検査チップ、これを用いるセンシング装置および物質検出方法
【課題】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かつに検出することができる検査チップを提供することにある。
【解決手段】プリズムと、プリズムの一表面に形成され、被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜と、プリズムの一面上に配置され、始端部から終端部に液体試料を伝搬させることで液体試料を金属膜に供給する流路が形成された流路基板とを有し、流路は、始端部と金属膜の間の一点から金属膜との接触位置までの区間が、第１分岐流路と、蛍光物質により標識され、被検出物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質が載置されている領域を備える第２分岐流路とに分岐され、第１分岐流路を伝播した液体試料を金属膜に到達させた後に、第２分岐流路を伝播した液体試料を金属膜に到達させることで上記課題を解決する。
【解決手段】プリズムと、プリズムの一表面に形成され、被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜と、プリズムの一面上に配置され、始端部から終端部に液体試料を伝搬させることで液体試料を金属膜に供給する流路が形成された流路基板とを有し、流路は、始端部と金属膜の間の一点から金属膜との接触位置までの区間が、第１分岐流路と、蛍光物質により標識され、被検出物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質が載置されている領域を備える第２分岐流路とに分岐され、第１分岐流路を伝播した液体試料を金属膜に到達させた後に、第２分岐流路を伝播した液体試料を金属膜に到達させ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、金属膜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た液体試料中の被検出物質の検出に用いる検査チップ、この検査チップを用いるセンシング装置および金属膜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体の場合は、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、被検出物質は、蛍光物質ではない場合が多いが、この場合も、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、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被検出物質を検出する場合にも、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検査チップ、これを用い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】
前記目的を達成するために、本発明は、液体試料に含まれる被検出物質を蛍光物質により標識し、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により前記蛍光物質の蛍光を増強させて被検出物質を検出するセンシング装置に用いる検査チップであって、プリズムと、前記プリズムの一表面に形成され、前記被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜と、前記プリズムの一面上に配置され、始端部から終端部に前記液体試料を伝搬させることで前記液体試料を前記金属膜に供給する流路が形成された流路基板とを有し、前記流路は、前記始端部と前記金属膜の間の一点から前記金属膜との接触位置までの区間が、第１分岐流路と、前記蛍光物質により標識され、前記被検出物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質が載置されている領域を備える第２分岐流路とに分岐され、前記第１分岐流路を伝播した前記液体試料を前記金属膜に到達させた後に、前記第２分岐流路を伝播した前記液体試料を前記金属膜に到達させることを特徴とする検査チップを提供するものである。
【００１５】
ここで、前記流路基板は、前記第１分岐流路内の前記液体試料の流通を制御する第１制御弁と、前記第２分岐流路内の前記液体試料の流通を制御する第２制御弁とを有することが好ましい。
また、前記流路は、前記第２分岐流路が前記第１分岐流路よりも前記液体試料の伝搬時間が長いことも好ましい。
また、前記第２分岐流路は、凹凸形状を有することが好ましい。
また、前記第２分岐流路は、前記始端から前記金属膜との接触部までの間の一部に他の領域よりも幅が狭くなる領域があることも好ましい
前記第２分岐流路は、前記第１分岐流路よりも流路長が長いことも好ましい。
また、前記第１分岐流路と第２分岐流路との境界に撥水性部材が配置されていることも好ましい。
また、前記増強場は、表面プラズモン共鳴により増強させた増強電場であることが好ましい。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載の検査チップと、前記検査チップを支持する検査チップ支持手段と、光を射出する光源と、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入射光光学系と、前記金属膜の前記プリズム側とは反対側の面に対向して配置され、前記金属膜近傍で発生した光を検出する光検出手段とを有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。
【００１７】
ここで、前記光検出手段は、前記第１分岐流路のみから前記液体試料が供給された前記金属膜の表面から射出される光を検出した後、前記第２分岐流路から前記液体試料が供給された前記金属膜の表面から射出される光を検出することが好ましい。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様は、液体試料に含まれる被検出物質を蛍光物質により標識し、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により前記蛍光物質の蛍光を増強させて検出するセンシング装置であって、光を射出する光源と、プリズムと、前記プリズムの一表面に形成され、前記被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜と、前記金属膜上に滴下された前記液体試料を前記金属膜上に保持する試料保持部と、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入射光光学系と、前記金属膜の前記プリズム側とは反対側の面に対向して配置され、前記金属膜近傍で発生した光を検出する光検出手段と、前記液体試料を収容する第１収容部と、蛍光物質により標識され、かつ、前記測定対称物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質を収容する第２収容部と、前記液体試料を前記金属膜上に分注する分注手段と、前記分注手段による前記液体試料の分注位置および前記光検出手段による前記金属膜の表面から射出される光の検出の順序を決定する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記分注手段により前記第１収容部に収容されている前記液体試料を前記金属膜上に分注させ、前記光検出手段により前記第１収容部の前記液体試料が分注された前記金属膜の表面から射出される光を検出させた後、前記分注手段により前記液体試料を前記第２収容部に分注させ、前記液体試料と前記第２の特異点結合物質とを混合させ、混合した液体を前記金属膜上に分注させ、前記光検出手段により液体が分注された前記金属膜の表面から射出される光を検出させ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。
ここで、前記増強場は、表面プラズモン共鳴により増強させた増強電場であることが好ましい。
【００１９】
また、上記センシング装置は、いずれも、前記光検出手段の検出結果に基づいて、前記試料内の前記被検出物質の濃度を算出する算出手段を有することが好ましい。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様は、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第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜に、蛍光物質により標識された被検出物質を含む液体試料を接触させ、前記液体試料が接触されている前記金属膜に前記液体試料が接している面とは反対側の面から光を照射して増強場を発生させ、前記増強場が発生した状態の金属膜近傍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、前記蛍光物質に標識されていない液体試料を前記金属膜に接触させる第１液体試料供給ステップと、蛍光物質に標識されていない液体試料を接触させた状態で、前記金属面に光を照射して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検出する第１光検出ステップと、前記液体試料に、蛍光物質により標識され、前記被検出物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質を混合し、前記被検出物質と前記第２の特異的結合物質とを結合させ、前記被検出物質を前記蛍光物質により標識する混合ステップと、前記混合ステップで生成された、前記蛍光物質により標識された前記被検出物質を含有する前記液体試料を前記金属膜上に接触させる第２液体試料供給ステップと、前記蛍光物質により標識された前記被検出物質を含有する前記液体試料を前記金属膜上に接触させた状態で、前記金属膜に光を照射して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検出する第２光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。
【００２１】
ここで、物質検出方法は、さらに、前記第１光検出ステップで検出した検出値と、前記第２光検出ステップで検出した検出値との差分に基づいて、前記液体試料内の前記被検出物質の濃度を算出する算出ステップを有することが好ましい。
また、前記増強場は、表面プラズモン共鳴により増強させた増強電場であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、蛍光物質に標識された第２の特異的結合物質を含まない液体試料が接触した状態の金属膜の近傍から射出された光の測定した後、蛍光物質に標識された第２の特異的結合物質を含む液体試料が接触した状態の金属膜の表面の近傍から射出された光の測定することができる。
このようにいずれの場合も液体試料が金属膜を覆った状態で、金属膜の表面の近傍から射出された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の表面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】
【００２３】
本発明に係るに検査チップ、これを用いる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。
【００２４】
図１は、本発明の検査チップを用いる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。
【００２５】
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を支持する検査チップ支持手段１７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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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一次抗体８０が固定されている。
【００３２】
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。
【００３３】
ここで、線状部４６は、始端部４７と金属膜４０との間の一部の区間が、第１分岐流路１０２と第２分岐流路１０４の２つの流路で構成される。
また、第２分岐流路１０４には、蛍光物質８６によって標識された二次抗体８８（以下単に「標識二次抗体」ともいう。）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。
【００３４】
ここで、検査チップ１６は、第１分岐流路１０２内に配置された第１開閉弁１０６と、第２分岐流路１０４内に配置された第２開閉弁１０８を有する。
