有する液体試料８２を滴下する。
始端部４７に滴下された液体試料８２は、毛細管形状により、線状部４６及びガラスカバー４４で形成された管の中を終端部４８に向けて移動する。
【００４２】
始端部４７から終端部４８に向けて線状部４６を移動する液体試料８２は、図４（Ｂ）に示すように、線状部４６の二次抗体載置領域４９に到達する。液体試料８２が二次抗体載置領域４９に到達すると、液体試料８２に含有されている被検出物質８４と二次抗体載置領域４９に載置されている二次抗体８８との間で抗原抗体反応がおき、被検出物質８４と二次抗体８８とが結合する。また、この二次抗体８８は、蛍光物質８６により標識されているため、二次抗体８８と結合した被検出物質８４は、蛍光物質８６により標識された状態となる。
【００４３】
二次抗体載置領域４９を通過した液体試料８２は、線状部をさらに終端部４８側に移動し、金属膜４０に到達する。液体試料８２が金属膜４０に到達すると、図５に示すように、液体試料８２に含有されている被検出物質８４と金属膜４０上に固定されている一次抗体８０との間で抗原抗体反応がおき、被検出物質８４が一次抗体８０に捕捉される。ここで、一次抗体８０に捕捉された被検出物質８４は、二次抗体載置領域４９で蛍光物質８６により標識された状態であるため、被検出物質８４を捕捉した一次抗体８０は、蛍光物質８６で標識された状態となる。つまり、被検出物質８４は、一次抗体８０と二次抗体８８とでサンドイッチされた状態となる。
【００４４】
金属膜４０を通過した液体試料８２は、終端部４８まで移動する。また、一次抗体８０により捕捉されなかった被検出物質８４、被検出物質８４に結合されなかった二次抗体８８及び蛍光物質８６も液体試料８２とともに終端部４８まで移動する。
これにより、図４（Ｃ）に示すように、金属膜４０上に二次抗体８８と結合し、蛍光物質８６により標識され、かつ一次抗体８０に捕捉された被検出物質８４が残った状態となる。
【００４５】
その後、液体試料８２は、さらに終端部４８に移動し、図４（Ｄ）に示すように、金属膜４０よりも終端部４８側に移動した状態となる。これにより、金属膜４０は、表面には液体が無い（つまり、表面が乾燥した）状態で、蛍光物質８６により標識され、かつ一次抗体８０に捕捉された被検出物質８４が残った状態となる。
【００４６】
センシング装置１０は、金属膜４０の表面が乾燥され、かつ金属膜４０の表面に蛍光物質８６により標識された被検出物質８４が残った状態となったら、光源１２から励起光を射出して、金属膜４０上に表面プラズモンを発生させ、金属膜４０の表面から射出される光を光検出手段１８により検出し、検出信号Ｐを取得する。
検出信号Ｐは、表面の一次抗体８０に、標識二次抗体により標識された被検出物質８４が捕捉されている状態の金属膜４０の表面から射出された光を光検出手段１８で受光して得た信号であり、蛍光物質による蛍光を含む信号である。
【００４７】
ここで、検出信号Ｐ０及び検出信号Ｐの検出方法について詳細に説明する。
なお、検出信号Ｐ０の検出と検出信号Ｐの検出は、金属膜４０上の状態（具体的には、被検出物質を標識する蛍光物質８６による蛍光があるか否か）以外は、同様であるので、以下では、代表して検出信号Ｐを検出する場合について説明する。
【００４８】
まず、ＦＧ２４で決定された強度変調信号に基づいて光源ドライバ２６から流れる電流に基づいて、光源１２から励起光を射出させる。
励起光は、光源１２から射出された後、入射光光学系１４を透過する。具体的には、励起光は、コリメータレンズ３０により平行光とされ、その後、シリンドリカルレンズ３２により一方向のみ集光され、偏光フィルタ３４により偏光される。
入射光光学系１４を通過した光は、プリズム３８に入射され、所定の角度幅の光としてプリズム３８と金属膜４０との境界面に到達し、プリズム３８と金属膜４０との境界面で全反射され、プリズム３８から射出される。なお、シリンドリカルレンズ３２は、プリズム３８と金属膜４０との境界面を一定距離越えた位置が焦点となるように集光する。
