表面プラズモン共鳴現象測定装置および測定方法
【課題】 複数の試料を同時に分析することができ、しかも、測定前の調整を簡易化することのできる表面プラズモン共鳴現象測定装置を提供する。
【解決手段】 表面プラズモン共鳴現象測定装置１は、Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを放射するラインレーザー光源２と、ラインレーザーのライン方向と交差する層方向を有する複数の層１０に多層化されたプリズム３を備える。ライン方向に広がるラインレーザーの各部分がプリズム３の各層１０にそれぞれ入射されることによって、複数本のラインレーザーの各々が複数の測定用レーザーに分割される。プリズムの各層１０の反射面に形成された金属膜１３上に、複数の測定セル１４を設け、その金属膜１３上で測定用レーザーを反射させて、測定セル１４で発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光を検出する。
【解決手段】 表面プラズモン共鳴現象測定装置１は、Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを放射するラインレーザー光源２と、ラインレーザーのライン方向と交差する層方向を有する複数の層１０に多層化されたプリズム３を備える。ライン方向に広がるラインレーザーの各部分がプリズム３の各層１０にそれぞれ入射されることによって、複数本のラインレーザーの各々が複数の測定用レーザーに分割される。プリズムの各層１０の反射面に形成された金属膜１３上に、複数の測定セル１４を設け、その金属膜１３上で測定用レーザーを反射させて、測定セル１４で発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の試料を同時に分析する機能（マルチチャンネル多点計測機能）を備えた表面プラズモン共鳴現象測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面プラズモン共鳴現象（ＳＰＲ）測定装置は、食品の安全性や環境モニタリング、また、危険物や麻薬の高感度検出を可能とするものであり、環境保全分野、医療分野、農業、畜産、食品産業分野など、多くの分野への応用が期待されている。
【０００３】
従来のＳＰＲ測定装置は、１度に測定できるサンプル数が少なく、測定効率が悪かった。また、ＳＰＲ測定装置のサイズが大きく重量も重いため、測定現場に装置を持参して、測定結果をその場で得ることは困難であった。
【０００４】
近年になって、携帯型のＳＰＲ測定装置の開発が進められてきた。例えば、ＳＰＲ測定装置を小型化してオンサイトで計測できるようにするために、光源から放射される光をシリンドリカルレンズで線焦点を結ばせると共に、プリズムとガラス基板で作製したセンサーに入射させ、プリズムから反射させた光をリニアＣＣＤ受光素子で計測する携帯型のＳＰＲ測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この測定装置も１度に測定できるサンプル数が１点であり、測定効率が悪い。
【０００５】
携帯型のＳＰＲ測定装置の利用例として、環境や農作物などへの汚染物資の現場計測が挙げられているが、農場等のオンサイトで簡便にリアルタイム計測するためには、１度に多数の試料を分析できる機能（マルチチャンネル多点計測機能）が求められる。
【０００６】
ＳＰＲ測定装置をマルチチャンネル化する方法として、光源からの光をビームスプリッターで２光路に分けた後、プリズムで構成されるＳＰＲセンサーの定められた２点にあて、表面プラズモン共鳴現象によって生じた光の減少を２つの独立した光検出器で検出後、検出信号を各々増幅する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、別の方法として、プリズムの反射光を光分割ミラーで２光路に分けて光検出器で検出する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、これらの方法では、光路の分割が１次的（線状）であり、１度に測定できる試料数が２点程度に限られているので、飛躍的な測定効率の向上が困難である。
【０００７】
そこで、光源からの一本のレーザービームを、複数本（ｍ×ｎ本）のレーザービームに分割するビームスプリッターを用いる方法も提案されている（例えば、特許文献４参照）。この方法によれば、ビームスプリッターによって、一本のレーザービーム（点レーザー）を任意の本数（ｍ×ｎ本）に分けることができ、一度に測定できる試料数を飛躍的に増加させることができ、測定効率を向上させることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３３５６２１２号
【特許文献２】特許第３４６２１７９号
【特許文献３】特許第４０７６９６２号
【特許文献４】特許第３８９０３６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来のようにビームスプリッターを用いた方法では、複数の試料を同時に分析することはできるものの、複数本の点レーザー（レーザービーム）ごとに、すなわち、複数の「点ごと」に、測定前の調整（レーザーの照射位置の調整など）を行う必要があり、測定前の調整をするのに多大な手間と時間がかかる。
【００１０】
例えば、一つの点レーザーについて調整を行うときには、まず、光源の位置を調整してビームスプリッターに入射する光が垂直で中心を通るようにする（手順１）。次にビームスプリッターを調整して、プリズムに入射する角度及び測定セルに入射する位置に調節する（手順２）。上記の手順１と手順２を数回繰り返し調整を行い、最後に検出器の位置を調整し、金属膜で反射しプリズムより放射される光を垂直に受光できるように調節する。そして、ｍ×ｎ本の点レーザーの調整を行うためには、このような調整作業をｍ×ｎ回も行う必要があった。
【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、複数の試料を同時に分析することができ、しかも、測定前の調整を簡易化することのできる表面プラズモン共鳴現象測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置は、Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを放射するラインレーザー光源と、前記ラインレーザーのライン方向と交差する層方向を有する複数の層に多層化されたプリズムであって、前記ライン方向に広がる前記ラインレーザーの各部分が前記プリズムの各層にそれぞれ入射されることによって、前記複数本のラインレーザーの各々を複数の測定用レーザーに分割するプリズムと、前記測定用レーザーを反射するための前記プリズムの各層の反射面に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された複数の測定セルを有するセンサーと、前記測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光を検出する検出器と、を備えている。
【００１３】
これにより、ラインレーザー光源から、Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行な複数本のラインレーザーが放射され、その複数本のラインレーザーの各々が、複数の層に多層化されたプリズムによって、複数の測定用レーザーに分割される。この場合、プリズムの各層の層方向（層が広がる方向、平面方向）は、ラインレーザーのライン方向と交差しており、ライン方向に広がるラインレーザーの各部分がプリズムの各層にそれぞれ入射されることによって、ラインレーザーが複数の部分（複数の測定用レーザー）に分割される。したがって、プリズムの各層の厚さや層の数を変える（層の厚さや層の数が異なる別のプリズムに交換する）ことにより、測定用レーザーの照射範囲や数を簡単に調整（増減）することができる。そして、この複数の測定用レーザーが、プリズムの金属膜上で反射される。金属膜上には、複数の測定セルが設けられており、測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光が、検出器で検出される。
【００１４】
このように、本発明では、ラインレーザー（レーザー光の断面がライン状のレーザー）を光源として用い、そのラインレーザーを多層化プリズムで分割した各部分を測定用レーザーとして用いているので、測定前の調整（測定用レーザーの照射位置の調整など）を行う場合には、ラインレーザーごとに調整すれば済む。したがって、従来のように複数本の点レーザー（レーザー光の断面が点状のレーザー）を用いる場合には、複数の「点ごとに」個々に調整する必要があったに比べて、本発明では、複数の測定用レーザーの照射位置等を「ラインごとに」まとめて調整することができ、測定前の調整を大幅に簡易化することができる。このようにして、ＳＰＲ法によるマルチチャンネル多点計測を実現することができ、一度に多くの試料を測定することが可能になる。したがって、測定効率を向上させることができ、装置を小型化することも可能になる。
【００１５】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記ラインレーザー光源は、１本のレーザービームを放射するレーザービーム光源と、前記１本のレーザービームを、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がる１本のラインレーザーに変換する第１光学系と、を備え、前記レーザービーム光源と前記第１光学系を複数並べて配置することにより、互いに平行なライン方向に広がる前記複数本のラインレーザーを放射してもよい。
【００１６】
これにより、レーザービーム光源と第１光学系を複数並べて配置することによって、ラインレーザー光源を構成することができる。すなわち、レーザービーム光源から放射されたレーザービームは、第１光学系によって、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がる１本のラインレーザーに変換される。そして、このようなレーザービーム光源と第１光学系を複数並べて配置することによって、互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを得ることができる。
【００１７】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記ラインレーザー光源は、１本のレーザービームを放射するレーザービーム光源と、前記１本のレーザービームを、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がるシングルラインレーザーに変換する第１光学系と、前記シングルラインレーザーを、互いに平行なライン方向に広がる前記複数本のラインレーザーに変換する第２光学系と、を備えてもよい。
【００１８】
これにより、レーザービーム光源と第１光学系と第２光学系によって、ラインレーザー光源を構成することができる。すなわち、レーザービーム光源から放射されたレーザービームが、第１光学系によって、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がるシングルラインレーザーに変換され、このシングルラインレーザーが、第２光学系によって、互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーに変換される。このようにして、互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを得ることができる。
【００１９】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記第２光学系は、直方体の対角面に沿って設けられた半透明金属膜を有し、前記第２光学系への入射光を前記半透明金属膜によって透過光と反射光に変換する第１光学ユニットと、直方体の対角面に沿って設けられた金属膜を有し、前記第１光学ユニットからの前記透過光を前記金属膜によって反射光に変換する第２光学ユニットと、を備えてもよい。
【００２０】
これにより、第２光学系に入射されたレーザー光（入射光）が、第１光学ユニットの半透明金属膜によって透過光と反射光に変換され、この透過光が、第２光学ユニットの金属膜によって反射光に変換される。このようにして、第２光学系では、１本のレーザー光（第２光学系への入射光）を２本のレーザー光（第１光学ユニットおよび第２光学ユニットからの反射光）に分けることができる。
【００２１】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記第１光学ユニットからの前記透過光の光量は、前記第２光学系への入射光の光量の４５％〜５５％であり、前記第１光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第２光学系への入射光の光量の５５％〜４５％であり、前記第２光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第１光学ユニットからの前記透過光の光量の９０％〜１００％であってもよい。