第１開閉弁１０６は、第１分岐流路１０２の開放および閉塞を制御する弁であり、第１開閉制御弁１０６を開放すると、液体試料が第１分岐流路１０２を通過可能な状態となり、第１開閉制御弁１０６を閉塞すると、液体試料が第１分岐流路１０２に流れない状態となる。
また、第２開閉弁１０８は、第２分岐流路１０４の開放および閉塞を制御する弁であり、第２開閉制御弁１０８を開放すると、液体試料が第２分岐流路１０４を通過可能な状態となり、第２開閉制御弁１０８を閉塞すると、液体試料が第２分岐流路１０４に流れない状態となる。
ここで、第１開閉弁１０６、及び第２開閉弁１０８の構造は特に制限されず、流路の閉塞および開放を制御可能なものであれば種々の開閉弁を用いることができる。
【００３５】
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。
【００３６】
検査チップ支持手段１７は、検査チップ１６を所定位置に固定する固定部材であり、検査チップ１６を光源１２と入射光光学系１４と後述する光検出手段１８とに対して所定の位置関係となるように、検査チップ１６を着脱自在に支持している。
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。
【００３７】
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、金属膜４０上にある液体試料８２）から射出されている光を検出する。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
以下、検査チップ１６を用いたセンシング装置１０による物質検出方法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。
【００４５】
まず、第１開閉弁１０６を開放し、かつ、第２開閉弁１０８を閉塞して、第１分岐流路１０２のみに液体試料８２が流通可能な状態とする。
この状態で、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（分注）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。
ここで、上述したように、第１分岐流路１０２のみ、液体試料８２が流通可能な状態であるため、始端部４７から線状部４６に移動した液体試料８２は、図４（Ａ）に示すように、第１分岐流路１０２内を移動する。
第１分岐流路１０２内を終端部４８に向けて移動する液体試料８２は、金属膜４０に到達し、その後、図４（Ｂ）に示すように、終端部４８まで移動する。
【００４６】
ここで、センシング装置１０は、第１分岐流路１０２を通過した液体試料８２が金属膜４０に到達した状態となったら、光源１２から励起光を射出して、金属膜４０上に増強電場（後述するが、正確には、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）を発生させ、金属膜４０の表面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、標識二次抗体を含まない液体試料８２で覆われた（つまり、液体試料８２が接触している状態の）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。
【００４７】
検出信号Ｐ０を検出したら、第２開閉弁１０８を開放し、かつ、第１開閉弁１０６を閉塞して、第２分岐流路６６のみに液体試料が流通可能な状態とする。
第１開閉弁１０６及び第２開閉弁１０８が切り換えられると、第１分岐流路１０２の液体試料８２は移動せず、始端部４７の液体試料８２は、図４（Ｃ）に示すように、第２分岐流路１０４内を移動する。
【００４８】
始端部４７から終端部４８に向けて線状部４６の第２分岐流路１０４を移動する液体試料８２は、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（つまり、標識二次抗体）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。
【００４９】
二次抗体載置領域４９を通過した液体試料８２は、第２分岐流路１０４をさらに終端部４８側に移動し、線状部４６の金属膜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と標識二次抗体とでサンドイッチされた状態となる。
【００５０】
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標識二次抗体も液体試料８２とともに終端部４８まで移動する。
これにより、図４（Ｄ）に示すように、金属膜４０上に標識二次抗体と結合し、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。
【００５１】
センシング装置１０は、第２分岐流路１０４を通過し被検出物質８４が標識二次抗体と結合した液体試料８２が、金属膜４０に到達した状態となったら、光源１２から励起光を射出して、金属膜４０上に増強電場を発生させ、金属膜４０の表面近傍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。
【００５２】
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上の液体試料８２の状態（具体的には、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。
まず、第２分岐流路１０４を通過した液体試料８２が金属膜４０に到達し、検出信号Ｐを検出可能な状態となったら、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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が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。
表面プラズモンにより励起され蛍光物質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。
【００５５】
ＰＤ５２で生成された電気信号は、検出信号Ｐ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。
【００５６】
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。
【００５７】
センシング装置１０によれば、始端部４７に滴下された液体試料８２が通過する分岐流路を切り替え、被検出物質８４が標識二次抗体により標識されていない液体試料８２に覆われている状態の金属膜４０の表面から射出される光の検出信号Ｐ０と、被検出物質８４が標識二次抗体により標識されている液体試料８２に覆われている状態の金属膜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が液体試料８４で覆われた状態で行うことにより、金属膜４０の表面の屈折率を実際の測定時と同様の値とすることができるため、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。
【００５８】
また、液体試料を金属膜に接触させて検出信号Ｐ０を検出することで、バッファ液を用いるよりもより正確にノイズを検出することができる。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。
【００５９】
また、１つの検査チップで開閉弁を切り換えるのみで、検出信号Ｐ０と検出信号Ｐとを確実に検出することができるため、検査も簡単にすることができる。
【００６０】
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。
【００６１】
ここで、検査チップ１６には、流路４５の終端に設けられた終端部４８に溜った液体試料を吸引する吸引手段を設けることが好ましい、吸引手段により、終端部４８の液体試料を吸引することで、液体試料の流れを促進することができ、より短時間で検出（及び測定）を行うことができる。
【００６２】
また、検査チップ１６では、第１分岐流路１０２および第２分岐流路１０４の開放および閉塞を制御するのにそれぞれ第１開閉弁１０６および第２開閉弁１０８を用いるとしたが、これに限定されず、第１分岐流路１０２および第２分岐流路１０４の開放および閉塞を制御可能な構成であればよく、例えば、第１分岐流路１０２と第２分岐流路１０４との分岐位置に配置され、始端部４７から延在する流路と第１分岐流路１０２とを接続させた状態と、始端部４７から延在する流路と第２分岐流路１０４と接続させた状態とを切り換える切り替え手段を配置してもよい。
【００６３】
ここで、上述した検査チップ１６は、第１開閉弁１０６及び第２開閉弁１０８を設け、第１分岐流路１０２および第２分岐流路１０４のうちいずれの流路に液体試料を流通させるかを選択可能な構成とし、第１分岐流路１０２を通過した液体試料を金属膜４０に到達させて、測定を行った後、第２分岐流路１０４を通過した液体試料を金属膜に到達させて、測定を行ったが、本発明はこれに限定されず、第１分岐流路を通過した液体試料と第２分岐流路を通過した液体試料とで金属膜に到達するまでの時間が異なるような構成、具体的には、第１分岐流路を通過した液体試料が金属膜に到達して、所定時間経過後に第２分岐流路を通過した液体試料が金属膜に到達するような構成としてもよい。
【００６４】
以下、図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図７（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、本発明の検査チップの他の一例について説明する。
図６（Ａ）は、本発明の検査チップの他の一例の検査チップ１３０の概略構成を示す上面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図７（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す検査チップ１３０での液体試料の流れを示す説明図である。
なお、検査チップ１３０は、基板１３１の流路１３２の線状部１３３の形状を除いて、他の構成は、検査チップ１６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。また、図６では、カバーを除いて流路基板の形状を示している。
【００６５】
検査チップ１３０の基板１３１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１３２が形成されている。
流路１３２は、金属膜４０を横断して形成された線状部１３３と、線状部１３３の一方の端部に形成された始端部４７と、線状部１３３の他方の端部に形成された終端部４８とで構成される。
【００６６】
線状部１３３、始端部４７と金属膜４０との間の一部の区間が、第１分岐流路１３４と第２分岐流路１３６の２つの流路で構成される。この第１分岐流路１３４と第２分岐流路１３６の２つの分岐流路は、隣接して直線状に形成されており、第１分岐流路１３４と第２分岐流路１３６との境界部には、撥液性の油性インクが塗布されている。
【００６７】
ここで、第１分岐流路１３４は、内壁が平坦な流路である。
また、第２分岐流路１３６は、図６（Ｂ）に示すように、底面（流路のプリズム３８に近い面）に凹凸部１３８が形成されている。つまり、底面に液体試料の流れ方向に直交する方向に延在する溝が複数形成されており、凹凸形状となっている。
このように第２分岐流路１３６は、底面に凹凸部１３８が形成されているため、底面が平坦な第１分岐流路１０２よりも、液体試料を始端部４７から金属膜４０に流通させるのに時間がかかる。
なお、第２分岐流路１３６は、第２分岐流路１０４と同様に標識二次抗体が載置された二次抗体載置領域４９を有する。
また、第１分岐流路１３４と第２分岐流路１３６との境界部には、撥液性の油性インクが塗布されているため、第１分岐流路１３４を流れる液体試料が第２分岐流路１３６に移動することが抑制され、第２分岐流路１３６を流れる液体試料が第１分岐流路１３４に移動することも抑制される。なお、本実施形態では、撥液性の油性インクを塗布したが、本発明はこれに限定されず、第１分岐流路１３４と第２分岐流路１３６との境界部に撥液性の部材を配置すれば、同様の効果を得ることができる。例えば、撥液性の材料で形成されたしきいを配置してもよい。
【００６８】
以下、検査チップ１３０での液体試料８２の流れを説明する。
まず、検査チップ１３０の始端部４７に検出対象物質を含む液体試料を滴下する。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１３３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。
始端部４７から終端部４８に向けて移動する液体試料８２は、図７（Ａ）に示すように、線状部１３３を流れ、第１分岐流路１３４および第２分岐流路１３６に到達する。