また、コリメータレンズ３０により生成された平行光を、シリンドリカルレンズ３２により一方向のみに集光することで、プリズム３８と金属膜４０との境界面の線状部４６の延在方向に平行な方向には、同一角度の光を入射することができる。
【００４９】
励起光がプリズム３８と金属膜４０との境界面で全反射されることで、金属膜４０の流路４５側の面（プリズム３８側とは反対側の面）に、エバネッセント波が滲み出し、このエバネッセント波により、金属膜４０中に表面プラズモンが励起される。この表面プラズモンにより金属膜４０の表面に電界分布が生じ、電場増強領域が形成される。
このとき、所定の角度幅で入射された励起光のうち、プリズム３８と金属膜４０との境界面に所定角度（具体的には、プラズモン共鳴条件を満たす角度）した入射した励起光により発生した、エバネッセント波と表面プラズモンとが共鳴し、表面プラズモン共鳴（プラズモン増強効果）が発生する。このように、表面プラズモン共鳴（プラズモン増強効果）が発生した領域では、より強い電場増強が形成される。ここで、プラズモン共鳴条件は、入射された光により発生したエバネッセント波の波数ベクトルと、表面プラズモンの端数とが等しくなり、波数整合が成立する条件であり、上述したように、試料の種類、試料の状態、金属膜の厚み、密度、励起光の波長、入射角度等種々の条件に基づいて決まる。なお、本発明において、プラズモン共鳴角及び励起光（つまり、各光束）の入射角度は、金属面に垂直な線とのなす角である。
【００５０】
また、このとき、エバネッセント波の滲み出している領域において蛍光物質８６がある場合、蛍光物質８６は励起されて蛍光を発生させる。また、エバネッセント波が染み出している領域とほぼ同等の領域に存在する表面プラズモンによる電場増強の効果、特に、表面プラズモン共鳴により増強された電場増強の効果により、この蛍光が増強される。
なお、エバネッセント波の滲み出し領域外の蛍光物質は励起されないため、蛍光を発生させない。
このようにして、金属膜４０上に固定された被検出物質８４を標識する蛍光物質８６の蛍光は、励起され、増強される。
蛍光物質８６から射出された光は、光検出手段１８の第１レンズ５６に入射し、カットフィルタ５８を透過し、第２レンズ６０で集光され、ＰＤ５２に入射され電気信号に変換される。また、第１レンズ５６に入射した光のうち励起光を同一波長の光は、カットフィルタ５８を透過できないため、励起光成分は、ＰＤ５２まで到達しない。
【００５１】
ＰＤ５２で生成された電気信号は、検出信号として、ＰＤアンプ５４で増幅され、ロックインアンプ６４で、参照信号と同期する信号成分を増幅する。これにより、励起光に起因して発生した光を増幅することができるため、その他のノイズ成分（例えば、部屋の蛍光灯、装置内のセンサーの光など、検出光光学系５０以外からＰＤ５２に入射した光や、ＰＤで発生する暗電流）と蛍光物質８６から射出された光とを確実に識別することができる。
ロックインアンプ６４で増幅された検出信号Ｐは、ＰＣ６６に送られる。
検出信号Ｐは、以上のようにして検出される。また、上述したように検出信号Ｐ０も同様の方法で検出される。
【００５２】
ＰＣ６６は、検出された検出信号Ｐ０および検出信号Ｐを用いて、ベースライン差分処理（具体的には、Ｐ−Ｐ０を算出）し、バックグランドが除去された後の蛍光物質に起因する信号を算出する。
ＰＣ６６は、信号をＡ／Ｄ変換し、あらかじめ記憶していた検量線に基づき、被検出物質８４の算出結果から、試料８２中の被検出物質８４の濃度を検出する。
センシング装置１０は、以上のようにして、液体試料８２中の被検出物質８４の質量及び濃度を検出する。
【００５３】
センシング装置１０によれば、液体試料８２を始端部４７に滴下する前に、表面に蛍光物質８６が付着していない状態の金属膜４０の表面から射出される光の検出信号Ｐ０と、標識二次抗体により標識されている被検出物質８４が一次抗体８０に捕捉され、かつ、乾燥した状態の金属膜４０の表面から射出される光の検出信号Ｐとを検出し、検出信号Ｐ０と検出信号Ｐを用いてベースライン差分処理を行うことで、適切にノイズを除去することができ、被検出物質８４を標識している蛍光物質８６に起因する蛍光をより正確に検出することができる。