【００２２】
これにより、第２光学系で、１本のレーザー光（第２光学系への入射光）を２本のレーザー光（第１光学ユニットおよび第２光学ユニットからの反射光）に分けたときに、２本のレーザー光（第１光学ユニットおよび第２光学ユニットからの反射光）の光強度が同程度になる。このように、同程度の光強度をもったレーザー光を比較的簡単に作ることができる。
【００２３】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記第２光学系は、さらに、直方体の対角面に沿って設けられた半透明金属膜を有し、前記第１光学ユニットまたは前記第２光学ユニットからの前記反射光を前記半透明金属膜によって透過光と反射光に変換する第３光学ユニットと、直方体の対角面に沿って設けられた金属膜を有し、前記第３光学ユニットからの前記反射光を前記金属膜によって反射光に変換する第４光学ユニットと、を備えてもよい。
【００２４】
これにより、第２光学系に入射されたレーザー光（入射光）が、上述のように、二つの反射光（第１光学ユニットおよび第２光学ユニットからの反射光）に分けられた後、さらに、その反射光が、第３光学ユニットの半透明金属膜によって透過光と反射光に変換され、この反射光が、第４光学ユニットの金属膜によって反射光に変換される。このようにして、第２光学系では、１本のレーザー光（入射光）から分けられたレーザー光（第１光学ユニットまたは第２光学ユニットからの反射光）を、さらに２本のレーザー光（第３光学ユニットからの透過光および第４光学ユニットからの反射光）に分けることができる。
【００２５】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記第３光学ユニットからの前記透過光の光量は、前記第１光学ユニットまたは前記第２光学ユニットからの前記反射光の光量の４５％〜５５％であり、前記第３光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第１光学ユニットまたは前記第２光学ユニットからの前記反射光の光量の５５％〜４５％であり、前記第４光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第３光学ユニットからの前記反射光の光量の９０％〜１００％であってもよい。
【００２６】
これにより、第２光学系で、１本のレーザー光（入射光）から分けられたレーザー光（第１光学ユニットまたは第２光学ユニットからの反射光）を、さらに２本のレーザー光（第３光学ユニットからの透過光および第４光学ユニットからの反射光）に分けたときに、その２本のレーザー光（第３光学ユニットからの透過光および第４光学ユニットからの反射光）の光強度が同程度になる。このように、同程度の光強度をもったレーザー光を比較的簡単に作ることができる。
【００２７】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記第１光学系は、前記１本のレーザービームを、前記Ｐ偏光方向と平行なライン方向で略均一な光強度を持った前記シングルラインレーザーに変換するレーザーラインジェネレーターレンズを備えてもよい。
【００２８】
これにより、第１光学系で、レーザーラインジェネレーターレンズを用いることによって、１本のレーザービームから、Ｐ偏光方向と平行なライン方向で略均一な光強度を持ったシングルラインレーザーを得ることができる。すなわち、シンリンドリカルレンズを用いた場合のようなガウス分布を持たず、全体に対して略均一の光強度を持つようなシングルラインレーザーを得ることができる。
【００２９】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記検出器は、複数のリニアＣＣＤ受光素子で構成されており、前記プリズムの各層と前記複数のリニアＣＣＤ受光素子の各々は、光ファイバーケーブルによって接続されており、各リニアＣＣＤ受光素子は、前記光ファイバーケーブルを介して、前記プリズムの各層の前記測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光をそれぞれ検出してもよい。
【００３０】
これにより、検出器が、リニアＣＣＤ受光素子で構成されているので、受光面積を大きくとることができ、受光のための調整（検出器で反射光を受光する受光位置の調整など）が不要となる。しかも、各リニアＣＣＤ受光素子が、光ファイバーケーブルを介して、プリズムの各層からの反射光（各層の測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象で減光した反射光）を、それぞれ別々に検出できるので、隣り合う層からの反射光によって光の干渉を受けるのを防ぐことができる。また、光ファイバーケーブルを用いているので、検出すべき反射光（表面プラズモン共鳴現象で減光した反射光）が、空気中への拡散によって減光してしまうのを防止することができる。また、フレキシブル性を有する光ファイバーケーブルを用いることによって、リニアＣＣＤ受光素子を、測定対象の反射光の進む方向（延長線上）以外の位置にも自由に配置することができ、装置の内部設計の自由度が上がり、装置の小型化が容易になる。
【００３１】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記センサーの前記測定セルに測定試料を入れていないブランク測定時の測定データに基づいて、前記センサーの前記測定セルに測定試料を入れた試料測定時の測定データの補正を行う補正手段を備えてもよい。
【００３２】
これにより、試料測定時の測定データを、ブランク測定時の測定データに基づいて適切に補正することができるので、より正確な測定結果を得ることができる。
【００３３】
本発明の表面プラズモン共鳴現象測定方法は、Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを放射することと、前記ラインレーザーのライン方向と交差する層方向を有する複数の層に多層化されたプリズムを用いて、前記ライン方向に広がる前記ラインレーザーの各部分を前記プリズムの各層にそれぞれ入射させることによって、前記複数本のラインレーザーの各々を複数の測定用レーザーに分割することと、前記プリズムの各層の反射面に形成された金属膜上に、複数の測定セルを設けることと、前記金属膜で、前記測定用レーザーを反射させることと、前記測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光を検出することと、を含んでいる。
【００３４】
この方法によっても、上記の装置と同様、複数の測定用レーザーの照射位置等を「ラインごとに」まとめて調整することができ、測定前の調整を大幅に簡易化することができる。このようにして、ＳＰＲ法によるマルチチャンネル多点計測を実現することができ、一度に多くの試料を測定することが可能になる。したがって、測定効率を向上させることができ、装置を小型化することも可能になる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、複数の試料を同時に分析することができ、しかも、測定前の調整を簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施の形態における表面プラズモン共鳴現象測定装置の構成図
【図２】レーザーラインジェネレーターレンズ（第１光学系）の説明図
【図３】多層化プリズムの説明図
【図４】多層化プリズムの断面図
【図５】複数の測定セルが設けられたセンサーの説明図
【図６】センサーの一例を示す概略図
【図７】センサーの金属膜で測定用レーザーが反射する様子を示す説明図
【図８】複数のリニアＣＣＤ受光素子を備えた検出器の説明図
【図９】実施例１におけるＳＰＲ強度の差とスクロース濃度の分析結果を示す図
【図１０】実施例２におけるＳＰＲ強度の差とストレプトマイシン濃度の分析結果を示す図
【図１１】本発明の第２の実施の形態における表面プラズモン共鳴現象測定装置の構成図
【図１２】第２光学系の第１光学ユニットと第２光学ユニットの説明図
【図１３】第２光学系の第３光学ユニットと第４光学ユニットの説明図
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、食品の安全性や環境モニタリング、危険物や麻薬の高感度検出等に用いられる携帯型の表面プラズモン共鳴現象測定装置の場合を例示する。
【００３８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置の構成を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置の全体の構成を概略的に示した図である。図１に示すように、表面プラズモン共鳴現象測定装置１（ＳＰＲ測定装置１ともいう）は、ラインレーザー光源２と多層化プリズム３とセンサー４と検出器５を備えている。多層化プリズム３と検出器５は、光ファイバーケーブル６で接続されており、また、検出器５には、コンピューター装置７が接続されている。
【００３９】
図１に示すように、ラインレーザー光源２は、１本のレーザービームを放射するレーザービーム光源８と、レーザービーム光源８の先端に取り付けられるレーザーラインジェネレーターレンズ９を備えている。図２に示すように、レーザービーム光源８からは、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分をもった１本のレーザービームが放射される。レーザーラインジェネレーターレンズ９は、このレーザービーム光源８から放射されたレーザービームを、Ｐ偏光方向と平行なシングルラインレーザー（Ｐ偏光成分の方向と平行な方向に広がったラインレーザー）に変換する。すなわち、レーザーラインジェネレーターレンズ９は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分をもった１本のレーザービームを、Ｐ偏光成分のみをもった１本のラインレーザー（Ｐ偏光とパラレル状のシングルラインレーザー）に変換する。ここでは、ラインレーザーの広がる方向を「ライン方向」と呼ぶこととする。このレーザーラインジェネレーターレンズ９は、１本のレーザービームから変換したシングルラインレーザー（１本のラインレーザー）がライン方向で略均一な光強度を持つという特性を有している。このレーザーラインジェネレーターレンズ９は、本発明の第１光学系に相当する。
【００４０】
本実施の形態のラインレーザー光源２は、図１に示すように、レーザービーム光源８とレーザーラインジェネレーターレンズ９の組（シングルラインレーザー光源ともいえる）を、複数（図１の例では４つ）並べて配置することにより、複数本（図１の例では４本）のラインレーザーＬ１〜Ｌ４を放射できるように構成されている。このラインレーザー光源２から放射される複数本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４のライン方向（ラインレーザーの広がる方向）は、いずれもＰ偏光方向と平行であり、かつ、互いに平行である。なお、図１では、４本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４を放射する場合について例示したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、ラインレーザーの本数は３本以下であってもよく５本以上であってもよい。
【００４１】
図３は、多層化プリズムの構成の説明図であり、また、図４は、多層化プリズムの構成を説明するための断面図である。図３および図４に示すように、本実施の形態の多層化プリズム３は、５つの層１０（第１層〜第５層）に多層化されており、平面視で逆台形形状を有している（図１参照）。そして、図１に示すように、逆台形の左辺（図１における左側の辺）に相当する面（左側面）は、ラインレーザー光源２から放射されたラインレーザーＬ１〜Ｌ４が入射される入射面とされており、逆台形の上辺（図１における上側の辺）に相当する面（上面）は、入射面から入射されたラインレーザーＬ１〜Ｌ４が反射される反射面とされており、逆台形の右辺（図１における右側の辺）に相当する面（右側面）は、反射面で反射したラインレーザーＬ１〜Ｌ４が放射される放射面とされている。
【００４２】
図３に示すように、ラインレーザーＬ１〜Ｌ４は、ライン方向（ラインレーザーの広がる方向）と各層１０の層方向（層が広がる方向）が互いに交差するように、多層化プリズム３に入射される。言い替えると、ラインレーザーＬ１〜Ｌ４が多層化プリズム３に入射することによって、１本のラインレーザーが５つの層１０によって５つの部分（第１層に入射した部分〜第５層に入射した部分）に分割されるようになっている。このように多層化プリズム３によって分割されたラインレーザーＬ１〜Ｌ４の各部分が、測定用レーザーとして使用される。
【００４３】