第１分岐流路１３４および第２分岐流路１３６に到達した液体試料８２は、さらに終端部４８に向けて移動する。ここで、第２分岐流路１３６には凹凸部１３８が形成されているため、第２分岐流路１３６を移動する液体試料８２の移動速度よりも第１分岐流路１３４を移動する液体試料８２の移動速度の方が早くなる。そのため、図７（Ｂ）に示すように、第２分岐流路１３６を移動する液体試料８２よりも第１分岐流路１３４を移動する液体試料８２の方がより早く終端部４８側に移動する。
【００６９】
第１分岐流路１３４および第２分岐流路１３６を移動する液体試料８２が、さらに終端部４８側に移動すると、図７（Ｃ）に示すように、第１分岐流路１３４を流れる液体試料８２が、第２分岐流路１３６を流れる液体試料８２よりも先に金属膜４０に到達する。
センシング装置１０は、図７（Ｃ）に示すように、第１分岐流路１３４を通過した液体試料８２（つまり、被検出物質８４が蛍光物質８６により標識されていない液体試料８２）が金属膜４０に到達した状態となったら、光源１２から励起光を射出して、金属膜４０上に増強電場を発生させ、金属膜４０近傍から発光される光を光検出手段１８により検出し、検出信号Ｐ０を取得する。
【００７０】
その後、第１分岐流路１３４および第２分岐流路１３６を移動する液体試料８２が、さらに、に終端部４８側に移動すると、図７（Ｄ）に示すように、第２分岐流路１３６を流れる液体試料も金属膜４０に到達する。
センシング装置１０は、図７（Ｄ）に示すように、第２分岐流路１３６を通過した液体試料８２（つまり、被検出物質８４が蛍光物質８６により標識されている液体試料８２）が金属膜４０に到達した状態となったら、光源１２から励起光を射出して、金属膜４０上に増強電場を発生させ、金属膜４０から発光される光（増強電場により増強された蛍光物質からの蛍光を含む）を光検出手段１８により検出し、検出信号Ｐを取得する。
【００７１】
このように、検査チップ１３０は、第２分岐流路１３６に凹凸部１３８を設け、第１分岐流路１３４を移動する液体試料よりも第２分岐流路１３６を移動する液体試料をゆっくり移動させることで、被検出物質８４が蛍光物質８６により標識されていない液体試料８２が金属膜４０を覆っている状態の検出信号Ｐ０を取得した後、被検出物質８４が蛍光物質８６により標識されている液体試料８２が金属膜４０を覆っている状態の検出信号Ｐを取得することができる。
このように検査チップ１３０も、蛍光物質の蛍光を検出するための測定と同じプラズモン共鳴角で、バックグラウンドの信号を適切に検出することができ、ノイズを適切に除去することができ、高精度に被検出物質を検出することができ、上記検査チップ１６と同様の効果を得ることができる。この検査チップ１３０を用いたセンシング装置とすることで、上記センシング装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
ここで、上記実施形態において、第２分岐流路１３６は、凹凸部１３８を形成することで、第１分岐流路１３４よりも液体試料の流れを遅らせるものであったが、本発明の検査チップ及びセンシング装置の第２分岐流路の形状はこれに限定されず、液体試料が検出面まで到達するまでの時間が、第１分岐流路よりも長くなる形状であればよい。
図８および図９は、それぞれ検査チップの他の実施形態を示す上面図である。なお、図８および図９に示す実施形態では、第２分岐流路の形状以外は、基本的に図６（Ａ）に示した検査チップ１３０と同様の構成を有するので、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。また、図８および図９では、カバーを除いて流路基板の形状を示している。
【００７３】
図８に示す検査チップ１４０の基板１４１上に形成される流路１４２は、線状部１４３が第１分岐流路１４４と、第２分岐流路１４６とで構成されている。第２分岐流路１４６は、その一部に他の部分よりも幅が狭い細幅部１４８を有する。第２分岐流路１４６は、細幅部１４８を有することで、第２分岐流路１４６を移動する液体試料の移動速度が、第１分岐流路１４４を移動する液体試料の移動速度よりも遅くなる。結果として、第１分岐流路１４４を移動する液体試料よりが金属膜４０に到達した後、第２分岐流路１４６を移動する液体試料８２が金属膜に到達する。したがって、上記実施形態と同様に、ベースライン差分処理を行い、適切にノイズを除去することができるので、高精度の測定が可能となる。
【００７４】
また、図９に示す検査チップ１５０の基板１５１上に形成される流路１５２は、線状部１５３が第１分岐流路１５４と、第２分岐流路１５６とで構成されている。第２分岐流路１５６は、その流路長が第１分岐流路１５４よりも長くなっている。具体的には、図９に示すように、第１分岐流路１５４は、直線形状であり、第２分岐流路１５６は、曲線形状であり、さらに、流路の始点と終点は、同一位置であるので、第２分岐流路１５６は、第１分岐流路１５４よりも曲がっている分、流路長が長くなる。
これにより、第２分岐流路１５６を移動する液体試料８２は、第１分岐流路１５４を移動する液体試料より移動距離が長くなるため、第１分岐流路１５４を移動する液体試料よりが金属膜４０に到達した後、第２分岐流路１５６を移動する液体試料８２が金属膜に到達する。したがって、上記実施形態と同様にベースライン差分処理を行うことができ、適切にノイズを除去することができるので、高精度の測定が可能となる。
【００７５】
次に、本発明のセンシング装置の他の実施形態について説明する。
図１０は、本発明のセンシング装置の他の実施形態のセンシング装置２００の概略構成を示すブロック図である。また、図１１（Ａ）は、図１０に示すセンシング装置２００に用いる検査チップ２０２の概略構成を示す上面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。さらに、図１２（Ａ）〜（Ｇ）は、それぞれ図１０に示すセンシング装置２００による物質検出方法を説明するための説明図である。
【００７６】
センシング装置２００は、図１０に示すように、基本的に、光源１２と、入射光光学系１４と、検査チップ２０２と、検査チップ移動手段２０４と、光検出手段１８と、算出手段２０と、分注手段２０６と、制御手段２０８とを有する。また、図１０では、図示を省略したが、センシング装置２００は、センシング装置１０と同様にＦＧ、光源ドライバ、及び各部を支持する支持手段を有する。ここで、光源１２、入射光学系１４、光検出手段１８、算出手段２０、ＦＧ、光源ドライバは、センシング装置１０の各部と同様の構成、機能であるので、その詳細な説明は省略する。
【００７７】
検査チップ２０２は、プリズム３８と、金属膜４０と、基板２１０とを有し、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。
プリズム３８は、検査チップ１６のプリズム３８と同様に、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。
金属膜４０は、検査チップ１６の金属膜４０と同様に、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。
【００７８】
次に、基板２１０は、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、板状部材であり、測定面用開口２１２となる１つの開口と、第１収容部２１４と、第２収容部２１６となる２つの凹部が形成されている。ここで、測定面用開口２１２、第１収容部２１４及び第２収容部２１６は、直線上に一方の端部から測定面用開口２１２、第２収容部２１６、第１収容部２１４の順に形成されている。
【００７９】
ここで、図１１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、基板２１０の測定面用開口２１２には、光源１２が配置されている面側から金属膜４０が開口で形成される穴の底面となるようにプリズム３８がはめ込まれている。つまり、測定面用開口２１２と、金属膜４０及びプリズム３８とで測定面用開口２１２が側面となり金属膜４０が底面となる凹部が形成されている。したがって、基板２１０の測定面用開口２１２は、金属膜４０上に滴下された液体試料が金属膜４０上からこぼれないように保持する試料保持部となる。
【００８０】
第１収容部２１４は、液体試料を貯留する凹部であり、図示しない液体試料供給機構から供給される液体試料を所定量貯留する。なお、第１収容部２１４に貯留する液体試料は、含有する被検出物質が蛍光物質により標識されていない液体試料である。
第２収容部２１６は、標識二次抗体が載置されている凹部である。
【００８１】
検査チップ移動手段２０４は、検査チップ２０２を着脱自在に支持する検査チップ支持部２１８と検査チップ支持部２１８を移動させる駆動機構２２０とを有し、駆動機構２２０により検査チップ支持部２１８を移動させることで、検査チップ２０２を移動させる。 なお、駆動機構２２０としては、リニア機構、ギヤ機構等の種々の移動機構を用いることができる。
【００８２】
ここで、検査チップ移動手段２０４は、必要に応じて、検査チップ２０２を検査チップ２０２の測定面用開口２１２の底面を構成する金属膜４０とプリズム３８の境界面に光源１２から射出され入射光光学系１４を通過した光が入射する位置に移動させ、検査チップ２０２を測定面用開口２１２と後述する分注手段２０６とが対向する位置に移動させ、また、検査チップ２０２を第１収容部２１４と後述する分注手段２０６とが対向する位置に移動させ、また、検査チップ２０２を第２収容部２１６と後述する分注手段２０６とが対向する位置に移動させる。
なお、本実施形態では、測定面用開口２１２、第１収容部２１４及び第２収容部２１６が直線上に配置されているため、検査チップ移動手段２０４は、検査チップ２０２を測定面用開口２１２、第１収容部２１４及び第２収容部２１６を結ぶ直線と平行な方向（図１０中矢印方向）に移動させる。
【００８３】
分注手段２０６は、液体を吸引、排出するピペット等であり、検査チップ２０２の測定面用開口２１２、第１収容部２１４及び第２収容部２１６の移動経路上に配置されている。本実施形態では、分注手段２０６は、光検出手段１８に対して、検査チップ２０２の移動方向に平行な方向に所定距離離間した位置に配置されている。
分注手段２０６は、対向した位置に配置されている測定面用開口２１２、第１収容部２１４及び第２収容部２１６に貯留されている液体を吸引したり、吸引した液体を排出したりする。
【００８４】
制御手段２０８は、検査チップ移動手段２０４による検査チップ２０２の移動タイミングおよび移動位置や、分注手段２０６による吸引、排出動作を制御する。
また、制御手段２０８は、光源ドライバや、光検出手段１８とも接続されており、光源１２からの光を射出させるタイミングや、光検出手段１８による光検出のタイミングを制御したり、各動作との同期をとったりする。
センシング装置２００は、基本的に以上のような構成である。
【００８５】
以下、センシング装置２００による物質検出方法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１２（Ａ）〜（Ｇ）は、それぞれ、センシング装置２００による物質検出方法を説明するための説明図である。
【００８６】
まず、図１２（Ａ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、第１収容部２１４が分注手段２０６と対向する位置に検査チップ２０２を移動させる。その後、第１収容部２１４に貯留されている液体試料を分注手段２０６で一定量吸引する。
分注手段２０６で液体試料を一定量吸引したら、図１２（Ｂ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、測定面用開口２１２が分注手段２０６と対向する位置に検査チップ２０２を移動させる。その後、分注手段２０６が第１収容部２１４で吸引した液体試料を測定面用開口２１２の金属膜４０上に排出する。
【００８７】
液体試料を金属膜４０上に排出したら、図１２（Ｃ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、測定面用開口２１２が光検出手段１８と対向する位置（つまり、励起光がプリズム３８と金属膜４０との境界面に入射される位置）に検査チップ２０２を移動させる。その後、光源１２から励起光を射出させ、金属膜４０上に増強電場を発生させ、標識二次抗体を含まない液体試料８２で覆われた金属膜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Ｐ０を取得する。
【００８８】
検出信号Ｐ０を取得したら、図１２（Ｄ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、第１収容部２１４が分注手段２０６と対向する位置に検査チップ２０２を移動させる。その後、第１収容部２１４に貯留されている液体試料を分注手段２０６で一定量吸引する。
分注手段２０６で液体試料を一定量吸引したら、図１２（Ｅ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、第２収容部２１６が分注手段２０６と対向する位置に検査チップ２０２を移動させる。その後、分注手段２０６が第１収容部２１４で吸引した液体試料を第２収容部２１６に排出する。さらにその後、第２収容部２１６上の液体試料を吸引し、吸引した液体試料を第２収容部２１６に排出することを繰り返し、第２収容部２１６上の液体試料を攪拌する。液体試料の攪拌が終了したら、分注手段２０６は、第２収容部２１６上の液体試料を吸引する。