具体的には、センシング装置１０では、バックグランドの信号の検出を、金属膜４０が乾燥した状態で行い、蛍光物質８６で標識された被検出物質８４に起因する蛍光信号の検出も乾燥した状態で行うことにより、両検出信号の検出時の金属膜４０の表面の屈折率を同様の値とすることができる。これにより、検出信号Ｐ０の検出時と検出信号Ｐの検出時で実質的に同じプラズモン共鳴条件とすることができるため、バックグランドの測定と蛍光物質に起因する蛍光の測定を好適に行うことができ、ノイズを正確に除去することができる。
また、プラズモン共鳴角が変化に応じて、励起光の入射角を変化させるための機構を設ける必要がなくなるため、装置構成の複雑化、装置の大型化、コストの増大等を防止することができる。
【００５４】
また、検出信号Ｐ０および検出信号Ｐを金属膜を乾燥させた状態で検出することで、バッファ液を用いて、検出信号Ｐ０を検出する場合よりもプラズモン共鳴条件をずれることを防止できるため、より正確にノイズを検出し、除去することができる。また、新たな液体を準備する必要がないため、装置構成を簡単にすることができ、また、コストを下げることもできる。
【００５５】
また、検査チップ毎に簡単にバックグラウンドを測定し、ノイズを除去することができるため、検査チップにより変化するノイズも正確に検出することができ、検査チップの許容誤差を大きくすることができるため、検査チップを安価に製造することが可能となる。
【００５６】
なお、センシング装置１０の検査チップ１６は、流路４５内の液体試料８２が終端部４８側に移動するため、始端部４７に液体試料を滴下してから所定の設定時間経過後に検出することで、表面が乾燥している状態の金属膜の表面から射出される光を検出することができる。ここで、設定時間は、金属膜上に試料液体がなくなるまでに必要な時間であり、同様の形状の検査チップにより予め実験することにより算出することができる。
【００５７】
ここで、センシング装置は、金属膜の表面の乾燥状態を検出すための乾燥検出手段を有することが好ましい。
以下、図６とともに乾燥検出手段について説明する。
図６は、本発明のセンシング装置の他の実施形態である乾燥検出手段を有するセンシング装置の一部の概略構成を示すブロック図である。なお、図６に示すセンシング装置１００は、乾燥検出手段１０２を有する点を除いて他の構成は、センシング装置１０と同様であるので、同一の部材および構成には同一符号を付してその説明は省略する。
【００５８】
図６に示すように、センシング装置１００は、光源１２と、入射光光学系１４と、検査チップ１６と、乾燥検出手段１０２とを有する。また、図示は省略したが、センシング装置１００は、センシング装置１０と同様に、光検出手段と、算出手段と、ＦＧと、光源ドライバも有する。
【００５９】
乾燥検出手段１０２は、光源１２から射出され入射光光学系１６を通過し、検査チップ１６に入射した励起光のうち、プリズム３８と金属膜４０との境界面で全反射され、プリズム３８から射出された光の光路上に配置され、プリズム３８から射出された光を受光し検出する第２フォトダイオード（以下「第２ＰＤ」ともいう。）１０４と、第２ＰＤで検出した光から強度分布を検出し、検出結果に基づいて金属膜の表面の乾燥状態を判定する
判定部１０６とを有する。
【００６０】
第２ＰＤ１０４は、上述したように、プリズム３８と金属膜４０との境界面で全反射されプリズム３８から射出された光（つまり、反射光）の光路上に配置され、反射光を受光する。第２ＰＤ１０４は、検出した反射光を検出信号として判定部１０６に送る。
【００６１】
判定部１０６は、第２ＰＤ１０４から送られた検出信号に基づいて、金属膜４０の表面の乾燥状態を判定する。
ここで、センシング装置１００は、表面が乾燥している状態の金属膜４０でプラズモン増強効果（具体的には、表面プラズモン共鳴）が発生する角度（つまり、プラズモン共鳴角）で励起光を入射するように設定されている。また、上述したように、金属膜４０上に液体試料がある状態（濡れている状態）と、液体試料がない状態（乾燥している状態）とでは、プラズモン共鳴角が大きく異なる。