本実施の形態では、４本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４の各々が多層化プリズム３の５つの層１０によって５つに分割されるので、２０本（＝５×４）の測定用レーザーを得ることができる。なお、図３および図４では、５層構造の多層化プリズム３の場合について例示したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、多層化プリズム３の層数は、４層以下であってもよく６層以上であってもよい。
【００４４】
この多層化プリズム３の各層１０は光学ガラス製であり、例えばＢＫ７などが材料として使用されている。各層１０の端部（周縁部）には接着剤１１が塗布されており、この接着剤１１によって５つの層１０が貼り合わされている（図４参照）。そして、５つの層１０を貼り合わせた状態（接着剤１１が硬化した状態）では、各層１０の間に隙間１２（空気の層）が形成されている。この隙間１２（空気の層）によって、隣り合う層１０の間での光の干渉（例えば、第１層に入射した光と第２層に入射した光との干渉）を抑えることができる。したがって、隣り合う層１０の間での光の干渉の少ない測定用レーザーを得ることができる。
【００４５】
図５は、センサーの説明図である。センサー４は、多層化プリズム３の反射面に形成された金属膜１３（例えば金や銀などの薄膜）と、金属膜１３上に形成された複数の測定セル１４で構成されている。このセンサー４は、多層化プリズム３と一体的に形成されているともいえる。図５では、ｍ行ｎ列の測定セル１４（ｍ×ｎ個の測定セル１４）が、センサー４の金属膜１３上に２次元的に配列されている。
【００４６】
図６および図７を参照しながら、本実施の形態のセンサー４の構成をより具体的に説明する。図６は、センサー４の一例（後述する実施例１、２に用いられるセンサー４の例）を示す概略図であり、図７は、そのセンサー４の金属膜１３で測定用レーザーが反射する様子を示す説明図である。図６および図７の例では、センサー４は、５層構造の多層化プリズム３の反射面上に一体的に形成されている。
【００４７】
図６（ａ）は、センサー４の１つの層（多層化プリズム３の１つの層１０に対応する）の平面図であり、図６（ｂ）は、その側断面図である。図６（ａ）に示すように、センサー４の１つの層には、４つの測定セル１４が形成されている。したがって、センサー全体では、２０個の測定セル１４（５行４列の測定セル１４）が形成されている（図７参照）。本実施の形態では、多層化プリズム３の反射面上に金属膜１３（例えば、金や銀などの薄膜）が蒸着されており、図６（ｂ）に示すように、その金属膜１３上に、４つの孔部１５を有する粘着性シリコンシート１６が貼り付けられている。金属膜１３と粘着性シリコンシート１６は、密着している。４つの孔部１５には、吸湿性マイクロ微粒子（図示せず）が充填されており、この吸湿性マイクロ微粒子には、測定試料が吸着されている。このようにして、センサー４の１つの層につき、４つの測定セル１４が形成されており、センサー全体では、２０（＝５×４）個の測定セル１４が形成されている。
【００４８】
図７は、センサー４の金属膜１３で測定用レーザーが反射する様子を示す説明図である。図７に示すように、本実施の形態では、２０個の測定セル１４（５行４列の測定セル１４）が多層化プリズム３の反射面上に形成されている。そして、この多層化プリズム３に４本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４が入射されると、各ラインレーザーＬ１〜Ｌ４は多層化プリズム３の５つの層１０によって５つの測定用レーザーに分割され、２０本（＝５×４）の測定用レーザーが得られる。２０本の測定用レーザーは、それぞれ２０個の測定セル１４の直下の金属膜１３に照射されるように、それぞれ照射位置が調整されている。そして、これらの測定セル１４に測定用レーザーが入射角θａ（プラズモン共鳴角を含む入射角）で照射されると、各測定セル１４で発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光（表面プラズモン共鳴現象によって各共鳴角が変化した反射光）が反射角θｂで放射される（図１参照）。
【００４９】
ここで、測定用レーザーの照射位置の調整について詳しく説明する。本実施の形態では、まず、１本目の測定用レーザーの設置角度を調整し、ラインレーザーＬ１がプリズム３に入射する角度を調整する。これにより、１本目の測定用レーザーの照射位置（図７における１番左の列の５つの照射位置）が調整される。この調整作業は「ラインごと」にまとめて行うことができる。したがって、２０本（５×４本）の測定用レーザーの調整を行う場合であっても、４回の調整作業を行えば済む。そのため、従来のように「点ごと」に調整を行う場合に比べて、本実施の形態では、照射位置の調整作業に要する手間と時間が大幅に軽減される。例えば、従来のように「点ごと」に調整を行う場合には、２０回の調整作業を行う必要があったのに対して、本実施の形態では「ラインごと」に調整を行えば済むので、４回の調整作業を行えばよく、調整作業に要する手間や時間が５分の１に軽減される。しかも、この場合、レーザービーム光源８と多層化プリズム３との間の光路上には、レーザージェネレーターレンズ９（第１光学系）しか介在していないので、多くの光学系が介在する場合に比べて、測定データの安定性が高い。
【００５０】
図８は、表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光（センサー４の金属膜１３で反射した測定用レーザー）を検出する検出器５の説明図である。この検出器５は、２次元的に配列された複数のリニアＣＣＤ受光素子１７を備えている。図８では、ｎ個分の受光エリアを有するリニアＣＣＤ受光素子１７（１行ｎ列のリニアＣＣＤ受光素子１７）がｍ行並べられており、このようにして、ｍ行ｎ列で２次元的にリニアＣＣＤ受光素子１７が配列されている。例えば、本実施の形態のように２０本の測定用レーザーが用いられる場合には、５行４列のリニアＣＣＤ受光素子１７が用いられる。
【００５１】
各リニアＣＣＤ受光素子１７と多層化プリズム３の各層１０とは光ファイバーケーブル６で接続されている。例えば、本実施の形態では、リニアＣＣＤ受光素子１７と多層化プリズム３が「測定用レーザーごと」に、つまり「多層化プリズム３の層ごと」に光ファイバーケーブル６で接続される。例えば、各リニアＣＣＤ受光素子１７の第１列目に相当する部分（図８における一番左の列の受光エリア）は、５本の光ファイバーケーブル６を介して、多層化プリズム３の各層１０の第１列目の金属膜１３で反射した測定用レーザー（図７における一番左の列の測定セル１４で発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光）を検出する。ここでは、説明を省略するが、第２列目〜第４列目についても、第１列目と同様である。
【００５２】
コンピューター装置７は、図１に示すように、検出器５（リニアＣＣＤ受光素子１７）から得られた測定データ（光学データ）を変換するためのコンバーター１８と、検出器５（リニアＣＣＤ受光素子１７）との通信を行うための通信ドライバ１９を備えている。このコンバーター１８としては、例えば、マルチチャンネル・サンプル／ホールド回路付きのＡ／Ｄコンバーターが使用される。また、このコンピューター装置７は、ＣＰＵ２０とＲＡＭ２１とＲＯＭ２２を備えている。ＲＡＭ２１やＲＯＭ２２には、センサー４の測定セル１４に測定試料を入れていない状態の測定データ（ブランク測定時の測定データ）が記憶される。そして、コンピューター装置７は、このブランク測定時の測定データに基づいて、センサー４の測定セル１４に測定試料を入れた状態の測定データ（試料測定時の測定データ）を補正する機能を備えている。
【００５３】
この機能は、光路の相違によって各測定セル１４への光量が相違するのを補正するためのものである。この補正は、種々の方法で行うことが可能であるが、例えば、試料測定時の測定データの値からブランク測定時の測定データの値を減算することによって行われる。すなわち、「補正後の値＝試料測定時の値−ブランク測定時の値」という補正用の演算処理が、コンピューター装置７のＣＰＵ２０で行われる。このコンピューター装置７は、本発明の補正手段に相当する。
【００５４】
このような本発明の第１の実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１によれば、複数の試料を同時に分析することができ、しかも、測定前の調整を簡易化することができる。
【００５５】
すなわち、本実施の形態では、ラインレーザー光源２から、Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行な複数本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４が放射され、その複数本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４の各々が、複数の層１０に多層化されたプリズム３によって、複数の測定用レーザーに分割される。この場合、プリズム３の各層１０の層方向（層１０が広がる方向、平面方向）は、ラインレーザーＬ１〜Ｌ４のライン方向と交差しており、ライン方向に広がるラインレーザーＬ１〜Ｌ４の各部分がプリズム３の各層１０にそれぞれ入射されることによって、ラインレーザーＬ１〜Ｌ４が複数の部分（複数の測定用レーザー）に分割される。したがって、プリズム３の各層１０の厚さや層１０の数を変える（層の厚さや層の数が異なる別のプリズムに交換する）ことにより、測定用レーザーの照射範囲や数を簡単に調整（増減）することができる。そして、この複数の測定用レーザーが、プリズム３の金属膜１３上で反射される。金属膜１３上には、複数の測定セル１４が設けられており、測定セル１４で発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光が、検出器５で検出される。
【００５６】
このように、本実施の形態では、ラインレーザーＬ１〜Ｌ４（レーザー光の断面がライン状のレーザー）を光源として用い、そのラインレーザーＬ１〜Ｌ４を多層化プリズム３で分割した各部分を測定用レーザーとして用いているので、測定前の調整（測定用レーザーの照射位置の調整など）を行う場合には、ラインレーザーＬ１〜Ｌ４ごとに調整すれば済む。したがって、従来のように複数本の点レーザー（レーザー光の断面が点状のレーザー）を用いる場合には、複数の「点ごとに」個々に調整する必要があったに比べて、本実施の形態では、複数の測定用レーザーの照射位置等を「ラインごとに」まとめて調整することができ、測定前の調整を大幅に簡易化することができる。このようにして、ＳＰＲ法によるマルチチャンネル多点計測を実現することができ、一度に多くの試料を測定することが可能になる。したがって、測定効率を向上させることができ、装置を小型化することも可能になる。
【００５７】
また、本実施の形態では、レーザービーム光源８と第１光学系（レーザーラインジェネレーターレンズ９）を複数並べて配置することによって、ラインレーザー光源２を構成することができる。すなわち、レーザービーム光源８から放射されたレーザービームは、第１光学系によって、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がる１本のラインレーザーに変換される。そして、このようなレーザービーム光源８と第１光学系を複数並べて配置することによって、互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４を得ることができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、第１光学系で、レーザーラインジェネレーターレンズ９を用いることによって、１本のレーザービームから、Ｐ偏光方向と平行なライン方向で略均一な光強度を持ったシングルラインレーザーを得ることができる。すなわち、シンリンドリカルレンズ９を用いた場合のようなガウス分布を持たず、全体に対して略均一の光強度を持つようなシングルラインレーザーを得ることができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、検出器５が、リニアＣＣＤ受光素子１７で構成されているので、受光面積を大きくとることができ、受光のための調整（検出器５で反射光を受光する受光位置の調整など）が不要となる。しかも、各リニアＣＣＤ受光素子１７が、光ファイバーケーブル６を介して、プリズム３の各層１０からの反射光（各層１０の測定セル１４で発生した表面プラズモン共鳴現象で減光した反射光）を、それぞれ別々に検出できるので、隣り合う層１０からの反射光によって光の干渉を受けるのを防ぐことができる。また、光ファイバーケーブル６を用いているので、検出すべき反射光（表面プラズモン共鳴現象で減光した反射光）が、空気中への拡散によって減光してしまうのを防止することができる。また、フレキシブル性を有する光ファイバーケーブル６を用いることによって、リニアＣＣＤ受光素子１７を、測定対象の反射光の進む方向（延長線上）以外の位置にも自由に配置することができ、装置の内部設計の自由度が上がり、装置の小型化が容易になる。
【００６０】