ここで、第２収容部２１６には、標識二次抗体が載置されている。したがって、第２収容部２１６内で液体試料を攪拌することで、液体試料中の被検出物質と標識二次抗体が結合され、被検出物質が二次抗体を標識している蛍光物質で標識された状態となる。
【００８９】
分注手段２０６が第２収容部２１６上の液体試料を吸引したら、図１２（Ｆ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、測定面用開口２１２が分注手段２０６と対向する位置に検査チップ２０２を移動させる。その後、分注手段２０６が第２収容部２１６で吸引した液体試料を測定面用開口２１２の金属膜４０上に排出する。ここで、金属膜４０上には、一次抗体が固定されているため、液体試料中の蛍光物質で標識された被検出物質は一次抗体と結合し金属膜上に固定される。
【００９０】
液体試料を金属膜４０上に排出したら、図１２（Ｇ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、測定面用開口２１２が光検出手段１８と対向する位置（つまり、励起光がプリズム３８と金属膜４０との境界面に入射される位置）に検査チップ２０２を移動させる。その後、光源１２から励起光を射出させ、金属膜４０上に増強電場を発生させ、標識二次抗体を含み、被検出物質が蛍光物質により標識されている液体試料８２で覆われた金属膜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。
【００９１】
このようにして、取得した検出信号Ｐ０及び検出信号Ｐを用いて、上述のセンシング装置１０と同様に、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。
【００９２】
以上より、センシング装置２００に示すように、分注手段により、金属膜上に標識二次抗体を含まない液体試料８２を滴下し、検出信号を取得した後、標識二次抗体を含む液体試料８２を滴下し、検出信号を取得することでも、ノイズを好適に除去することができ、高精度に被検出物質を検出することができる。
【００９３】
ここで、上述のセンシング装置２００を用いた物質検出方法では、検出信号Ｐを検出する際に、一次抗体と結合していない標識二次抗体を除去するため、測定面用開口に保持されている液体試料を一部除去してもよい。また、検査チップの基板上に一次抗体と結合していない標識二次抗体を排出するための廃液収容部を設けてもよい。
【００９４】
なお、標識二次抗体が含まれないようにバックグラウンドの信号を検出できるため、本実施形態のように、バックグラウンドの信号を取得した後、液体試料と標識二次抗体とを混合（攪拌）させることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、先に第２収容部で液体試料と標識二次抗体とを攪拌させた後、第１収容部の標識二次抗体が含まれないよう液体試料を測定面用開口に排出し、検出信号を取得してもよい。
【００９５】
また、本発明は、上記センシング装置１０またはセンシング装置２００を用いた物質検出方法に限定されず、標識二次抗体を含まない液体試料８２で金属膜を覆った状態で、検出信号を取得した後、標識二次抗体を含む液体試料８２で金属膜を覆った状態で検出信号を取得すれば、その液滴の滴下方法、検査チップの構成等を特に限定されない。
【００９６】
以上、本発明に係る検査チップ、これを用い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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
また、上述した実施形態では、いずれも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、試料に被検出物質が含有されるが否か（つまり、試料の中に被検出物質があるか否か）を検出してもよい。
【０１００】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の検査チップを用いる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】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】（Ａ）は、本発明の検査チップの他の一例を示す上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、図６に示す検査チップでの液体試料の流れを示す説明図である。
【図８】本発明の検査チップの他の一例を示す上面図である。
【図９】本発明の検査チップの他の一例を示す上面図である。
【図１０】本発明のセンシング装置の他の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】（Ａ）は、図１０に示すセンシング装置に用いる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線断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｇ）は、それぞれ図１０に示すセンシング装置による物質検出方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０ センシング装置
１２ 光源
１４ 入射光光学系
１６、１３０、１４０、１５０、２０２ 検査チップ
１７ 検査チップ支持手段
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、１３１、１４１、１５１、２１０ 基板
４４ 透明カバー
４５、１３２、１４２、１５２ 流路
４６、１３３、１４３、１５３ 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
１０２、１３４、１４４、１５４ 第１分岐流路
１０４、１３６、１４６、１５６ 第２分岐流路
１０６ 第１開閉弁
１０８ 第２開閉弁
１３８ 凹凸部
１４８ 細線部
２０４ 検査チップ移動手段
２０６ 分注手段
２１２ 測定面用開口
２１４ 第１収容部
２１６ 第２収容部
２１８ 検査チップ支持部
２２０ 駆動機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属膜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た液体試料中の被検出物質の検出に用いる検査チップ、この検査チップを用いるセンシング装置および金属膜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体の場合は、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、被検出物質は、蛍光物質ではない場合が多いが、この場合も、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、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被検出物質を検出する場合にも、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検査チップ、これを用い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】
前記目的を達成するために、本発明は、液体試料に含まれる被検出物質を蛍光物質により標識し、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により前記蛍光物質の蛍光を増強させて被検出物質を検出するセンシング装置に用いる検査チップであって、プリズムと、前記プリズムの一表面に形成され、前記被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜と、前記プリズムの一面上に配置され、始端部から終端部に前記液体試料を伝搬させることで前記液体試料を前記金属膜に供給する流路が形成された流路基板とを有し、前記流路は、前記始端部と前記金属膜の間の一点から前記金属膜との接触位置までの区間が、第１分岐流路と、前記蛍光物質により標識され、前記被検出物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質が載置されている領域を備える第２分岐流路とに分岐され、前記第１分岐流路を伝播した前記液体試料を前記金属膜に到達させた後に、前記第２分岐流路を伝播した前記液体試料を前記金属膜に到達させることを特徴とする検査チップを提供するものである。
【００１５】
ここで、前記流路基板は、前記第１分岐流路内の前記液体試料の流通を制御する第１制御弁と、前記第２分岐流路内の前記液体試料の流通を制御する第２制御弁とを有することが好ましい。
また、前記流路は、前記第２分岐流路が前記第１分岐流路よりも前記液体試料の伝搬時間が長いことも好ましい。
また、前記第２分岐流路は、凹凸形状を有することが好ましい。
また、前記第２分岐流路は、前記始端から前記金属膜との接触部までの間の一部に他の領域よりも幅が狭くなる領域があることも好ましい
前記第２分岐流路は、前記第１分岐流路よりも流路長が長いことも好ましい。
また、前記第１分岐流路と第２分岐流路との境界に撥水性部材が配置されていることも好ましい。
また、前記増強場は、表面プラズモン共鳴により増強させた増強電場であることが好ましい。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載の検査チップと、前記検査チップを支持する検査チップ支持手段と、光を射出する光源と、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入射光光学系と、前記金属膜の前記プリズム側とは反対側の面に対向して配置され、前記金属膜近傍で発生した光を検出する光検出手段とを有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。
【００１７】
ここで、前記光検出手段は、前記第１分岐流路のみから前記液体試料が供給された前記金属膜の表面から射出される光を検出した後、前記第２分岐流路から前記液体試料が供給された前記金属膜の表面から射出される光を検出することが好ましい。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様は、液体試料に含まれる被検出物質を蛍光物質により標識し、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により前記蛍光物質の蛍光を増強させて検出するセンシング装置であって、光を射出する光源と、プリズムと、前記プリズムの一表面に形成され、前記被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜と、前記金属膜上に滴下された前記液体試料を前記金属膜上に保持する試料保持部と、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入射光光学系と、前記金属膜の前記プリズム側とは反対側の面に対向して配置され、前記金属膜近傍で発生した光を検出する光検出手段と、前記液体試料を収容する第１収容部と、蛍光物質により標識され、かつ、前記測定対称物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質を収容する第２収容部と、前記液体試料を前記金属膜上に分注する分注手段と、前記分注手段による前記液体試料の分注位置および前記光検出手段による前記金属膜の表面から射出される光の検出の順序を決定する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記分注手段により前記第１収容部に収容されている前記液体試料を前記金属膜上に分注させ、前記光検出手段により前記第１収容部の前記液体試料が分注された前記金属膜の表面から射出される光を検出させた後、前記分注手段により前記液体試料を前記第２収容部に分注させ、前記液体試料と前記第２の特異点結合物質とを混合させ、混合した液体を前記金属膜上に分注させ、前記光検出手段により液体が分注された前記金属膜の表面から射出される光を検出させ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。
ここで、前記増強場は、表面プラズモン共鳴により増強させた増強電場であることが好ましい。
【００１９】