そのため、センシング装置１００は、金属膜４０が濡れている状態では、プラズモン増強効果は発生しない。
次に、第２ＰＤ１０４で検出する反射光は、プリズム３８と金属膜４０との境界面で全反射された光であるため、基本的に励起光と同様の強度分布（つまり、基本的に光源から射出される光の強度分布と同様の強度分布）となるが、上述したように、金属膜３８で表面プラズモン共鳴が発生すると、励起光のプラズモン共鳴角で入射している成分が表面プラズモンに変換されるため、励起光のプラズモン共鳴角に対応する反射光の成分が大きく減少する。
したがって、センシング装置１００は、金属膜４０が乾燥しているときのみ、プラズモン増強効果が発生し、所定角度の反射光の成分が大きく減少する。
【００６２】
判定部１０６は、反射光の上記特性を用い、第２ＰＤ１０４で検出した検出信号のプラズモン共鳴角に起因する角度の強度成分が、所定値より大きい場合は、金属膜４０の表面が濡れていると判定し、所定値以下の場合は、金属膜４０の表面が乾燥していると判定する。
また、光検出手段１８は、乾燥検出手段１０２で金属膜４０の表面が乾燥していると判定された後に、検出信号Ｐを検出する。
【００６３】
このように、乾燥検出手段１０２を用い、反射光に基づいて金属膜の表面の乾燥状態を検出することで、仮に設定時間の経過後に一部に液体が残留している場合も乾燥していないことを検出することができるため、より正確に金属膜の表面の状態を検出することができる。これにより、金属膜の表面に、表面プラズモン及び表面プラズモン共鳴により増強された増強電場が確実に発生した状態で被検出物質の検出を行うことができ、より確実かつ正確に被検出物質を検出することができる。
また、金属膜の表面が乾燥したことを検出できることで、乾燥状態となったら直ちに検出信号Ｐを取得することができる。これにより、短時間で被検出物質の検出を行うことができる。
【００６４】
また、センシング装置は、さらに、金属膜を短時間で乾燥させるために乾燥促進手段を設けることが好ましい。
乾燥促進手段を設けることで、金属膜の表面を短時間で乾燥させることができ、試料液体に含有される被検出物質の検出を短時間で行うことができる。
ここで、乾燥促進手段としては、例えば、金属膜の表面を加熱する加熱手段や、金属膜の表面に液体試料を供給する流路内の液体試料を吸引する吸引手段が例示される。
【００６５】
ここで、図７は、本発明のセンシング装置の他の実施形態である加熱手段１２２を有するセンシング装置１２０の一部の概略構成を示すブロック図である。
なお、図７に示すセンシング装置１２０は、加熱手段１２２を有する点を除いて他の構成は、センシング装置１０と同様であるので、同一の部材および構成には同一符号を付してその説明は省略する。
【００６６】
図７に示すように、センシング装置１２０は、光源１２と、入射光光学系１４と、検査チップ１６と、光検出手段１８と、加熱手段１２２とを有する。また、図示は省略したが、センシング装置１２０は、センシング装置１０と同様に、算出手段と、ＦＧと、光源ドライバも有する。
【００６７】
加熱手段１２２は、検査チップ１６の光検出手段１８側とは反対側の面に、検査チップ１６とは所定間隔離間して配置されており、金属膜４０をプリズム３８側から加熱する。
ここで、加熱手段１２２としては、カーボンヒータ、ランプヒータ等の種々の加熱装置を用いることができる。なお、加熱手段１２２は、プリズム３８、金属膜４０及び蛍光物質等を変性させるない程度の温度で金属膜を加熱することが好ましい。
加熱手段１２２により金属膜４０を加熱することで、金属膜４０上の液体試料を蒸発はせることができ、金属膜４０上をより短時間で乾燥状態にすることができる。
このように、加熱手段１２２を設けることで、自然乾燥よりも短時間で金属膜の表面を乾燥させることができるため、被検出物質の検出をより短時間で行うことができる。
【００６８】
次に、図８は、本発明のセンシング装置の他の実施形態である吸引手段を有するセンシング装置の一部の概略構成を示すブロック図である。
なお、図８に示すセンシング装置１４０は、吸引手段１４２を有する点を除いて他の構成は、センシング装置１０と同様であるので、同一の部材および構成には同一符号を付してその説明は省略する。