また、本実施の形態では、試料測定時の測定データを、ブランク測定時の測定データに基づいて適切に補正することができるので、より正確な測定結果を得ることができる。
【００６１】
（実施例１）
本実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１を用いて、スクロース濃度の２０チャンネル同時一斉分析をした実施例を以下に示す。
【００６２】
レーザービーム光源８、レーザーラインジェネレーターレンズ９、多層化プリズム３、センサー４、光ファイバーケーブル６、リニアＣＣＤ受光素子１７を含むＳＰＲ測定用の光学系と、コンピューター装置７で実行されるＳＰＲ測定用の計測ソフトウエアを作製して、２０チャンネルセンサーの評価を行った。
【００６３】
レーザービーム光源８からは、波長６７０ｎｍのレーザービームを放射した。多層化プリズム３は、ＢＫ７を材料とした幅３ｍｍ厚の光学ガラスプレートを台形形状に加工したものを５枚用意し、周縁部に接着剤１１を塗布して貼り合わせ、５層構造の多層化プリズム３を作製した。その多層化プリズム３の反射面に、クロムを５ｎｍ蒸着した後、金を４５ｎｍ蒸着して、センサー４の金属膜１３を作製した。
【００６４】
このセンサー４の金属膜１３の上に、粘着性シリコンシート１６（厚さ１ｍｍのサカセ化学製の粘着性シリコンシート）を密着させた。この粘着性シリコンシート１６には、直径１ｍｍの４つの孔部１５が中心間の距離を４．２ｍｍ間隔で設けられており、この４つの孔部１５には、吸湿性マイクロ微粒子（ダイヤポリマー株式会社製 商品名 アクアパール）を一定量充填させた。このようにして、１層について４点の測定セル１４を持ち、全体として（これらを５層として）２０チャンネルの測定セル１４を持つセンサー４を作製した。
【００６５】
ＳＰＲの測定に当たっては、まず、センサー４を所定の位置にセットし、次に１４個のセル（セル番号７〜２０）に濃度の異なるスクロース（約０．５％〜８．０％の濃度になるように調整したスクロース）を順次マイクロピペットで２０μＬ加えた。残りの６個のセル（セル番号１〜６）には参照としての純水と標準液（１．６％、３．２％、４．８％、６．４％、８．０％のスクロース）を同量入れた。ＳＰＲ測定装置１の測定ボタン（図示せず）を押すと、直ちに２０チャンネル同時にＳＰＲ測定が開始され、標準液と純水との差分計測における測定結果が１分後に得られ、コンピューター装置７の画面上に各チャンネルの参照とのＳＰＲ強度の差及び測定対象の濃度が表示された。
【００６６】
図９は、コンピューター装置７の画面上の表示内容の一部であり、セル番号２〜６の標準液の測定結果が丸印で示されている。この測定結果（標準液の測定結果）から、横軸「スクロース濃度」をｘとし、縦軸「ＳＲＲ強度差」をｙとすると、「ｙ＝２６６．１４ｘ−１８７．４５」という分析結果が得られた。図９では、この分析結果が直線のグラフで示されている。
【００６７】
【表１】
【００６８】
表１には、セル番号１〜２０の測定結果（差分ＳＰＲ強度）と、セル番号７〜２０のスクロース濃度の推定値（図９の標準液の分析結果のグラフから求めた推定値）が示されている。これらのＳＰＲ情報は濃度情報と極めてよく一致しており（Ｒ２＝０．９９７７）、したがって、本実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１の有用性は明らかである。
【００６９】
（実施例２）
また、本実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１の免疫計測への適用の可能性を明らかにするために、ストレプトマイシンとストレプトマイシン抗体を使用して抗原抗体反応に基づく２０チャンネル免疫センサーの検証を行った。スクロースの替わりにストレプトマイシンを使用した以外は、実施例１と同様に測定を行った。その結果、以下のように、スクロースの場合と同様の結果が得られ、本発明は免疫計測への応用もできることが明らかになった。
【００７０】
すなわち、ＳＰＲの測定に当たっては、まず、センサー４を所定の位置にセットし、次に１４個のセル（セル番号７〜２０）に濃度の異なるストレプトマイシン（約２ｐｐｂ〜１００ｐｐｂの濃度になるように調整したストレプトマイシン）を順次マイクロピペットで２０μＬ加えた。残りの６個のセル（セル番号１〜６）には参照としての純水と標準液（１０ｐｐｂ、２０ｐｐｂ、５０ｐｐｂ、８０ｐｐｂ、１００ｐｐｂのストレプトマイシン）を同量入れた。ＳＰＲ測定装置１の測定ボタン（図示せず）を押すと、直ちに２０チャンネル同時にＳＰＲ測定が開始され、標準液と純水との差分計測における測定結果が１分後に得られ、コンピューター装置７の画面上に各チャンネルの参照とのＳＰＲ強度の差及び測定対象の濃度が表示された。
【００７１】
図１０は、コンピューター装置７の画面上の表示内容の一部であり、セル番号２〜６の標準液の測定結果が丸印で示されている。この測定結果（標準液の測定結果）から、横軸「ストレプトマイシン濃度」をｘとし、縦軸「ＳＲＲ強度差」をｙとすると、「ｙ＝−０．０６４３ｘ＋２２．６５９」という分析結果が得られた。図１０では、この分析結果が直線のグラフで示されている。
【００７２】
【表２】
【００７３】
表２には、セル番号１〜２０の測定結果（差分ＳＰＲ強度）と、セル番号７〜２０のストレプトマイシン濃度の推定値（図１０の標準液の分析結果のグラフから求めた推定値）が示されている。これらのＳＰＲ情報は濃度情報と極めてよく一致しており（Ｒ２＝０．９６２９）、したがって、本実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１の有用性は明らかである。
【００７４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１について説明する。ここでは、第２の実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００７５】
図１１は、本実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１の全体の構成を概略的に示した図である。図１１に示すように、本実施の形態のラインレーザー光源２は、１本のレーザービームを放射するレーザービーム光源８と、レーザービーム光源８の先端に取り付けられるレーザーラインジェネレーターレンズ９と、レーザーラインジェネレーターレンズ９の先端に取り付けられるビームスプリッター２３を備えている。
【００７６】
レーザービーム光源８とレーザーラインジェネレーターレンズ９の構成は、第１の実施の形態と同様であり、レーザービーム光源８からは、１本のレーザービームが放射され、レーザーラインジェネレーターレンズ９によって、この１本のレーザービームが、Ｐ偏光方向と平行なシングルラインレーザー（Ｐ偏光成分の方向と平行な方向に広がったラインレーザー）に変換される。
【００７７】
本実施の形態では、レーザービーム光源８とレーザーラインジェネレーターレンズ９の組（シングルラインレーザー光源ともいえる）を１つしか備えておらず、レーザーラインジェネレーターレンズ９から放射されるシングルラインレーザーを、ビームスプリッター２３によって、互いに平行な複数本（図１１の例では４本）のラインレーザーＬ１〜Ｌ４に変換している。つまり、ビームスプリッター２３を用いる点が、第１の実施の形態と相違している。このビームスプリッター２３が、本発明の第２光学系に相当する。
【００７８】
以下、ビームスプリッター２３の構成について、図面を参照しながら詳しく説明する。図１１に示すように、ビームスプリッター２３は、２段階のスプリッター部（第１スプリッター部２４および第２スプリッター部２５）を備えている。なお、ここでは、２段階のスプリッター部を備えたビームスプリッター２３の場合について説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、スプリッター部は１段階のみでもよく３段階以上でもよい。
【００７９】
図１２に示すように、第１スプリッター部２４は、２つの光学ユニット（第１光学ユニット２６と第２光学ユニット２８）を備えている。第１光学ユニット２６は、直方体の対角面に沿って設けられた半透明金属膜２７を有している。この半透明金属膜２７は、ハーフミラーとして用いられるものであり、ビームスプリッター２３への入射光（レーザーラインジェネレーターレンズ９からのシングルラインレーザー）を透過光と反射光に変換する。第１光学ユニット２６の半透明金属膜２７（ハーフミラー）は、例えば、単層あるいは多層の誘電体膜などのハイブリッド膜であり、光学的に無偏光の膜で構成される。この半透明金属膜２７は、入射光量の４５％〜５５％を透過光に変換し５５％〜４５％を反射光に変換するものが好ましく、入射光量の４９％〜５１％を透過光に変換し５１％〜４９％を反射光に変換するものがより好ましく、入射光量の５０％を透過光に変換し５０％を反射光に変換するものが最も好ましい。
【００８０】
第２光学ユニット２８は、直方体の対角面に沿って設けられた金属膜２９を有している。この金属膜２９は、ミラーとして用いられるものであり、第１光学ユニット２６からの透過光を反射光に変換する。第２光学ユニット２８の金属膜２９（ミラー）は、例えば、アルミニウム、銀、金などの単層の金属薄膜や、あるいは、これらの金属薄膜に誘電体などの保護膜をコーティングしたハイブリッド膜である。この金属膜２９は、入射光量の９０％〜１００％を反射光に変換するものが好ましく、入射光量の９９％〜１００％を反射光に変換するものがより好ましく、入射光量の１００％を反射光に変換するものが最も好ましい。
【００８１】
図１２の第１光学ユニット２６は、渋谷光学製の誘電体コート並びにマルチＡＲコートが施された３×３×３ｍｍのキューブ型ハーフミラーであり、波長６７０ｎｍ時の入射光（ラインレーザー）が、約５０％ずつ透過および反射される。また、図１２の第２光学ユニット２８は、渋谷光学製のマルチＡＲコートが施された３×３×３ｍｍの直角プリズムであり、波長６７０ｎｍ時の入射光（ラインレーザー）が、約１００％反射される。したがって、図１２の例では、第１スプリッター部２４への入射光（ラインレーザー）の光量を１００％とすると、５０％の光量の２つの反射光（ラインレーザー）が得られることになる。
【００８２】
図１３に示すように、第２スプリッター部２５は、４つの光学ユニット（２つの第３光学ユニット３０と２つの第４光学ユニット３２）を備えている。第３光学ユニット３０は、直方体の対角面に沿って設けられた半透明金属膜３１を有している。この半透明金属膜３１は、ハーフミラーとして用いられるものであり、第２スプリッター部２５への入射光（第１スプリッター部２４からのラインレーザー）を透過光と反射光に変換する。第３光学ユニット３０の半透明金属膜３１（ハーフミラー）は、例えば、単層あるいは多層の誘電体膜などのハイブリッド膜であり、光学的に無偏光の膜で構成される。この半透明金属膜３１は、入射光量の４５％〜５５％を透過光に変換し５５％〜４５％を反射光に変換するものが好ましく、入射光量の４９％〜５１％を透過光に変換し５１％〜４９％を反射光に変換するものがより好ましく、入射光量の５０％を透過光に変換し５０％を反射光に変換するものが最も好ましい。
【００８３】
第４光学ユニット３２は、直方体の対角面に沿って設けられた金属膜３３を有している。この金属膜３３は、ミラーとして用いられるものであり、第３光学ユニット３０からの反射光を反射光に変換する。第４光学ユニット３２の金属膜３３（ミラー）は、例えば、アルミニウム、銀、金などの単層の金属薄膜や、あるいは、これらの金属薄膜に誘電体などの保護膜をコーティングしたハイブリッド膜である。この金属膜３３は、入射光量の９０％〜１００％を反射光に変換するものが好ましく、入射光量の９９％〜１００％を反射光に変換するものがより好ましく、入射光量の１００％を反射光に変換するものが最も好ましい。
【００８４】
図１３の第３光学ユニット３０は、渋谷光学製の誘電体コート並びにマルチＡＲコートが施された３×３×３ｍｍのキューブ型ハーフミラーであり、波長６７０ｎｍ時の入射光（ラインレーザー）が、約５０％ずつ透過および反射される。また、図１３の第４光学ユニット３２は、渋谷光学製のマルチＡＲコートが施された３×３×３ｍｍの直角プリズムであり、波長６７０ｎｍ時の入射光（ラインレーザー）が、約１００％反射される。したがって、図１３の例では、第２スプリッター部２５への入射光の光量を５０％（第１スプリッター部２４への入射光の光量を１００％）とすると、２５％の光量の２つの反射光（ラインレーザー）と２５％の光量の２つの透過光（ラインレーザー）が得られることになる。
【００８５】
このような本発明の第２の実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。すなわち、複数の試料を同時に分析することができ、しかも、測定前の調整を簡易化することができる。
【００８６】