また、上記センシング装置は、いずれも、前記光検出手段の検出結果に基づいて、前記試料内の前記被検出物質の濃度を算出する算出手段を有することが好ましい。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様は、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第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜に、蛍光物質により標識された被検出物質を含む液体試料を接触させ、前記液体試料が接触されている前記金属膜に前記液体試料が接している面とは反対側の面から光を照射して増強場を発生させ、前記増強場が発生した状態の金属膜近傍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、前記蛍光物質に標識されていない液体試料を前記金属膜に接触させる第１液体試料供給ステップと、蛍光物質に標識されていない液体試料を接触させた状態で、前記金属面に光を照射して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検出する第１光検出ステップと、前記液体試料に、蛍光物質により標識され、前記被検出物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質を混合し、前記被検出物質と前記第２の特異的結合物質とを結合させ、前記被検出物質を前記蛍光物質により標識する混合ステップと、前記混合ステップで生成された、前記蛍光物質により標識された前記被検出物質を含有する前記液体試料を前記金属膜上に接触させる第２液体試料供給ステップと、前記蛍光物質により標識された前記被検出物質を含有する前記液体試料を前記金属膜上に接触させた状態で、前記金属膜に光を照射して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検出する第２光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。
【００２１】
ここで、物質検出方法は、さらに、前記第１光検出ステップで検出した検出値と、前記第２光検出ステップで検出した検出値との差分に基づいて、前記液体試料内の前記被検出物質の濃度を算出する算出ステップを有することが好ましい。
また、前記増強場は、表面プラズモン共鳴により増強させた増強電場であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、蛍光物質に標識された第２の特異的結合物質を含まない液体試料が接触した状態の金属膜の近傍から射出された光の測定した後、蛍光物質に標識された第２の特異的結合物質を含む液体試料が接触した状態の金属膜の表面の近傍から射出された光の測定することができる。
このようにいずれの場合も液体試料が金属膜を覆った状態で、金属膜の表面の近傍から射出された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の表面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】
【００２３】
本発明に係るに検査チップ、これを用いる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。
【００２４】
図１は、本発明の検査チップを用いる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。
【００２５】
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を支持する検査チップ支持手段１７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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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一次抗体８０が固定されている。
【００３２】
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。
【００３３】
ここで、線状部４６は、始端部４７と金属膜４０との間の一部の区間が、第１分岐流路１０２と第２分岐流路１０４の２つの流路で構成される。
また、第２分岐流路１０４には、蛍光物質８６によって標識された二次抗体８８（以下単に「標識二次抗体」ともいう。）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。
【００３４】
ここで、検査チップ１６は、第１分岐流路１０２内に配置された第１開閉弁１０６と、第２分岐流路１０４内に配置された第２開閉弁１０８を有する。
第１開閉弁１０６は、第１分岐流路１０２の開放および閉塞を制御する弁であり、第１開閉制御弁１０６を開放すると、液体試料が第１分岐流路１０２を通過可能な状態となり、第１開閉制御弁１０６を閉塞すると、液体試料が第１分岐流路１０２に流れない状態となる。
また、第２開閉弁１０８は、第２分岐流路１０４の開放および閉塞を制御する弁であり、第２開閉制御弁１０８を開放すると、液体試料が第２分岐流路１０４を通過可能な状態となり、第２開閉制御弁１０８を閉塞すると、液体試料が第２分岐流路１０４に流れない状態となる。
ここで、第１開閉弁１０６、及び第２開閉弁１０８の構造は特に制限されず、流路の閉塞および開放を制御可能なものであれば種々の開閉弁を用いることができる。
【００３５】
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。
【００３６】
検査チップ支持手段１７は、検査チップ１６を所定位置に固定する固定部材であり、検査チップ１６を光源１２と入射光光学系１４と後述する光検出手段１８とに対して所定の位置関係となるように、検査チップ１６を着脱自在に支持している。
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。
【００３７】
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、金属膜４０上にある液体試料８２）から射出されている光を検出する。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
以下、検査チップ１６を用いたセンシング装置１０による物質検出方法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。
【００４５】
まず、第１開閉弁１０６を開放し、かつ、第２開閉弁１０８を閉塞して、第１分岐流路１０２のみに液体試料８２が流通可能な状態とする。
この状態で、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（分注）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。
ここで、上述したように、第１分岐流路１０２のみ、液体試料８２が流通可能な状態であるため、始端部４７から線状部４６に移動した液体試料８２は、図４（Ａ）に示すように、第１分岐流路１０２内を移動する。
第１分岐流路１０２内を終端部４８に向けて移動する液体試料８２は、金属膜４０に到達し、その後、図４（Ｂ）に示すように、終端部４８まで移動する。
【００４６】
ここで、センシング装置１０は、第１分岐流路１０２を通過した液体試料８２が金属膜４０に到達した状態となったら、光源１２から励起光を射出して、金属膜４０上に増強電場（後述するが、正確には、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）を発生させ、金属膜４０の表面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、標識二次抗体を含まない液体試料８２で覆われた（つまり、液体試料８２が接触している状態の）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。
【００４７】
検出信号Ｐ０を検出したら、第２開閉弁１０８を開放し、かつ、第１開閉弁１０６を閉塞して、第２分岐流路６６のみに液体試料が流通可能な状態とする。
第１開閉弁１０６及び第２開閉弁１０８が切り換えられると、第１分岐流路１０２の液体試料８２は移動せず、始端部４７の液体試料８２は、図４（Ｃ）に示すように、第２分岐流路１０４内を移動する。
【００４８】
始端部４７から終端部４８に向けて線状部４６の第２分岐流路１０４を移動する液体試料８２は、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（つまり、標識二次抗体）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。
【００４９】
二次抗体載置領域４９を通過した液体試料８２は、第２分岐流路１０４をさらに終端部４８側に移動し、線状部４６の金属膜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と標識二次抗体とでサンドイッチされた状態となる。
【００５０】
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標識二次抗体も液体試料８２とともに終端部４８まで移動する。
これにより、図４（Ｄ）に示すように、金属膜４０上に標識二次抗体と結合し、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。
【００５１】
センシング装置１０は、第２分岐流路１０４を通過し被検出物質８４が標識二次抗体と結合した液体試料８２が、金属膜４０に到達した状態となったら、光源１２から励起光を射出して、金属膜４０上に増強電場を発生させ、金属膜４０の表面近傍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。
【００５２】
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上の液体試料８２の状態（具体的には、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。
まず、第２分岐流路１０４を通過した液体試料８２が金属膜４０に到達し、検出信号Ｐを検出可能な状態となったら、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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が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。
表面プラズモンにより励起され蛍光物質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。
【００５５】
ＰＤ５２で生成された電気信号は、検出信号Ｐ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。
【００５６】
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。
【００５７】
センシング装置１０によれば、始端部４７に滴下された液体試料８２が通過する分岐流路を切り替え、被検出物質８４が標識二次抗体により標識されていない液体試料８２に覆われている状態の金属膜４０の表面から射出される光の検出信号Ｐ０と、被検出物質８４が標識二次抗体により標識されている液体試料８２に覆われている状態の金属膜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が液体試料８４で覆われた状態で行うことにより、金属膜４０の表面の屈折率を実際の測定時と同様の値とすることができるため、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。
【００５８】
また、液体試料を金属膜に接触させて検出信号Ｐ０を検出することで、バッファ液を用いるよりもより正確にノイズを検出することができる。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。
【００５９】
また、１つの検査チップで開閉弁を切り換えるのみで、検出信号Ｐ０と検出信号Ｐとを確実に検出することができるため、検査も簡単にすることができる。
【００６０】
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。
【００６１】
ここで、検査チップ１６には、流路４５の終端に設けられた終端部４８に溜った液体試料を吸引する吸引手段を設けることが好ましい、吸引手段により、終端部４８の液体試料を吸引することで、液体試料の流れを促進することができ、より短時間で検出（及び測定）を行うことができる。
【００６２】
また、検査チップ１６では、第１分岐流路１０２および第２分岐流路１０４の開放および閉塞を制御するのにそれぞれ第１開閉弁１０６および第２開閉弁１０８を用いるとしたが、これに限定されず、第１分岐流路１０２および第２分岐流路１０４の開放および閉塞を制御可能な構成であればよく、例えば、第１分岐流路１０２と第２分岐流路１０４との分岐位置に配置され、始端部４７から延在する流路と第１分岐流路１０２とを接続させた状態と、始端部４７から延在する流路と第２分岐流路１０４と接続させた状態とを切り換える切り替え手段を配置してもよい。