【００６９】
図８に示すように、センシング装置１４０は、検査チップ１６と、吸引手段１４２とを有する。また、図示は省略したが、センシング装置１４０は、センシング装置１０と同様に、光源と、入射光光学系と、光検出手段と、算出手段と、ＦＧと、光源ドライバも有する。
【００７０】
吸引手段１４２は、終端部４８に対応して形成された、カバー４４の開口４４ａに接合する接合部材１４４と、接合部１４４と接続されたチューブ１４６と、チューブ１４６を介して接合部材１４４と接続されたポンプ１４８と、チューブ１４６の一部に設けられた廃液タンク１５０とを有し、終端部４８から流路４５を吸引し、流路４５内の液体試料を吸引する。
【００７１】
接合部材１４４は、カバー４４の開口４４ａを塞ぐように、開口４４ａの全面に配置された板状部材である。なお、接合部材１４４は、種々の材料で形成することができ、本実施形態ではＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で形成している。
チューブ１４６は、管状の部材であり、一方の端部が接合部材１４４に接続され、他方の端部がポンプ１４８に接続されている。
ポンプ１４８は、吸引ポンプであり、チューブ１４６と接続されている。ポンプ１４８は、チューブ１４６を介して、接合部材１４４が接続されているカバー４４の開口４４ａから終端部４８の空気を吸引し、終端部４８及び線状部４５の液体試料をチューブ１４６に吸引する。
廃液タンク１５０は、チューブ１４６の一部に配置されており、ポンプ１４８により種端部４８から吸引された液体試料を貯留する。
【００７２】
吸引手段１４２は、以上のような構成であり、ポンプ１４８により終端部４８から流路４５内の液体試料を吸引することで、金属膜の表面を短時間で乾燥させることができる。また、液体試料を吸引しつつ、流路４５内の空気も吸引することで、金属膜４０上に液体試料が残っている場合も短時間で蒸発させることができるため、金属膜４０を短時間で乾燥ことができる。
なお、吸引手段は、上記構成に限定されず、液体試料を吸引する種々の吸引手段を用いることができ、例えば、シリンジポンプを用いることもできる。
【００７３】
以上、本発明に係るセンシング装置及び物質検出方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【００７４】
例えば、上述した実施形態では、いずれも入射光光学系として、コリメータレンズと集光レンズとなるシリンドリカルレンズとを設け、光源から射出された光をコリメータレンズで平行光にした後、シリンドリカルレンズで集光させたが、本発明はこれに限定されず、集光レンズのみを設け、光源から射出された光を平行光にせずに集光レンズで集光させる構成としてもよい。
【００７５】
また、センシング装置１０では、入射光学系にシリンドリカルレンズまたは集光レンズを用い、光源から射出された光を集光したが、これに限定されず、光源から所定の放射角で射出された光を集光させずにプリズムと金属膜との境界面に入射させてもよい。
また、偏光フィルタも必ずしも設ける必要はなく、特に、光源としてレーザ光源を用いる場合は、光源から射出される光が偏光された光であるので、偏光フィルムは設けなくてもよい。
【００７６】
また、本実施形態では、二次抗体載置領域に蛍光物質により標識された二次抗体を配置したが、これに限定されず、二次抗体載置領域を設けずに、始端部に滴下する液体試料として、予め被検出物質を蛍光物質により標識した液体試料を用いてもよい。
【００７７】
また、検出信号Ｐ０の検出のタイミングは、液体試料が金属膜に到達する前であればよく、例えば、液体試料が流路の線状部を移動している間に検出信号Ｐ０を検出してもよい。
【００７８】
また、本実施形態では、検査チップに流路を形成し、試料液体を始端部から線状部を通って終端部に移動させることで、金属膜に試料液体を接触させたが、本発明はこれに限定されず、検査チップの形状は特に限定されない。例えば、検査チップに流路を設けず、金属膜上に直接液体試料を滴下する構成としてもよい。