本実施の形態では、レーザービーム光源８と第１光学系と第２光学系によって、ラインレーザー光源２を構成することができる。すなわち、レーザービーム光源８から放射されたレーザービームが、第１光学系によって、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がるシングルラインレーザーに変換され、このシングルラインレーザーが、第２光学系によって、互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４に変換される。このようにして、互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４を得ることができる。
【００８７】
また、本実施の形態では、第２光学系に入射されたレーザー光（入射光）が、第１光学ユニット２６の半透明金属膜２７によって透過光と反射光に変換され、この透過光が、第２光学ユニット２８の金属膜２９によって反射光に変換される。このようにして、第２光学系では、１本のレーザー光（第２光学系への入射光）を２本のレーザー光（第１光学ユニット２６および第２光学ユニット２８からの反射光）に分けることができる。
【００８８】
また、本実施の形態では、第２光学系で、１本のレーザー光（第２光学系への入射光）を２本のレーザー光（第１光学ユニット２６および第２光学ユニット２８からの反射光）に分けたときに、２本のレーザー光（第１光学ユニット２６および第２光学ユニット２８からの反射光）の光強度が同程度になる。このように、同程度の光強度をもったレーザー光を比較的簡単に作ることができる。
【００８９】
また、本実施の形態では、第２光学系に入射されたレーザー光（入射光）が、上述のように、二つの反射光（第１光学ユニット２６および第２光学ユニット２８からの反射光）に分けられた後、さらに、その反射光が、第３光学ユニット３０の半透明金属膜３１によって透過光と反射光に変換され、この反射光が、第４光学ユニット３２の金属膜３３によって反射光に変換される。このようにして、第２光学系では、１本のレーザー光（入射光）から分けられたレーザー光（第１光学ユニット２６または第２光学ユニット２８からの反射光）を、さらに２本のレーザー光（第３光学ユニット３０からの透過光および第４光学ユニット３２からの反射光）に分けることができる。
【００９０】
また、本実施の形態では、第２光学系で、１本のレーザー光（入射光）から分けられたレーザー光（第１光学ユニット２６または第２光学ユニット２８からの反射光）を、さらに２本のレーザー光（第３光学ユニット３０からの透過光および第４光学ユニット３２からの反射光）に分けたときに、その２本のレーザー光（第３光学ユニット３０からの透過光および第４光学ユニット３２からの反射光）の光強度が同程度になる。このように、同程度の光強度をもったレーザー光を比較的簡単に作ることができる。
【００９１】
以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上のとおり、本発明によれば、従来のＳＰＲ測定装置で極めて困難であったパームサイズ（手のひらサイズ）、オンサイト、リアルタイム、マルチチャンネル同時一斉分析が可能となり、多様性を持つＳＰＲ測定分野に新たな展開が開かれたことになった。
【００９３】
なお、上述した実施例においては、本発明の効果を証明するという観点からチャンネル数の少ない２０チャンネルで検証した。しかし、本発明では、入射光同士の干渉が起こらない条件でセンサーを密にすることができるので、微細加工技術を用いてセンサーをマイクロチップ化にすることで更なる多チャンネル化が容易であり、パームサイズの９６穴新規ＥＬＩＳＡ相当品なども簡単に作ることができる。またパームサイズという条件のままプリズムの層数が増えるような場合でも、プリズムの層の厚さを薄くしていくことで、多チャンネル化に対応できるなど、本発明は多チャンネル化に対して多様性がある。この結果、従来多成分同時分析が望まれていた環境、農薬、食品、ドラッグ、遺伝子などの分野で、本発明に基づく新規化学分析機器の今後の活躍が期待でき、有機物から派生する様々な諸問題の効率的な解決に本発明の寄与は明らかで、本発明は多面的な情報に基づいた信頼性を確立する時代である２１世紀における人類の安全と生体サイエンスの草の根的発展に極めて有用であると考えられる。
【符号の説明】
【００９４】
１ 表面プラズモン共鳴現象測定装置（ＳＰＲ測定装置）
２ ラインレーザー光源
３ 多層化プリズム
４ センサー
５ 検出器
６ 光ファイバーケーブル
７ コンピューター装置
８ レーザービーム光源
９ レーザーラインジェネレーターレンズ（第１光学系）
１０ プリズムの層
１１ 接着剤
１２ 隙間（空気の層）
１３ 金属膜
１４ 測定セル
１５ 孔部
１６ 粘着性シリコンシート
１７ リニアＣＣＤ受光素子
１８ コンバーター
１９ 通信ドライバ
２０ ＣＰＵ（補正手段）
２１ ＲＡＭ
２２ ＲＯＭ
２３ ビームスプリッター（第２光学系）
２４ 第１スプリッター部
２５ 第２スプリッター部
２６ 第１光学ユニット
２７ 半透明金属膜
２８ 第２光学ユニット
２９ 金属膜
３０ 第３光学ユニット
３１ 半透明金属膜
３２ 第４光学ユニット
３３ 金属膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の試料を同時に分析する機能（マルチチャンネル多点計測機能）を備えた表面プラズモン共鳴現象測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面プラズモン共鳴現象（ＳＰＲ）測定装置は、食品の安全性や環境モニタリング、また、危険物や麻薬の高感度検出を可能とするものであり、環境保全分野、医療分野、農業、畜産、食品産業分野など、多くの分野への応用が期待されている。
【０００３】
従来のＳＰＲ測定装置は、１度に測定できるサンプル数が少なく、測定効率が悪かった。また、ＳＰＲ測定装置のサイズが大きく重量も重いため、測定現場に装置を持参して、測定結果をその場で得ることは困難であった。
【０００４】
近年になって、携帯型のＳＰＲ測定装置の開発が進められてきた。例えば、ＳＰＲ測定装置を小型化してオンサイトで計測できるようにするために、光源から放射される光をシリンドリカルレンズで線焦点を結ばせると共に、プリズムとガラス基板で作製したセンサーに入射させ、プリズムから反射させた光をリニアＣＣＤ受光素子で計測する携帯型のＳＰＲ測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この測定装置も１度に測定できるサンプル数が１点であり、測定効率が悪い。
【０００５】
携帯型のＳＰＲ測定装置の利用例として、環境や農作物などへの汚染物資の現場計測が挙げられているが、農場等のオンサイトで簡便にリアルタイム計測するためには、１度に多数の試料を分析できる機能（マルチチャンネル多点計測機能）が求められる。
【０００６】
ＳＰＲ測定装置をマルチチャンネル化する方法として、光源からの光をビームスプリッターで２光路に分けた後、プリズムで構成されるＳＰＲセンサーの定められた２点にあて、表面プラズモン共鳴現象によって生じた光の減少を２つの独立した光検出器で検出後、検出信号を各々増幅する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、別の方法として、プリズムの反射光を光分割ミラーで２光路に分けて光検出器で検出する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、これらの方法では、光路の分割が１次的（線状）であり、１度に測定できる試料数が２点程度に限られているので、飛躍的な測定効率の向上が困難である。
【０００７】
そこで、光源からの一本のレーザービームを、複数本（ｍ×ｎ本）のレーザービームに分割するビームスプリッターを用いる方法も提案されている（例えば、特許文献４参照）。この方法によれば、ビームスプリッターによって、一本のレーザービーム（点レーザー）を任意の本数（ｍ×ｎ本）に分けることができ、一度に測定できる試料数を飛躍的に増加させることができ、測定効率を向上させることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３３５６２１２号
【特許文献２】特許第３４６２１７９号
【特許文献３】特許第４０７６９６２号
【特許文献４】特許第３８９０３６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来のようにビームスプリッターを用いた方法では、複数の試料を同時に分析することはできるものの、複数本の点レーザー（レーザービーム）ごとに、すなわち、複数の「点ごと」に、測定前の調整（レーザーの照射位置の調整など）を行う必要があり、測定前の調整をするのに多大な手間と時間がかかる。
【００１０】
例えば、一つの点レーザーについて調整を行うときには、まず、光源の位置を調整してビームスプリッターに入射する光が垂直で中心を通るようにする（手順１）。次にビームスプリッターを調整して、プリズムに入射する角度及び測定セルに入射する位置に調節する（手順２）。上記の手順１と手順２を数回繰り返し調整を行い、最後に検出器の位置を調整し、金属膜で反射しプリズムより放射される光を垂直に受光できるように調節する。そして、ｍ×ｎ本の点レーザーの調整を行うためには、このような調整作業をｍ×ｎ回も行う必要があった。
【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、複数の試料を同時に分析することができ、しかも、測定前の調整を簡易化することのできる表面プラズモン共鳴現象測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置は、Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを放射するラインレーザー光源と、前記ラインレーザーのライン方向と交差する層方向を有する複数の層に多層化されたプリズムであって、前記ライン方向に広がる前記ラインレーザーの各部分が前記プリズムの各層にそれぞれ入射されることによって、前記複数本のラインレーザーの各々を複数の測定用レーザーに分割するプリズムと、前記測定用レーザーを反射するための前記プリズムの各層の反射面に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された複数の測定セルを有するセンサーと、前記測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光を検出する検出器と、を備えている。
【００１３】
これにより、ラインレーザー光源から、Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行な複数本のラインレーザーが放射され、その複数本のラインレーザーの各々が、複数の層に多層化されたプリズムによって、複数の測定用レーザーに分割される。この場合、プリズムの各層の層方向（層が広がる方向、平面方向）は、ラインレーザーのライン方向と交差しており、ライン方向に広がるラインレーザーの各部分がプリズムの各層にそれぞれ入射されることによって、ラインレーザーが複数の部分（複数の測定用レーザー）に分割される。したがって、プリズムの各層の厚さや層の数を変える（層の厚さや層の数が異なる別のプリズムに交換する）ことにより、測定用レーザーの照射範囲や数を簡単に調整（増減）することができる。そして、この複数の測定用レーザーが、プリズムの金属膜上で反射される。金属膜上には、複数の測定セルが設けられており、測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光が、検出器で検出される。
【００１４】
このように、本発明では、ラインレーザー（レーザー光の断面がライン状のレーザー）を光源として用い、そのラインレーザーを多層化プリズムで分割した各部分を測定用レーザーとして用いているので、測定前の調整（測定用レーザーの照射位置の調整など）を行う場合には、ラインレーザーごとに調整すれば済む。したがって、従来のように複数本の点レーザー（レーザー光の断面が点状のレーザー）を用いる場合には、複数の「点ごとに」個々に調整する必要があったに比べて、本発明では、複数の測定用レーザーの照射位置等を「ラインごとに」まとめて調整することができ、測定前の調整を大幅に簡易化することができる。このようにして、ＳＰＲ法によるマルチチャンネル多点計測を実現することができ、一度に多くの試料を測定することが可能になる。したがって、測定効率を向上させることができ、装置を小型化することも可能になる。
【００１５】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記ラインレーザー光源は、１本のレーザービームを放射するレーザービーム光源と、前記１本のレーザービームを、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がる１本のラインレーザーに変換する第１光学系と、を備え、前記レーザービーム光源と前記第１光学系を複数並べて配置することにより、互いに平行なライン方向に広がる前記複数本のラインレーザーを放射してもよい。
【００１６】