【００６３】
ここで、上述した検査チップ１６は、第１開閉弁１０６及び第２開閉弁１０８を設け、第１分岐流路１０２および第２分岐流路１０４のうちいずれの流路に液体試料を流通させるかを選択可能な構成とし、第１分岐流路１０２を通過した液体試料を金属膜４０に到達させて、測定を行った後、第２分岐流路１０４を通過した液体試料を金属膜に到達させて、測定を行ったが、本発明はこれに限定されず、第１分岐流路を通過した液体試料と第２分岐流路を通過した液体試料とで金属膜に到達するまでの時間が異なるような構成、具体的には、第１分岐流路を通過した液体試料が金属膜に到達して、所定時間経過後に第２分岐流路を通過した液体試料が金属膜に到達するような構成としてもよい。
【００６４】
以下、図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図７（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、本発明の検査チップの他の一例について説明する。
図６（Ａ）は、本発明の検査チップの他の一例の検査チップ１３０の概略構成を示す上面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図７（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す検査チップ１３０での液体試料の流れを示す説明図である。
なお、検査チップ１３０は、基板１３１の流路１３２の線状部１３３の形状を除いて、他の構成は、検査チップ１６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。また、図６では、カバーを除いて流路基板の形状を示している。
【００６５】
検査チップ１３０の基板１３１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１３２が形成されている。
流路１３２は、金属膜４０を横断して形成された線状部１３３と、線状部１３３の一方の端部に形成された始端部４７と、線状部１３３の他方の端部に形成された終端部４８とで構成される。
【００６６】
線状部１３３、始端部４７と金属膜４０との間の一部の区間が、第１分岐流路１３４と第２分岐流路１３６の２つの流路で構成される。この第１分岐流路１３４と第２分岐流路１３６の２つの分岐流路は、隣接して直線状に形成されており、第１分岐流路１３４と第２分岐流路１３６との境界部には、撥液性の油性インクが塗布されている。
【００６７】
ここで、第１分岐流路１３４は、内壁が平坦な流路である。
また、第２分岐流路１３６は、図６（Ｂ）に示すように、底面（流路のプリズム３８に近い面）に凹凸部１３８が形成されている。つまり、底面に液体試料の流れ方向に直交する方向に延在する溝が複数形成されており、凹凸形状となっている。
このように第２分岐流路１３６は、底面に凹凸部１３８が形成されているため、底面が平坦な第１分岐流路１０２よりも、液体試料を始端部４７から金属膜４０に流通させるのに時間がかかる。
なお、第２分岐流路１３６は、第２分岐流路１０４と同様に標識二次抗体が載置された二次抗体載置領域４９を有する。
また、第１分岐流路１３４と第２分岐流路１３６との境界部には、撥液性の油性インクが塗布されているため、第１分岐流路１３４を流れる液体試料が第２分岐流路１３６に移動することが抑制され、第２分岐流路１３６を流れる液体試料が第１分岐流路１３４に移動することも抑制される。なお、本実施形態では、撥液性の油性インクを塗布したが、本発明はこれに限定されず、第１分岐流路１３４と第２分岐流路１３６との境界部に撥液性の部材を配置すれば、同様の効果を得ることができる。例えば、撥液性の材料で形成されたしきいを配置してもよい。
【００６８】
以下、検査チップ１３０での液体試料８２の流れを説明する。
まず、検査チップ１３０の始端部４７に検出対象物質を含む液体試料を滴下する。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１３３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。
始端部４７から終端部４８に向けて移動する液体試料８２は、図７（Ａ）に示すように、線状部１３３を流れ、第１分岐流路１３４および第２分岐流路１３６に到達する。
第１分岐流路１３４および第２分岐流路１３６に到達した液体試料８２は、さらに終端部４８に向けて移動する。ここで、第２分岐流路１３６には凹凸部１３８が形成されているため、第２分岐流路１３６を移動する液体試料８２の移動速度よりも第１分岐流路１３４を移動する液体試料８２の移動速度の方が早くなる。そのため、図７（Ｂ）に示すように、第２分岐流路１３６を移動する液体試料８２よりも第１分岐流路１３４を移動する液体試料８２の方がより早く終端部４８側に移動する。
【００６９】
第１分岐流路１３４および第２分岐流路１３６を移動する液体試料８２が、さらに終端部４８側に移動すると、図７（Ｃ）に示すように、第１分岐流路１３４を流れる液体試料８２が、第２分岐流路１３６を流れる液体試料８２よりも先に金属膜４０に到達する。
センシング装置１０は、図７（Ｃ）に示すように、第１分岐流路１３４を通過した液体試料８２（つまり、被検出物質８４が蛍光物質８６により標識されていない液体試料８２）が金属膜４０に到達した状態となったら、光源１２から励起光を射出して、金属膜４０上に増強電場を発生させ、金属膜４０近傍から発光される光を光検出手段１８により検出し、検出信号Ｐ０を取得する。
【００７０】
その後、第１分岐流路１３４および第２分岐流路１３６を移動する液体試料８２が、さらに、に終端部４８側に移動すると、図７（Ｄ）に示すように、第２分岐流路１３６を流れる液体試料も金属膜４０に到達する。
センシング装置１０は、図７（Ｄ）に示すように、第２分岐流路１３６を通過した液体試料８２（つまり、被検出物質８４が蛍光物質８６により標識されている液体試料８２）が金属膜４０に到達した状態となったら、光源１２から励起光を射出して、金属膜４０上に増強電場を発生させ、金属膜４０から発光される光（増強電場により増強された蛍光物質からの蛍光を含む）を光検出手段１８により検出し、検出信号Ｐを取得する。
【００７１】
このように、検査チップ１３０は、第２分岐流路１３６に凹凸部１３８を設け、第１分岐流路１３４を移動する液体試料よりも第２分岐流路１３６を移動する液体試料をゆっくり移動させることで、被検出物質８４が蛍光物質８６により標識されていない液体試料８２が金属膜４０を覆っている状態の検出信号Ｐ０を取得した後、被検出物質８４が蛍光物質８６により標識されている液体試料８２が金属膜４０を覆っている状態の検出信号Ｐを取得することができる。
このように検査チップ１３０も、蛍光物質の蛍光を検出するための測定と同じプラズモン共鳴角で、バックグラウンドの信号を適切に検出することができ、ノイズを適切に除去することができ、高精度に被検出物質を検出することができ、上記検査チップ１６と同様の効果を得ることができる。この検査チップ１３０を用いたセンシング装置とすることで、上記センシング装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
ここで、上記実施形態において、第２分岐流路１３６は、凹凸部１３８を形成することで、第１分岐流路１３４よりも液体試料の流れを遅らせるものであったが、本発明の検査チップ及びセンシング装置の第２分岐流路の形状はこれに限定されず、液体試料が検出面まで到達するまでの時間が、第１分岐流路よりも長くなる形状であればよい。
図８および図９は、それぞれ検査チップの他の実施形態を示す上面図である。なお、図８および図９に示す実施形態では、第２分岐流路の形状以外は、基本的に図６（Ａ）に示した検査チップ１３０と同様の構成を有するので、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。また、図８および図９では、カバーを除いて流路基板の形状を示している。
【００７３】
図８に示す検査チップ１４０の基板１４１上に形成される流路１４２は、線状部１４３が第１分岐流路１４４と、第２分岐流路１４６とで構成されている。第２分岐流路１４６は、その一部に他の部分よりも幅が狭い細幅部１４８を有する。第２分岐流路１４６は、細幅部１４８を有することで、第２分岐流路１４６を移動する液体試料の移動速度が、第１分岐流路１４４を移動する液体試料の移動速度よりも遅くなる。結果として、第１分岐流路１４４を移動する液体試料よりが金属膜４０に到達した後、第２分岐流路１４６を移動する液体試料８２が金属膜に到達する。したがって、上記実施形態と同様に、ベースライン差分処理を行い、適切にノイズを除去することができるので、高精度の測定が可能となる。
【００７４】
また、図９に示す検査チップ１５０の基板１５１上に形成される流路１５２は、線状部１５３が第１分岐流路１５４と、第２分岐流路１５６とで構成されている。第２分岐流路１５６は、その流路長が第１分岐流路１５４よりも長くなっている。具体的には、図９に示すように、第１分岐流路１５４は、直線形状であり、第２分岐流路１５６は、曲線形状であり、さらに、流路の始点と終点は、同一位置であるので、第２分岐流路１５６は、第１分岐流路１５４よりも曲がっている分、流路長が長くなる。
これにより、第２分岐流路１５６を移動する液体試料８２は、第１分岐流路１５４を移動する液体試料より移動距離が長くなるため、第１分岐流路１５４を移動する液体試料よりが金属膜４０に到達した後、第２分岐流路１５６を移動する液体試料８２が金属膜に到達する。したがって、上記実施形態と同様にベースライン差分処理を行うことができ、適切にノイズを除去することができるので、高精度の測定が可能となる。
【００７５】
次に、本発明のセンシング装置の他の実施形態について説明する。
図１０は、本発明のセンシング装置の他の実施形態のセンシング装置２００の概略構成を示すブロック図である。また、図１１（Ａ）は、図１０に示すセンシング装置２００に用いる検査チップ２０２の概略構成を示す上面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。さらに、図１２（Ａ）〜（Ｇ）は、それぞれ図１０に示すセンシング装置２００による物質検出方法を説明するための説明図である。
【００７６】
センシング装置２００は、図１０に示すように、基本的に、光源１２と、入射光光学系１４と、検査チップ２０２と、検査チップ移動手段２０４と、光検出手段１８と、算出手段２０と、分注手段２０６と、制御手段２０８とを有する。また、図１０では、図示を省略したが、センシング装置２００は、センシング装置１０と同様にＦＧ、光源ドライバ、及び各部を支持する支持手段を有する。ここで、光源１２、入射光学系１４、光検出手段１８、算出手段２０、ＦＧ、光源ドライバは、センシング装置１０の各部と同様の構成、機能であるので、その詳細な説明は省略する。
【００７７】
検査チップ２０２は、プリズム３８と、金属膜４０と、基板２１０とを有し、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。
プリズム３８は、検査チップ１６のプリズム３８と同様に、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。
金属膜４０は、検査チップ１６の金属膜４０と同様に、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。
【００７８】
次に、基板２１０は、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、板状部材であり、測定面用開口２１２となる１つの開口と、第１収容部２１４と、第２収容部２１６となる２つの凹部が形成されている。ここで、測定面用開口２１２、第１収容部２１４及び第２収容部２１６は、直線上に一方の端部から測定面用開口２１２、第２収容部２１６、第１収容部２１４の順に形成されている。
【００７９】
ここで、図１１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、基板２１０の測定面用開口２１２には、光源１２が配置されている面側から金属膜４０が開口で形成される穴の底面となるようにプリズム３８がはめ込まれている。つまり、測定面用開口２１２と、金属膜４０及びプリズム３８とで測定面用開口２１２が側面となり金属膜４０が底面となる凹部が形成されている。したがって、基板２１０の測定面用開口２１２は、金属膜４０上に滴下された液体試料が金属膜４０上からこぼれないように保持する試料保持部となる。
【００８０】
第１収容部２１４は、液体試料を貯留する凹部であり、図示しない液体試料供給機構から供給される液体試料を所定量貯留する。なお、第１収容部２１４に貯留する液体試料は、含有する被検出物質が蛍光物質により標識されていない液体試料である。
第２収容部２１６は、標識二次抗体が載置されている凹部である。
【００８１】
検査チップ移動手段２０４は、検査チップ２０２を着脱自在に支持する検査チップ支持部２１８と検査チップ支持部２１８を移動させる駆動機構２２０とを有し、駆動機構２２０により検査チップ支持部２１８を移動させることで、検査チップ２０２を移動させる。 なお、駆動機構２２０としては、リニア機構、ギヤ機構等の種々の移動機構を用いることができる。