【００７９】
また、上述した実施形態では、いずれも液体試料に含まれる被検出物質の個数または濃度を検出したが、本発明はこれに限定されず、液体試料に被検出物質が含有されるが否か（つまり、液体試料の中に被検出物質があるか否か）を検出してもよい。
【００８０】
また、上述した実施形態では、いずれも蛍光物質に標識された二次抗体に被検出物質を結合させた状態で、表面プラズモンにより励起された蛍光物質の蛍光を検出し、被検出物質を検出したが、被検出物質を蛍光物質により標識する方法は特に限定されず、例えば、被検出物質事態が蛍光物質である場合は、二次抗体を設ける必要はない。
また、本発明のセンシング装置は、金属膜上に被検出物質に付着（または近傍に配置）されている状態で表面プラズモンを発生させた場合に生じる散乱光（ラマン散乱光）を検出する方式のセンシング装置にも用いることができる。
【００８１】
また、上述した実施形態では、いずれも金属膜の表面にエバネッセント波及び表面プラズモンを発生させ、さらに表面プラズモン共鳴を発生させることで、増強された電場を形成させたが本発明はこれに限定されず、増強電場が形成される面への光の入射角度によって増強度が変化する（つまり、所定の入射角で光が入射したときのみ増強場が変化する）種々の方式に用いることができる。例えば、プリズム上に金膜と厚み約１μｍのＳｉＯ２膜とを積層させ、所定角度で入射した光をＳｉＯ２膜内で共振させることで増強された電場を形成する方式にも用いることができる。
また、上述した実施形態では、表面プラズモンによる増強場を好適に発生させるために、入射光光学系で、境界面で励起光が全反射させるように入射させたが、本発明はこれに限定されず、全反射しない角度で入射させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明のセンシング装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は、図１に示したセンシング装置の光源、入射光光学系、検査チップの概略構成を示す上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す検査チップの金属膜の一部を拡大して示す拡大模式図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、検査チップでの液体試料の流れを示す説明図である。
【図５】液体試料が到達した金属膜の一部を拡大して示す拡大模式図である。
【図６】本発明のセンシング装置の他の実施形態の一部の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明のセンシング装置の他の実施形態の一部の概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明のセンシング装置の他の実施形態の一部の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０ センシング装置
１２ 光源
１４ 入射光光学系
１６ 検査チップ
１８ 光検出手段
２０ 算出手段
２４ ファンクションジェネレータ（ＦＧ）
２６ 光源ドライバ
３０ コリメータレンズ
３２ シリンドリカルレンズ
３４ 偏光フィルタ
３８ プリズム
４０ 金属膜
４２ 基板
４４ 透明カバー
４５ 流路
４６ 線状部
４７ 始端部
４８ 終端部
４９ 二次抗体載置領域
５０ 検出光光学系
５２ フォトダイオード（ＰＤ）
５４ フォトダイオードアンプ（ＰＤアンプ）
５６ 第１レンズ
５８ カットフィルタ
６０ 第２レンズ
６２ 支持部
６４ ロックインアンプ
６６ ＰＣ
８０ 一次抗体
８２ 液体試料
８４ 被検出物質
８６ 蛍光物質
８８ 二次抗体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出面に光を所定の入射角で入射させることで発生する増強場を利用して液体試料に含有される被検出物質を検出するセンシング装置であって、
プリズムと、