これにより、レーザービーム光源と第１光学系を複数並べて配置することによって、ラインレーザー光源を構成することができる。すなわち、レーザービーム光源から放射されたレーザービームは、第１光学系によって、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がる１本のラインレーザーに変換される。そして、このようなレーザービーム光源と第１光学系を複数並べて配置することによって、互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを得ることができる。
【００１７】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記ラインレーザー光源は、１本のレーザービームを放射するレーザービーム光源と、前記１本のレーザービームを、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がるシングルラインレーザーに変換する第１光学系と、前記シングルラインレーザーを、互いに平行なライン方向に広がる前記複数本のラインレーザーに変換する第２光学系と、を備えてもよい。
【００１８】
これにより、レーザービーム光源と第１光学系と第２光学系によって、ラインレーザー光源を構成することができる。すなわち、レーザービーム光源から放射されたレーザービームが、第１光学系によって、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がるシングルラインレーザーに変換され、このシングルラインレーザーが、第２光学系によって、互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーに変換される。このようにして、互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを得ることができる。
【００１９】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記第２光学系は、直方体の対角面に沿って設けられた半透明金属膜を有し、前記第２光学系への入射光を前記半透明金属膜によって透過光と反射光に変換する第１光学ユニットと、直方体の対角面に沿って設けられた金属膜を有し、前記第１光学ユニットからの前記透過光を前記金属膜によって反射光に変換する第２光学ユニットと、を備えてもよい。
【００２０】
これにより、第２光学系に入射されたレーザー光（入射光）が、第１光学ユニットの半透明金属膜によって透過光と反射光に変換され、この透過光が、第２光学ユニットの金属膜によって反射光に変換される。このようにして、第２光学系では、１本のレーザー光（第２光学系への入射光）を２本のレーザー光（第１光学ユニットおよび第２光学ユニットからの反射光）に分けることができる。
【００２１】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記第１光学ユニットからの前記透過光の光量は、前記第２光学系への入射光の光量の４５％〜５５％であり、前記第１光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第２光学系への入射光の光量の５５％〜４５％であり、前記第２光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第１光学ユニットからの前記透過光の光量の９０％〜１００％であってもよい。
【００２２】
これにより、第２光学系で、１本のレーザー光（第２光学系への入射光）を２本のレーザー光（第１光学ユニットおよび第２光学ユニットからの反射光）に分けたときに、２本のレーザー光（第１光学ユニットおよび第２光学ユニットからの反射光）の光強度が同程度になる。このように、同程度の光強度をもったレーザー光を比較的簡単に作ることができる。
【００２３】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記第２光学系は、さらに、直方体の対角面に沿って設けられた半透明金属膜を有し、前記第１光学ユニットまたは前記第２光学ユニットからの前記反射光を前記半透明金属膜によって透過光と反射光に変換する第３光学ユニットと、直方体の対角面に沿って設けられた金属膜を有し、前記第３光学ユニットからの前記反射光を前記金属膜によって反射光に変換する第４光学ユニットと、を備えてもよい。
【００２４】
これにより、第２光学系に入射されたレーザー光（入射光）が、上述のように、二つの反射光（第１光学ユニットおよび第２光学ユニットからの反射光）に分けられた後、さらに、その反射光が、第３光学ユニットの半透明金属膜によって透過光と反射光に変換され、この反射光が、第４光学ユニットの金属膜によって反射光に変換される。このようにして、第２光学系では、１本のレーザー光（入射光）から分けられたレーザー光（第１光学ユニットまたは第２光学ユニットからの反射光）を、さらに２本のレーザー光（第３光学ユニットからの透過光および第４光学ユニットからの反射光）に分けることができる。
【００２５】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記第３光学ユニットからの前記透過光の光量は、前記第１光学ユニットまたは前記第２光学ユニットからの前記反射光の光量の４５％〜５５％であり、前記第３光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第１光学ユニットまたは前記第２光学ユニットからの前記反射光の光量の５５％〜４５％であり、前記第４光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第３光学ユニットからの前記反射光の光量の９０％〜１００％であってもよい。
【００２６】
これにより、第２光学系で、１本のレーザー光（入射光）から分けられたレーザー光（第１光学ユニットまたは第２光学ユニットからの反射光）を、さらに２本のレーザー光（第３光学ユニットからの透過光および第４光学ユニットからの反射光）に分けたときに、その２本のレーザー光（第３光学ユニットからの透過光および第４光学ユニットからの反射光）の光強度が同程度になる。このように、同程度の光強度をもったレーザー光を比較的簡単に作ることができる。
【００２７】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記第１光学系は、前記１本のレーザービームを、前記Ｐ偏光方向と平行なライン方向で略均一な光強度を持った前記シングルラインレーザーに変換するレーザーラインジェネレーターレンズを備えてもよい。
【００２８】
これにより、第１光学系で、レーザーラインジェネレーターレンズを用いることによって、１本のレーザービームから、Ｐ偏光方向と平行なライン方向で略均一な光強度を持ったシングルラインレーザーを得ることができる。すなわち、シンリンドリカルレンズを用いた場合のようなガウス分布を持たず、全体に対して略均一の光強度を持つようなシングルラインレーザーを得ることができる。
【００２９】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記検出器は、複数のリニアＣＣＤ受光素子で構成されており、前記プリズムの各層と前記複数のリニアＣＣＤ受光素子の各々は、光ファイバーケーブルによって接続されており、各リニアＣＣＤ受光素子は、前記光ファイバーケーブルを介して、前記プリズムの各層の前記測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光をそれぞれ検出してもよい。
【００３０】
これにより、検出器が、リニアＣＣＤ受光素子で構成されているので、受光面積を大きくとることができ、受光のための調整（検出器で反射光を受光する受光位置の調整など）が不要となる。しかも、各リニアＣＣＤ受光素子が、光ファイバーケーブルを介して、プリズムの各層からの反射光（各層の測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象で減光した反射光）を、それぞれ別々に検出できるので、隣り合う層からの反射光によって光の干渉を受けるのを防ぐことができる。また、光ファイバーケーブルを用いているので、検出すべき反射光（表面プラズモン共鳴現象で減光した反射光）が、空気中への拡散によって減光してしまうのを防止することができる。また、フレキシブル性を有する光ファイバーケーブルを用いることによって、リニアＣＣＤ受光素子を、測定対象の反射光の進む方向（延長線上）以外の位置にも自由に配置することができ、装置の内部設計の自由度が上がり、装置の小型化が容易になる。
【００３１】
また、本発明の表面プラズモン共鳴現象測定装置では、前記センサーの前記測定セルに測定試料を入れていないブランク測定時の測定データに基づいて、前記センサーの前記測定セルに測定試料を入れた試料測定時の測定データの補正を行う補正手段を備えてもよい。
【００３２】
これにより、試料測定時の測定データを、ブランク測定時の測定データに基づいて適切に補正することができるので、より正確な測定結果を得ることができる。
【００３３】
本発明の表面プラズモン共鳴現象測定方法は、Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを放射することと、前記ラインレーザーのライン方向と交差する層方向を有する複数の層に多層化されたプリズムを用いて、前記ライン方向に広がる前記ラインレーザーの各部分を前記プリズムの各層にそれぞれ入射させることによって、前記複数本のラインレーザーの各々を複数の測定用レーザーに分割することと、前記プリズムの各層の反射面に形成された金属膜上に、複数の測定セルを設けることと、前記金属膜で、前記測定用レーザーを反射させることと、前記測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光を検出することと、を含んでいる。
【００３４】
この方法によっても、上記の装置と同様、複数の測定用レーザーの照射位置等を「ラインごとに」まとめて調整することができ、測定前の調整を大幅に簡易化することができる。このようにして、ＳＰＲ法によるマルチチャンネル多点計測を実現することができ、一度に多くの試料を測定することが可能になる。したがって、測定効率を向上させることができ、装置を小型化することも可能になる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、複数の試料を同時に分析することができ、しかも、測定前の調整を簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施の形態における表面プラズモン共鳴現象測定装置の構成図
【図２】レーザーラインジェネレーターレンズ（第１光学系）の説明図
【図３】多層化プリズムの説明図
【図４】多層化プリズムの断面図
【図５】複数の測定セルが設けられたセンサーの説明図
【図６】センサーの一例を示す概略図
【図７】センサーの金属膜で測定用レーザーが反射する様子を示す説明図
【図８】複数のリニアＣＣＤ受光素子を備えた検出器の説明図
【図９】実施例１におけるＳＰＲ強度の差とスクロース濃度の分析結果を示す図
【図１０】実施例２におけるＳＰＲ強度の差とストレプトマイシン濃度の分析結果を示す図
【図１１】本発明の第２の実施の形態における表面プラズモン共鳴現象測定装置の構成図
【図１２】第２光学系の第１光学ユニットと第２光学ユニットの説明図
【図１３】第２光学系の第３光学ユニットと第４光学ユニットの説明図
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、食品の安全性や環境モニタリング、危険物や麻薬の高感度検出等に用いられる携帯型の表面プラズモン共鳴現象測定装置の場合を例示する。
【００３８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置の構成を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置の全体の構成を概略的に示した図である。図１に示すように、表面プラズモン共鳴現象測定装置１（ＳＰＲ測定装置１ともいう）は、ラインレーザー光源２と多層化プリズム３とセンサー４と検出器５を備えている。多層化プリズム３と検出器５は、光ファイバーケーブル６で接続されており、また、検出器５には、コンピューター装置７が接続されている。
【００３９】
図１に示すように、ラインレーザー光源２は、１本のレーザービームを放射するレーザービーム光源８と、レーザービーム光源８の先端に取り付けられるレーザーラインジェネレーターレンズ９を備えている。図２に示すように、レーザービーム光源８からは、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分をもった１本のレーザービームが放射される。レーザーラインジェネレーターレンズ９は、このレーザービーム光源８から放射されたレーザービームを、Ｐ偏光方向と平行なシングルラインレーザー（Ｐ偏光成分の方向と平行な方向に広がったラインレーザー）に変換する。すなわち、レーザーラインジェネレーターレンズ９は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分をもった１本のレーザービームを、Ｐ偏光成分のみをもった１本のラインレーザー（Ｐ偏光とパラレル状のシングルラインレーザー）に変換する。ここでは、ラインレーザーの広がる方向を「ライン方向」と呼ぶこととする。このレーザーラインジェネレーターレンズ９は、１本のレーザービームから変換したシングルラインレーザー（１本のラインレーザー）がライン方向で略均一な光強度を持つという特性を有している。このレーザーラインジェネレーターレンズ９は、本発明の第１光学系に相当する。