【００８２】
ここで、検査チップ移動手段２０４は、必要に応じて、検査チップ２０２を検査チップ２０２の測定面用開口２１２の底面を構成する金属膜４０とプリズム３８の境界面に光源１２から射出され入射光光学系１４を通過した光が入射する位置に移動させ、検査チップ２０２を測定面用開口２１２と後述する分注手段２０６とが対向する位置に移動させ、また、検査チップ２０２を第１収容部２１４と後述する分注手段２０６とが対向する位置に移動させ、また、検査チップ２０２を第２収容部２１６と後述する分注手段２０６とが対向する位置に移動させる。
なお、本実施形態では、測定面用開口２１２、第１収容部２１４及び第２収容部２１６が直線上に配置されているため、検査チップ移動手段２０４は、検査チップ２０２を測定面用開口２１２、第１収容部２１４及び第２収容部２１６を結ぶ直線と平行な方向（図１０中矢印方向）に移動させる。
【００８３】
分注手段２０６は、液体を吸引、排出するピペット等であり、検査チップ２０２の測定面用開口２１２、第１収容部２１４及び第２収容部２１６の移動経路上に配置されている。本実施形態では、分注手段２０６は、光検出手段１８に対して、検査チップ２０２の移動方向に平行な方向に所定距離離間した位置に配置されている。
分注手段２０６は、対向した位置に配置されている測定面用開口２１２、第１収容部２１４及び第２収容部２１６に貯留されている液体を吸引したり、吸引した液体を排出したりする。
【００８４】
制御手段２０８は、検査チップ移動手段２０４による検査チップ２０２の移動タイミングおよび移動位置や、分注手段２０６による吸引、排出動作を制御する。
また、制御手段２０８は、光源ドライバや、光検出手段１８とも接続されており、光源１２からの光を射出させるタイミングや、光検出手段１８による光検出のタイミングを制御したり、各動作との同期をとったりする。
センシング装置２００は、基本的に以上のような構成である。
【００８５】
以下、センシング装置２００による物質検出方法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１２（Ａ）〜（Ｇ）は、それぞれ、センシング装置２００による物質検出方法を説明するための説明図である。
【００８６】
まず、図１２（Ａ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、第１収容部２１４が分注手段２０６と対向する位置に検査チップ２０２を移動させる。その後、第１収容部２１４に貯留されている液体試料を分注手段２０６で一定量吸引する。
分注手段２０６で液体試料を一定量吸引したら、図１２（Ｂ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、測定面用開口２１２が分注手段２０６と対向する位置に検査チップ２０２を移動させる。その後、分注手段２０６が第１収容部２１４で吸引した液体試料を測定面用開口２１２の金属膜４０上に排出する。
【００８７】
液体試料を金属膜４０上に排出したら、図１２（Ｃ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、測定面用開口２１２が光検出手段１８と対向する位置（つまり、励起光がプリズム３８と金属膜４０との境界面に入射される位置）に検査チップ２０２を移動させる。その後、光源１２から励起光を射出させ、金属膜４０上に増強電場を発生させ、標識二次抗体を含まない液体試料８２で覆われた金属膜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Ｐ０を取得する。
【００８８】
検出信号Ｐ０を取得したら、図１２（Ｄ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、第１収容部２１４が分注手段２０６と対向する位置に検査チップ２０２を移動させる。その後、第１収容部２１４に貯留されている液体試料を分注手段２０６で一定量吸引する。
分注手段２０６で液体試料を一定量吸引したら、図１２（Ｅ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、第２収容部２１６が分注手段２０６と対向する位置に検査チップ２０２を移動させる。その後、分注手段２０６が第１収容部２１４で吸引した液体試料を第２収容部２１６に排出する。さらにその後、第２収容部２１６上の液体試料を吸引し、吸引した液体試料を第２収容部２１６に排出することを繰り返し、第２収容部２１６上の液体試料を攪拌する。液体試料の攪拌が終了したら、分注手段２０６は、第２収容部２１６上の液体試料を吸引する。
ここで、第２収容部２１６には、標識二次抗体が載置されている。したがって、第２収容部２１６内で液体試料を攪拌することで、液体試料中の被検出物質と標識二次抗体が結合され、被検出物質が二次抗体を標識している蛍光物質で標識された状態となる。
【００８９】
分注手段２０６が第２収容部２１６上の液体試料を吸引したら、図１２（Ｆ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、測定面用開口２１２が分注手段２０６と対向する位置に検査チップ２０２を移動させる。その後、分注手段２０６が第２収容部２１６で吸引した液体試料を測定面用開口２１２の金属膜４０上に排出する。ここで、金属膜４０上には、一次抗体が固定されているため、液体試料中の蛍光物質で標識された被検出物質は一次抗体と結合し金属膜上に固定される。
【００９０】
液体試料を金属膜４０上に排出したら、図１２（Ｇ）に示すように、検査チップ移動手段２０４により、測定面用開口２１２が光検出手段１８と対向する位置（つまり、励起光がプリズム３８と金属膜４０との境界面に入射される位置）に検査チップ２０２を移動させる。その後、光源１２から励起光を射出させ、金属膜４０上に増強電場を発生させ、標識二次抗体を含み、被検出物質が蛍光物質により標識されている液体試料８２で覆われた金属膜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。
【００９１】
このようにして、取得した検出信号Ｐ０及び検出信号Ｐを用いて、上述のセンシング装置１０と同様に、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。
【００９２】
以上より、センシング装置２００に示すように、分注手段により、金属膜上に標識二次抗体を含まない液体試料８２を滴下し、検出信号を取得した後、標識二次抗体を含む液体試料８２を滴下し、検出信号を取得することでも、ノイズを好適に除去することができ、高精度に被検出物質を検出することができる。
【００９３】
ここで、上述のセンシング装置２００を用いた物質検出方法では、検出信号Ｐを検出する際に、一次抗体と結合していない標識二次抗体を除去するため、測定面用開口に保持されている液体試料を一部除去してもよい。また、検査チップの基板上に一次抗体と結合していない標識二次抗体を排出するための廃液収容部を設けてもよい。
【００９４】
なお、標識二次抗体が含まれないようにバックグラウンドの信号を検出できるため、本実施形態のように、バックグラウンドの信号を取得した後、液体試料と標識二次抗体とを混合（攪拌）させることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、先に第２収容部で液体試料と標識二次抗体とを攪拌させた後、第１収容部の標識二次抗体が含まれないよう液体試料を測定面用開口に排出し、検出信号を取得してもよい。
【００９５】
また、本発明は、上記センシング装置１０またはセンシング装置２００を用いた物質検出方法に限定されず、標識二次抗体を含まない液体試料８２で金属膜を覆った状態で、検出信号を取得した後、標識二次抗体を含む液体試料８２で金属膜を覆った状態で検出信号を取得すれば、その液滴の滴下方法、検査チップの構成等を特に限定されない。
【００９６】
以上、本発明に係る検査チップ、これを用い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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
また、上述した実施形態では、いずれも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、試料に被検出物質が含有されるが否か（つまり、試料の中に被検出物質があるか否か）を検出してもよい。
【０１００】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の検査チップを用いる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】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】（Ａ）は、本発明の検査チップの他の一例を示す上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、図６に示す検査チップでの液体試料の流れを示す説明図である。
【図８】本発明の検査チップの他の一例を示す上面図である。
【図９】本発明の検査チップの他の一例を示す上面図である。
【図１０】本発明のセンシング装置の他の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】（Ａ）は、図１０に示すセンシング装置に用いる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線断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｇ）は、それぞれ図１０に示すセンシング装置による物質検出方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０ センシング装置
１２ 光源
１４ 入射光光学系
１６、１３０、１４０、１５０、２０２ 検査チップ
１７ 検査チップ支持手段
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、１３１、１４１、１５１、２１０ 基板
４４ 透明カバー
４５、１３２、１４２、１５２ 流路
４６、１３３、１４３、１５３ 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
１０２、１３４、１４４、１５４ 第１分岐流路
１０４、１３６、１４６、１５６ 第２分岐流路
１０６ 第１開閉弁
１０８ 第２開閉弁
１３８ 凹凸部
１４８ 細線部
２０４ 検査チップ移動手段
２０６ 分注手段
２１２ 測定面用開口
２１４ 第１収容部
２１６ 第２収容部
２１８ 検査チップ支持部
２２０ 駆動機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体試料に含まれる被検出物質を蛍光物質により標識し、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により前記蛍光物質の蛍光を増強させて被検出物質を検出するセンシング装置に用いる検査チップであって、
プリズムと、
前記プリズムの一表面に形成され、前記被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜と、
前記プリズムの一面上に配置され、始端部から終端部に前記液体試料を伝搬させることで前記液体試料を前記金属膜に供給する流路が形成された流路基板とを有し、
前記流路は、前記始端部と前記金属膜の間の一点から前記金属膜との接触位置までの区間が、第１分岐流路と、前記蛍光物質により標識され、前記被検出物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質が載置されている領域を備える第２分岐流路とに分岐され、前記第１分岐流路を伝播した前記液体試料を前記金属膜に到達させた後に、前記第２分岐流路を伝播した前記液体試料を前記金属膜に到達させることを特徴とする検査チップ。
【請求項２】
前記流路基板は、前記第１分岐流路内の前記液体試料の流通を制御する第１制御弁と、前記第２分岐流路内の前記液体試料の流通を制御する第２制御弁とを有する請求項１に記載の検査チップ。
【請求項３】
前記流路は、前記第２分岐流路が前記第１分岐流路よりも前記液体試料の伝搬時間が長い請求項１に記載の検査チップ。
【請求項４】
前記第２分岐流路は、凹凸形状を有する請求項３に記載の検査チップ。
【請求項５】
前記第２分岐流路は、前記始端から前記金属膜との接触部までの間の一部に他の領域よりも幅が狭くなる領域がある請求項３または４に記載の検査チップ。
【請求項６】
前記第２分岐流路は、前記第１分岐流路よりも流路長が長い請求項３に記載の検査チップ。
【請求項７】
前記第１分岐流路と第２分岐流路との境界に撥水性部材が配置されている請求項３〜６のいずれかに記載の検査チップ。
【請求項８】