前記プリズムの一面上に配置され、表面に前記被検出物質と結合する物質が固定されている金属膜と、
前記プリズムの一面上に配置され、前記金属膜上に前記液体試料を供給する流路が形成された基板と、
光を射出する光源と、
前記光源から射出された光を、所定の角度で前記プリズムに入射させる入射光光学系と、
前記金属膜近傍から射出される光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段の検出結果に基づいて液体試料に含有される被検出物質を検出する検出手段とを有し、
前記光検出手段は、前記液体試料が供給される前の前記金属膜の表面から射出される光を第１検出信号として検出し、さらに、前記液体試料が供給された後、乾燥した状態となった前記金属膜の表面から射出される光を第２検出信号として検出し、
前記検出手段は、前記第２検出信号と前記第１検出信号との差分に基づいて前記被検出物質を検出することを特徴とするセンシング装置。
【請求項２】
前記被検出物質は、蛍光物質、または、検出時に蛍光物質により標識された物質である請求項１に記載のセンシング装置。
【請求項３】
さらに、前記金属膜を加熱する加熱手段を有する請求項１または２に記載のセンシング装置。
【請求項４】
さらに、前記流路内の前記液体試料を吸引する吸引手段を有する請求項１〜３のいずれかに記載のセンシング装置。
【請求項５】
さらに、前記金属膜が乾燥しているかを検出する乾燥検出手段を有する請求項１〜４のいずれかに記載のセンシング装置。
【請求項６】
前記乾燥検出手段は、前記入射光光学系により前記プリズムに入射され、前記金属膜と前記プリズムとの境界面で全反射され、前記プリズムから射出された光線を受光し、受光した光線から前記境界面での表面プラズモン共鳴の有無を検出し、その検出結果から乾燥しているか否かを判定する機構を有する請求項５に記載のセンシング装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記液体試料内の前記被検出物質の濃度を検出する請求項１〜６のいずれかに記載のセンシング装置。
【請求項８】
プリズムの一表面に形成され、かつ、前記被検出物質と特異的に結合する特異的結合物質が表面に配置された金属膜に、被検出物質を含む液体試料を接触させ、前記金属膜に前記液体試料が接する面とは反対側の面から光を照射して、前記金属面に所定の入射角で入射させ増強場を発生させ、前記増強場が発生した状態の金属膜の表面から射出される光を検出し、前記液体試料内の前記被検出物質を検出する物質検出方法であって、
前記液体試料が前記金属膜に接触していない状態で、前記金属膜に前記増強場を発生させ、前記金属膜の表面から射出される光を第１検出信号として検出する第１光検出ステップと、
前記液体試料を前記金属膜上を通過させ、前記金属膜に前記液体試料を接触させる液体試料供給ステップと、
前記液体試料と接触した後、表面が乾燥した前記金属膜に前記増強場を発生させ、前記金属膜の表面から射出される光を第２検出信号として検出する第２光検出ステップと、
前記第１検出信号と前記第２検出信号との差分から、前記液体試料内の被検出物質を検出する物質検出ステップとを有することを特徴とする物質検出方法。
【請求項９】
前記物質検出ステップは、さらに、前記第１検出信号と前記第２検出信号との差分から、前記液体試料内の前記被検出物質の濃度を算出する請求項８に記載の物質検出方法。
【請求項１０】
さらに、前記液体試料供給ステップで、前記金属膜に前記液体試料を接触させた後、前記金属膜の乾燥状態を検出する乾燥状態検出ステップを有し、
前記第２光検出ステップは、前記乾燥状態検出ステップで、前記金属膜の表面が乾燥した状態であることが検出された後、第２検出信号を検出する請求項８または９に記載の物質検出方法。
【請求項１】
検出面に光を所定の入射角で入射させることで発生する増強場を利用して液体試料に含有される被検出物質を検出するセンシング装置であって、
プリズムと、
前記プリズムの一面上に配置され、表面に前記被検出物質と結合する物質が固定されている金属膜と、