【００４０】
本実施の形態のラインレーザー光源２は、図１に示すように、レーザービーム光源８とレーザーラインジェネレーターレンズ９の組（シングルラインレーザー光源ともいえる）を、複数（図１の例では４つ）並べて配置することにより、複数本（図１の例では４本）のラインレーザーＬ１〜Ｌ４を放射できるように構成されている。このラインレーザー光源２から放射される複数本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４のライン方向（ラインレーザーの広がる方向）は、いずれもＰ偏光方向と平行であり、かつ、互いに平行である。なお、図１では、４本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４を放射する場合について例示したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、ラインレーザーの本数は３本以下であってもよく５本以上であってもよい。
【００４１】
図３は、多層化プリズムの構成の説明図であり、また、図４は、多層化プリズムの構成を説明するための断面図である。図３および図４に示すように、本実施の形態の多層化プリズム３は、５つの層１０（第１層〜第５層）に多層化されており、平面視で逆台形形状を有している（図１参照）。そして、図１に示すように、逆台形の左辺（図１における左側の辺）に相当する面（左側面）は、ラインレーザー光源２から放射されたラインレーザーＬ１〜Ｌ４が入射される入射面とされており、逆台形の上辺（図１における上側の辺）に相当する面（上面）は、入射面から入射されたラインレーザーＬ１〜Ｌ４が反射される反射面とされており、逆台形の右辺（図１における右側の辺）に相当する面（右側面）は、反射面で反射したラインレーザーＬ１〜Ｌ４が放射される放射面とされている。
【００４２】
図３に示すように、ラインレーザーＬ１〜Ｌ４は、ライン方向（ラインレーザーの広がる方向）と各層１０の層方向（層が広がる方向）が互いに交差するように、多層化プリズム３に入射される。言い替えると、ラインレーザーＬ１〜Ｌ４が多層化プリズム３に入射することによって、１本のラインレーザーが５つの層１０によって５つの部分（第１層に入射した部分〜第５層に入射した部分）に分割されるようになっている。このように多層化プリズム３によって分割されたラインレーザーＬ１〜Ｌ４の各部分が、測定用レーザーとして使用される。
【００４３】
本実施の形態では、４本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４の各々が多層化プリズム３の５つの層１０によって５つに分割されるので、２０本（＝５×４）の測定用レーザーを得ることができる。なお、図３および図４では、５層構造の多層化プリズム３の場合について例示したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、多層化プリズム３の層数は、４層以下であってもよく６層以上であってもよい。
【００４４】
この多層化プリズム３の各層１０は光学ガラス製であり、例えばＢＫ７などが材料として使用されている。各層１０の端部（周縁部）には接着剤１１が塗布されており、この接着剤１１によって５つの層１０が貼り合わされている（図４参照）。そして、５つの層１０を貼り合わせた状態（接着剤１１が硬化した状態）では、各層１０の間に隙間１２（空気の層）が形成されている。この隙間１２（空気の層）によって、隣り合う層１０の間での光の干渉（例えば、第１層に入射した光と第２層に入射した光との干渉）を抑えることができる。したがって、隣り合う層１０の間での光の干渉の少ない測定用レーザーを得ることができる。
【００４５】
図５は、センサーの説明図である。センサー４は、多層化プリズム３の反射面に形成された金属膜１３（例えば金や銀などの薄膜）と、金属膜１３上に形成された複数の測定セル１４で構成されている。このセンサー４は、多層化プリズム３と一体的に形成されているともいえる。図５では、ｍ行ｎ列の測定セル１４（ｍ×ｎ個の測定セル１４）が、センサー４の金属膜１３上に２次元的に配列されている。
【００４６】
図６および図７を参照しながら、本実施の形態のセンサー４の構成をより具体的に説明する。図６は、センサー４の一例（後述する実施例１、２に用いられるセンサー４の例）を示す概略図であり、図７は、そのセンサー４の金属膜１３で測定用レーザーが反射する様子を示す説明図である。図６および図７の例では、センサー４は、５層構造の多層化プリズム３の反射面上に一体的に形成されている。
【００４７】
図６（ａ）は、センサー４の１つの層（多層化プリズム３の１つの層１０に対応する）の平面図であり、図６（ｂ）は、その側断面図である。図６（ａ）に示すように、センサー４の１つの層には、４つの測定セル１４が形成されている。したがって、センサー全体では、２０個の測定セル１４（５行４列の測定セル１４）が形成されている（図７参照）。本実施の形態では、多層化プリズム３の反射面上に金属膜１３（例えば、金や銀などの薄膜）が蒸着されており、図６（ｂ）に示すように、その金属膜１３上に、４つの孔部１５を有する粘着性シリコンシート１６が貼り付けられている。金属膜１３と粘着性シリコンシート１６は、密着している。４つの孔部１５には、吸湿性マイクロ微粒子（図示せず）が充填されており、この吸湿性マイクロ微粒子には、測定試料が吸着されている。このようにして、センサー４の１つの層につき、４つの測定セル１４が形成されており、センサー全体では、２０（＝５×４）個の測定セル１４が形成されている。
【００４８】
図７は、センサー４の金属膜１３で測定用レーザーが反射する様子を示す説明図である。図７に示すように、本実施の形態では、２０個の測定セル１４（５行４列の測定セル１４）が多層化プリズム３の反射面上に形成されている。そして、この多層化プリズム３に４本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４が入射されると、各ラインレーザーＬ１〜Ｌ４は多層化プリズム３の５つの層１０によって５つの測定用レーザーに分割され、２０本（＝５×４）の測定用レーザーが得られる。２０本の測定用レーザーは、それぞれ２０個の測定セル１４の直下の金属膜１３に照射されるように、それぞれ照射位置が調整されている。そして、これらの測定セル１４に測定用レーザーが入射角θａ（プラズモン共鳴角を含む入射角）で照射されると、各測定セル１４で発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光（表面プラズモン共鳴現象によって各共鳴角が変化した反射光）が反射角θｂで放射される（図１参照）。
【００４９】
ここで、測定用レーザーの照射位置の調整について詳しく説明する。本実施の形態では、まず、１本目の測定用レーザーの設置角度を調整し、ラインレーザーＬ１がプリズム３に入射する角度を調整する。これにより、１本目の測定用レーザーの照射位置（図７における１番左の列の５つの照射位置）が調整される。この調整作業は「ラインごと」にまとめて行うことができる。したがって、２０本（５×４本）の測定用レーザーの調整を行う場合であっても、４回の調整作業を行えば済む。そのため、従来のように「点ごと」に調整を行う場合に比べて、本実施の形態では、照射位置の調整作業に要する手間と時間が大幅に軽減される。例えば、従来のように「点ごと」に調整を行う場合には、２０回の調整作業を行う必要があったのに対して、本実施の形態では「ラインごと」に調整を行えば済むので、４回の調整作業を行えばよく、調整作業に要する手間や時間が５分の１に軽減される。しかも、この場合、レーザービーム光源８と多層化プリズム３との間の光路上には、レーザージェネレーターレンズ９（第１光学系）しか介在していないので、多くの光学系が介在する場合に比べて、測定データの安定性が高い。
【００５０】
図８は、表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光（センサー４の金属膜１３で反射した測定用レーザー）を検出する検出器５の説明図である。この検出器５は、２次元的に配列された複数のリニアＣＣＤ受光素子１７を備えている。図８では、ｎ個分の受光エリアを有するリニアＣＣＤ受光素子１７（１行ｎ列のリニアＣＣＤ受光素子１７）がｍ行並べられており、このようにして、ｍ行ｎ列で２次元的にリニアＣＣＤ受光素子１７が配列されている。例えば、本実施の形態のように２０本の測定用レーザーが用いられる場合には、５行４列のリニアＣＣＤ受光素子１７が用いられる。
【００５１】
各リニアＣＣＤ受光素子１７と多層化プリズム３の各層１０とは光ファイバーケーブル６で接続されている。例えば、本実施の形態では、リニアＣＣＤ受光素子１７と多層化プリズム３が「測定用レーザーごと」に、つまり「多層化プリズム３の層ごと」に光ファイバーケーブル６で接続される。例えば、各リニアＣＣＤ受光素子１７の第１列目に相当する部分（図８における一番左の列の受光エリア）は、５本の光ファイバーケーブル６を介して、多層化プリズム３の各層１０の第１列目の金属膜１３で反射した測定用レーザー（図７における一番左の列の測定セル１４で発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光）を検出する。ここでは、説明を省略するが、第２列目〜第４列目についても、第１列目と同様である。
【００５２】
コンピューター装置７は、図１に示すように、検出器５（リニアＣＣＤ受光素子１７）から得られた測定データ（光学データ）を変換するためのコンバーター１８と、検出器５（リニアＣＣＤ受光素子１７）との通信を行うための通信ドライバ１９を備えている。このコンバーター１８としては、例えば、マルチチャンネル・サンプル／ホールド回路付きのＡ／Ｄコンバーターが使用される。また、このコンピューター装置７は、ＣＰＵ２０とＲＡＭ２１とＲＯＭ２２を備えている。ＲＡＭ２１やＲＯＭ２２には、センサー４の測定セル１４に測定試料を入れていない状態の測定データ（ブランク測定時の測定データ）が記憶される。そして、コンピューター装置７は、このブランク測定時の測定データに基づいて、センサー４の測定セル１４に測定試料を入れた状態の測定データ（試料測定時の測定データ）を補正する機能を備えている。
【００５３】
この機能は、光路の相違によって各測定セル１４への光量が相違するのを補正するためのものである。この補正は、種々の方法で行うことが可能であるが、例えば、試料測定時の測定データの値からブランク測定時の測定データの値を減算することによって行われる。すなわち、「補正後の値＝試料測定時の値−ブランク測定時の値」という補正用の演算処理が、コンピューター装置７のＣＰＵ２０で行われる。このコンピューター装置７は、本発明の補正手段に相当する。
【００５４】
このような本発明の第１の実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１によれば、複数の試料を同時に分析することができ、しかも、測定前の調整を簡易化することができる。
【００５５】
すなわち、本実施の形態では、ラインレーザー光源２から、Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行な複数本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４が放射され、その複数本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４の各々が、複数の層１０に多層化されたプリズム３によって、複数の測定用レーザーに分割される。この場合、プリズム３の各層１０の層方向（層１０が広がる方向、平面方向）は、ラインレーザーＬ１〜Ｌ４のライン方向と交差しており、ライン方向に広がるラインレーザーＬ１〜Ｌ４の各部分がプリズム３の各層１０にそれぞれ入射されることによって、ラインレーザーＬ１〜Ｌ４が複数の部分（複数の測定用レーザー）に分割される。したがって、プリズム３の各層１０の厚さや層１０の数を変える（層の厚さや層の数が異なる別のプリズムに交換する）ことにより、測定用レーザーの照射範囲や数を簡単に調整（増減）することができる。そして、この複数の測定用レーザーが、プリズム３の金属膜１３上で反射される。金属膜１３上には、複数の測定セル１４が設けられており、測定セル１４で発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光が、検出器５で検出される。
【００５６】