前記増強場は、表面プラズモン共鳴により増強させた増強電場である請求項１〜７のいずれかに記載の検査チップ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の検査チップと、
前記検査チップを支持する検査チップ支持手段と、
光を射出する光源と、
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入射光光学系と、
前記金属膜の前記プリズム側とは反対側の面に対向して配置され、前記金属膜近傍で発生した光を検出する光検出手段とを有することを特徴とするセンシング装置。
【請求項１０】
前記光検出手段は、前記第１分岐流路のみから前記液体試料が供給された前記金属膜の表面から射出される光を検出した後、前記第２分岐流路から前記液体試料が供給された前記金属膜の表面から射出される光を検出する請求項９に記載のセンシング装置。
【請求項１１】
液体試料に含まれる被検出物質を蛍光物質により標識し、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により前記蛍光物質の蛍光を増強させて検出するセンシング装置であって、
光を射出する光源と、
プリズムと、
前記プリズムの一表面に形成され、前記被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜と、
前記金属膜上に滴下された前記液体試料を前記金属膜上に保持する試料保持部と、
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入射光光学系と、
前記金属膜の前記プリズム側とは反対側の面に対向して配置され、前記金属膜近傍で発生した光を検出する光検出手段と、
前記液体試料を収容する第１収容部と、
蛍光物質により標識され、かつ、前記測定対称物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質を収容する第２収容部と、
前記液体試料を前記金属膜上に分注する分注手段と、
前記分注手段による前記液体試料の分注位置および前記光検出手段による前記金属膜の表面から射出される光の検出の順序を決定する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記分注手段により前記第１収容部に収容されている前記液体試料を前記金属膜上に分注させ、前記光検出手段により前記第１収容部の前記液体試料が分注された前記金属膜の表面から射出される光を検出させた後、
前記分注手段により前記液体試料を前記第２収容部に分注させ、前記液体試料と前記第２の特異点結合物質とを混合させ、混合した液体を前記金属膜上に分注させ、前記光検出手段により液体が分注された前記金属膜の表面から射出される光を検出させることを特徴とするセンシング装置。
【請求項１２】
前記増強場は、表面プラズモン共鳴により増強させた増強電場である請求項１１に記載のセンシング装置。
【請求項１３】
前記光検出手段の検出結果に基づいて、前記試料内の前記被検出物質の濃度を算出する算出手段を有する請求項９〜１２のいずれかに記載のセンシング装置。
【請求項１４】
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第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜に、蛍光物質により標識された被検出物質を含む液体試料を接触させ、前記液体試料が接触されている前記金属膜に前記液体試料が接している面とは反対側の面から光を照射して増強場を発生させ、前記増強場が発生した状態の金属膜近傍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、
前記蛍光物質に標識されていない液体試料を前記金属膜に接触させる第１液体試料供給ステップと、
蛍光物質に標識されていない液体試料を接触させた状態で、前記金属面に光を照射して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検出する第１光検出ステップと、
前記液体試料に、蛍光物質により標識され、前記被検出物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質を混合し、前記被検出物質と前記第２の特異的結合物質とを結合させ、前記被検出物質を前記蛍光物質により標識する混合ステップと、
前記混合ステップで生成された、前記蛍光物質により標識された前記被検出物質を含有する前記液体試料を前記金属膜上に接触させる第２液体試料供給ステップと、
前記蛍光物質により標識された前記被検出物質を含有する前記液体試料を前記金属膜上に接触させた状態で、前記金属膜に光を照射して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検出する第２光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１５】
さらに、前記第１光検出ステップで検出した検出値と、前記第２光検出ステップで検出した検出値との差分に基づいて、前記液体試料内の前記被検出物質の濃度を算出する算出ステップを有する請求項１４に記載の物質検出方法。
【請求項１６】
前記増強場は、表面プラズモン共鳴により増強させた増強電場である請求項１３または１４に記載の検査チップ。
【請求項１】
液体試料に含まれる被検出物質を蛍光物質により標識し、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により前記蛍光物質の蛍光を増強させて被検出物質を検出するセンシング装置に用いる検査チップであって、
プリズムと、
前記プリズムの一表面に形成され、前記被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜と、
前記プリズムの一面上に配置され、始端部から終端部に前記液体試料を伝搬させることで前記液体試料を前記金属膜に供給する流路が形成された流路基板とを有し、
前記流路は、前記始端部と前記金属膜の間の一点から前記金属膜との接触位置までの区間が、第１分岐流路と、前記蛍光物質により標識され、前記被検出物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質が載置されている領域を備える第２分岐流路とに分岐され、前記第１分岐流路を伝播した前記液体試料を前記金属膜に到達させた後に、前記第２分岐流路を伝播した前記液体試料を前記金属膜に到達させることを特徴とする検査チップ。
【請求項２】
前記流路基板は、前記第１分岐流路内の前記液体試料の流通を制御する第１制御弁と、前記第２分岐流路内の前記液体試料の流通を制御する第２制御弁とを有する請求項１に記載の検査チップ。
【請求項３】
前記流路は、前記第２分岐流路が前記第１分岐流路よりも前記液体試料の伝搬時間が長い請求項１に記載の検査チップ。
【請求項４】
前記第２分岐流路は、凹凸形状を有する請求項３に記載の検査チップ。
【請求項５】
前記第２分岐流路は、前記始端から前記金属膜との接触部までの間の一部に他の領域よりも幅が狭くなる領域がある請求項３または４に記載の検査チップ。
【請求項６】
前記第２分岐流路は、前記第１分岐流路よりも流路長が長い請求項３に記載の検査チップ。
【請求項７】
前記第１分岐流路と第２分岐流路との境界に撥水性部材が配置されている請求項３〜６のいずれかに記載の検査チップ。
【請求項８】
前記増強場は、表面プラズモン共鳴により増強させた増強電場である請求項１〜７のいずれかに記載の検査チップ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の検査チップと、
前記検査チップを支持する検査チップ支持手段と、
光を射出する光源と、
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入射光光学系と、
前記金属膜の前記プリズム側とは反対側の面に対向して配置され、前記金属膜近傍で発生した光を検出する光検出手段とを有することを特徴とするセンシング装置。
【請求項１０】
前記光検出手段は、前記第１分岐流路のみから前記液体試料が供給された前記金属膜の表面から射出される光を検出した後、前記第２分岐流路から前記液体試料が供給された前記金属膜の表面から射出される光を検出する請求項９に記載のセンシング装置。
【請求項１１】
液体試料に含まれる被検出物質を蛍光物質により標識し、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により前記蛍光物質の蛍光を増強させて検出するセンシング装置であって、
光を射出する光源と、
プリズムと、
前記プリズムの一表面に形成され、前記被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜と、
前記金属膜上に滴下された前記液体試料を前記金属膜上に保持する試料保持部と、
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入射光光学系と、
前記金属膜の前記プリズム側とは反対側の面に対向して配置され、前記金属膜近傍で発生した光を検出する光検出手段と、
前記液体試料を収容する第１収容部と、
蛍光物質により標識され、かつ、前記測定対称物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質を収容する第２収容部と、
前記液体試料を前記金属膜上に分注する分注手段と、
前記分注手段による前記液体試料の分注位置および前記光検出手段による前記金属膜の表面から射出される光の検出の順序を決定する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記分注手段により前記第１収容部に収容されている前記液体試料を前記金属膜上に分注させ、前記光検出手段により前記第１収容部の前記液体試料が分注された前記金属膜の表面から射出される光を検出させた後、
前記分注手段により前記液体試料を前記第２収容部に分注させ、前記液体試料と前記第２の特異点結合物質とを混合させ、混合した液体を前記金属膜上に分注させ、前記光検出手段により液体が分注された前記金属膜の表面から射出される光を検出させることを特徴とするセンシング装置。
【請求項１２】
前記増強場は、表面プラズモン共鳴により増強させた増強電場である請求項１１に記載のセンシング装置。
【請求項１３】
前記光検出手段の検出結果に基づいて、前記試料内の前記被検出物質の濃度を算出する算出手段を有する請求項９〜１２のいずれかに記載のセンシング装置。
【請求項１４】
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第１の特異的結合物質が表面に配置された金属膜に、蛍光物質により標識された被検出物質を含む液体試料を接触させ、前記液体試料が接触されている前記金属膜に前記液体試料が接している面とは反対側の面から光を照射して増強場を発生させ、前記増強場が発生した状態の金属膜近傍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、
前記蛍光物質に標識されていない液体試料を前記金属膜に接触させる第１液体試料供給ステップと、
蛍光物質に標識されていない液体試料を接触させた状態で、前記金属面に光を照射して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検出する第１光検出ステップと、
前記液体試料に、蛍光物質により標識され、前記被検出物質と特異的に結合する第２の特異的結合物質を混合し、前記被検出物質と前記第２の特異的結合物質とを結合させ、前記被検出物質を前記蛍光物質により標識する混合ステップと、
前記混合ステップで生成された、前記蛍光物質により標識された前記被検出物質を含有する前記液体試料を前記金属膜上に接触させる第２液体試料供給ステップと、
前記蛍光物質により標識された前記被検出物質を含有する前記液体試料を前記金属膜上に接触させた状態で、前記金属膜に光を照射して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検出する第２光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１５】
さらに、前記第１光検出ステップで検出した検出値と、前記第２光検出ステップで検出した検出値との差分に基づいて、前記液体試料内の前記被検出物質の濃度を算出する算出ステップを有する請求項１４に記載の物質検出方法。
【請求項１６】
前記増強場は、表面プラズモン共鳴により増強させた増強電場である請求項１３または１４に記載の検査チップ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２０４５０９（Ｐ２００９−２０４５０９Ａ）
【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２００８−４８１１９（Ｐ２００８−４８１１９）
【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）】
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