前記プリズムの一面上に配置され、前記金属膜上に前記液体試料を供給する流路が形成された基板と、
光を射出する光源と、
前記光源から射出された光を、所定の角度で前記プリズムに入射させる入射光光学系と、
前記金属膜近傍から射出される光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段の検出結果に基づいて液体試料に含有される被検出物質を検出する検出手段とを有し、
前記光検出手段は、前記液体試料が供給される前の前記金属膜の表面から射出される光を第１検出信号として検出し、さらに、前記液体試料が供給された後、乾燥した状態となった前記金属膜の表面から射出される光を第２検出信号として検出し、
前記検出手段は、前記第２検出信号と前記第１検出信号との差分に基づいて前記被検出物質を検出することを特徴とするセンシング装置。
【請求項２】
前記被検出物質は、蛍光物質、または、検出時に蛍光物質により標識された物質である請求項１に記載のセンシング装置。
【請求項３】
さらに、前記金属膜を加熱する加熱手段を有する請求項１または２に記載のセンシング装置。
【請求項４】
さらに、前記流路内の前記液体試料を吸引する吸引手段を有する請求項１〜３のいずれかに記載のセンシング装置。
【請求項５】
さらに、前記金属膜が乾燥しているかを検出する乾燥検出手段を有する請求項１〜４のいずれかに記載のセンシング装置。
【請求項６】
前記乾燥検出手段は、前記入射光光学系により前記プリズムに入射され、前記金属膜と前記プリズムとの境界面で全反射され、前記プリズムから射出された光線を受光し、受光した光線から前記境界面での表面プラズモン共鳴の有無を検出し、その検出結果から乾燥しているか否かを判定する機構を有する請求項５に記載のセンシング装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記液体試料内の前記被検出物質の濃度を検出する請求項１〜６のいずれかに記載のセンシング装置。
【請求項８】
プリズムの一表面に形成され、かつ、前記被検出物質と特異的に結合する特異的結合物質が表面に配置された金属膜に、被検出物質を含む液体試料を接触させ、前記金属膜に前記液体試料が接する面とは反対側の面から光を照射して、前記金属面に所定の入射角で入射させ増強場を発生させ、前記増強場が発生した状態の金属膜の表面から射出される光を検出し、前記液体試料内の前記被検出物質を検出する物質検出方法であって、
前記液体試料が前記金属膜に接触していない状態で、前記金属膜に前記増強場を発生させ、前記金属膜の表面から射出される光を第１検出信号として検出する第１光検出ステップと、
前記液体試料を前記金属膜上を通過させ、前記金属膜に前記液体試料を接触させる液体試料供給ステップと、
前記液体試料と接触した後、表面が乾燥した前記金属膜に前記増強場を発生させ、前記金属膜の表面から射出される光を第２検出信号として検出する第２光検出ステップと、
前記第１検出信号と前記第２検出信号との差分から、前記液体試料内の被検出物質を検出する物質検出ステップとを有することを特徴とする物質検出方法。
【請求項９】
前記物質検出ステップは、さらに、前記第１検出信号と前記第２検出信号との差分から、前記液体試料内の前記被検出物質の濃度を算出する請求項８に記載の物質検出方法。
【請求項１０】
さらに、前記液体試料供給ステップで、前記金属膜に前記液体試料を接触させた後、前記金属膜の乾燥状態を検出する乾燥状態検出ステップを有し、
前記第２光検出ステップは、前記乾燥状態検出ステップで、前記金属膜の表面が乾燥した状態であることが検出された後、第２検出信号を検出する請求項８または９に記載の物質検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２０４４８６（Ｐ２００９−２０４４８６Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４７６１６（Ｐ２００８−４７６１６）
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]