このように、本実施の形態では、ラインレーザーＬ１〜Ｌ４（レーザー光の断面がライン状のレーザー）を光源として用い、そのラインレーザーＬ１〜Ｌ４を多層化プリズム３で分割した各部分を測定用レーザーとして用いているので、測定前の調整（測定用レーザーの照射位置の調整など）を行う場合には、ラインレーザーＬ１〜Ｌ４ごとに調整すれば済む。したがって、従来のように複数本の点レーザー（レーザー光の断面が点状のレーザー）を用いる場合には、複数の「点ごとに」個々に調整する必要があったに比べて、本実施の形態では、複数の測定用レーザーの照射位置等を「ラインごとに」まとめて調整することができ、測定前の調整を大幅に簡易化することができる。このようにして、ＳＰＲ法によるマルチチャンネル多点計測を実現することができ、一度に多くの試料を測定することが可能になる。したがって、測定効率を向上させることができ、装置を小型化することも可能になる。
【００５７】
また、本実施の形態では、レーザービーム光源８と第１光学系（レーザーラインジェネレーターレンズ９）を複数並べて配置することによって、ラインレーザー光源２を構成することができる。すなわち、レーザービーム光源８から放射されたレーザービームは、第１光学系によって、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がる１本のラインレーザーに変換される。そして、このようなレーザービーム光源８と第１光学系を複数並べて配置することによって、互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４を得ることができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、第１光学系で、レーザーラインジェネレーターレンズ９を用いることによって、１本のレーザービームから、Ｐ偏光方向と平行なライン方向で略均一な光強度を持ったシングルラインレーザーを得ることができる。すなわち、シンリンドリカルレンズ９を用いた場合のようなガウス分布を持たず、全体に対して略均一の光強度を持つようなシングルラインレーザーを得ることができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、検出器５が、リニアＣＣＤ受光素子１７で構成されているので、受光面積を大きくとることができ、受光のための調整（検出器５で反射光を受光する受光位置の調整など）が不要となる。しかも、各リニアＣＣＤ受光素子１７が、光ファイバーケーブル６を介して、プリズム３の各層１０からの反射光（各層１０の測定セル１４で発生した表面プラズモン共鳴現象で減光した反射光）を、それぞれ別々に検出できるので、隣り合う層１０からの反射光によって光の干渉を受けるのを防ぐことができる。また、光ファイバーケーブル６を用いているので、検出すべき反射光（表面プラズモン共鳴現象で減光した反射光）が、空気中への拡散によって減光してしまうのを防止することができる。また、フレキシブル性を有する光ファイバーケーブル６を用いることによって、リニアＣＣＤ受光素子１７を、測定対象の反射光の進む方向（延長線上）以外の位置にも自由に配置することができ、装置の内部設計の自由度が上がり、装置の小型化が容易になる。
【００６０】
また、本実施の形態では、試料測定時の測定データを、ブランク測定時の測定データに基づいて適切に補正することができるので、より正確な測定結果を得ることができる。
【００６１】
（実施例１）
本実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１を用いて、スクロース濃度の２０チャンネル同時一斉分析をした実施例を以下に示す。
【００６２】
レーザービーム光源８、レーザーラインジェネレーターレンズ９、多層化プリズム３、センサー４、光ファイバーケーブル６、リニアＣＣＤ受光素子１７を含むＳＰＲ測定用の光学系と、コンピューター装置７で実行されるＳＰＲ測定用の計測ソフトウエアを作製して、２０チャンネルセンサーの評価を行った。
【００６３】
レーザービーム光源８からは、波長６７０ｎｍのレーザービームを放射した。多層化プリズム３は、ＢＫ７を材料とした幅３ｍｍ厚の光学ガラスプレートを台形形状に加工したものを５枚用意し、周縁部に接着剤１１を塗布して貼り合わせ、５層構造の多層化プリズム３を作製した。その多層化プリズム３の反射面に、クロムを５ｎｍ蒸着した後、金を４５ｎｍ蒸着して、センサー４の金属膜１３を作製した。
【００６４】
このセンサー４の金属膜１３の上に、粘着性シリコンシート１６（厚さ１ｍｍのサカセ化学製の粘着性シリコンシート）を密着させた。この粘着性シリコンシート１６には、直径１ｍｍの４つの孔部１５が中心間の距離を４．２ｍｍ間隔で設けられており、この４つの孔部１５には、吸湿性マイクロ微粒子（ダイヤポリマー株式会社製 商品名 アクアパール）を一定量充填させた。このようにして、１層について４点の測定セル１４を持ち、全体として（これらを５層として）２０チャンネルの測定セル１４を持つセンサー４を作製した。
【００６５】
ＳＰＲの測定に当たっては、まず、センサー４を所定の位置にセットし、次に１４個のセル（セル番号７〜２０）に濃度の異なるスクロース（約０．５％〜８．０％の濃度になるように調整したスクロース）を順次マイクロピペットで２０μＬ加えた。残りの６個のセル（セル番号１〜６）には参照としての純水と標準液（１．６％、３．２％、４．８％、６．４％、８．０％のスクロース）を同量入れた。ＳＰＲ測定装置１の測定ボタン（図示せず）を押すと、直ちに２０チャンネル同時にＳＰＲ測定が開始され、標準液と純水との差分計測における測定結果が１分後に得られ、コンピューター装置７の画面上に各チャンネルの参照とのＳＰＲ強度の差及び測定対象の濃度が表示された。
【００６６】
図９は、コンピューター装置７の画面上の表示内容の一部であり、セル番号２〜６の標準液の測定結果が丸印で示されている。この測定結果（標準液の測定結果）から、横軸「スクロース濃度」をｘとし、縦軸「ＳＲＲ強度差」をｙとすると、「ｙ＝２６６．１４ｘ−１８７．４５」という分析結果が得られた。図９では、この分析結果が直線のグラフで示されている。
【００６７】
【表１】
【００６８】
表１には、セル番号１〜２０の測定結果（差分ＳＰＲ強度）と、セル番号７〜２０のスクロース濃度の推定値（図９の標準液の分析結果のグラフから求めた推定値）が示されている。これらのＳＰＲ情報は濃度情報と極めてよく一致しており（Ｒ２＝０．９９７７）、したがって、本実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１の有用性は明らかである。
【００６９】
（実施例２）
また、本実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１の免疫計測への適用の可能性を明らかにするために、ストレプトマイシンとストレプトマイシン抗体を使用して抗原抗体反応に基づく２０チャンネル免疫センサーの検証を行った。スクロースの替わりにストレプトマイシンを使用した以外は、実施例１と同様に測定を行った。その結果、以下のように、スクロースの場合と同様の結果が得られ、本発明は免疫計測への応用もできることが明らかになった。
【００７０】
すなわち、ＳＰＲの測定に当たっては、まず、センサー４を所定の位置にセットし、次に１４個のセル（セル番号７〜２０）に濃度の異なるストレプトマイシン（約２ｐｐｂ〜１００ｐｐｂの濃度になるように調整したストレプトマイシン）を順次マイクロピペットで２０μＬ加えた。残りの６個のセル（セル番号１〜６）には参照としての純水と標準液（１０ｐｐｂ、２０ｐｐｂ、５０ｐｐｂ、８０ｐｐｂ、１００ｐｐｂのストレプトマイシン）を同量入れた。ＳＰＲ測定装置１の測定ボタン（図示せず）を押すと、直ちに２０チャンネル同時にＳＰＲ測定が開始され、標準液と純水との差分計測における測定結果が１分後に得られ、コンピューター装置７の画面上に各チャンネルの参照とのＳＰＲ強度の差及び測定対象の濃度が表示された。
【００７１】
図１０は、コンピューター装置７の画面上の表示内容の一部であり、セル番号２〜６の標準液の測定結果が丸印で示されている。この測定結果（標準液の測定結果）から、横軸「ストレプトマイシン濃度」をｘとし、縦軸「ＳＲＲ強度差」をｙとすると、「ｙ＝−０．０６４３ｘ＋２２．６５９」という分析結果が得られた。図１０では、この分析結果が直線のグラフで示されている。
【００７２】
【表２】
【００７３】
表２には、セル番号１〜２０の測定結果（差分ＳＰＲ強度）と、セル番号７〜２０のストレプトマイシン濃度の推定値（図１０の標準液の分析結果のグラフから求めた推定値）が示されている。これらのＳＰＲ情報は濃度情報と極めてよく一致しており（Ｒ２＝０．９６２９）、したがって、本実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１の有用性は明らかである。
【００７４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１について説明する。ここでは、第２の実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００７５】
図１１は、本実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１の全体の構成を概略的に示した図である。図１１に示すように、本実施の形態のラインレーザー光源２は、１本のレーザービームを放射するレーザービーム光源８と、レーザービーム光源８の先端に取り付けられるレーザーラインジェネレーターレンズ９と、レーザーラインジェネレーターレンズ９の先端に取り付けられるビームスプリッター２３を備えている。
【００７６】
レーザービーム光源８とレーザーラインジェネレーターレンズ９の構成は、第１の実施の形態と同様であり、レーザービーム光源８からは、１本のレーザービームが放射され、レーザーラインジェネレーターレンズ９によって、この１本のレーザービームが、Ｐ偏光方向と平行なシングルラインレーザー（Ｐ偏光成分の方向と平行な方向に広がったラインレーザー）に変換される。
【００７７】
本実施の形態では、レーザービーム光源８とレーザーラインジェネレーターレンズ９の組（シングルラインレーザー光源ともいえる）を１つしか備えておらず、レーザーラインジェネレーターレンズ９から放射されるシングルラインレーザーを、ビームスプリッター２３によって、互いに平行な複数本（図１１の例では４本）のラインレーザーＬ１〜Ｌ４に変換している。つまり、ビームスプリッター２３を用いる点が、第１の実施の形態と相違している。このビームスプリッター２３が、本発明の第２光学系に相当する。
【００７８】
以下、ビームスプリッター２３の構成について、図面を参照しながら詳しく説明する。図１１に示すように、ビームスプリッター２３は、２段階のスプリッター部（第１スプリッター部２４および第２スプリッター部２５）を備えている。なお、ここでは、２段階のスプリッター部を備えたビームスプリッター２３の場合について説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、スプリッター部は１段階のみでもよく３段階以上でもよい。
【００７９】
図１２に示すように、第１スプリッター部２４は、２つの光学ユニット（第１光学ユニット２６と第２光学ユニット２８）を備えている。第１光学ユニット２６は、直方体の対角面に沿って設けられた半透明金属膜２７を有している。この半透明金属膜２７は、ハーフミラーとして用いられるものであり、ビームスプリッター２３への入射光（レーザーラインジェネレーターレンズ９からのシングルラインレーザー）を透過光と反射光に変換する。第１光学ユニット２６の半透明金属膜２７（ハーフミラー）は、例えば、単層あるいは多層の誘電体膜などのハイブリッド膜であり、光学的に無偏光の膜で構成される。この半透明金属膜２７は、入射光量の４５％〜５５％を透過光に変換し５５％〜４５％を反射光に変換するものが好ましく、入射光量の４９％〜５１％を透過光に変換し５１％〜４９％を反射光に変換するものがより好ましく、入射光量の５０％を透過光に変換し５０％を反射光に変換するものが最も好ましい。
【００８０】
第２光学ユニット２８は、直方体の対角面に沿って設けられた金属膜２９を有している。この金属膜２９は、ミラーとして用いられるものであり、第１光学ユニット２６からの透過光を反射光に変換する。第２光学ユニット２８の金属膜２９（ミラー）は、例えば、アルミニウム、銀、金などの単層の金属薄膜や、あるいは、これらの金属薄膜に誘電体などの保護膜をコーティングしたハイブリッド膜である。この金属膜２９は、入射光量の９０％〜１００％を反射光に変換するものが好ましく、入射光量の９９％〜１００％を反射光に変換するものがより好ましく、入射光量の１００％を反射光に変換するものが最も好ましい。
【００８１】
図１２の第１光学ユニット２６は、渋谷光学製の誘電体コート並びにマルチＡＲコートが施された３×３×３ｍｍのキューブ型ハーフミラーであり、波長６７０ｎｍ時の入射光（ラインレーザー）が、約５０％ずつ透過および反射される。また、図１２の第２光学ユニット２８は、渋谷光学製のマルチＡＲコートが施された３×３×３ｍｍの直角プリズムであり、波長６７０ｎｍ時の入射光（ラインレーザー）が、約１００％反射される。したがって、図１２の例では、第１スプリッター部２４への入射光（ラインレーザー）の光量を１００％とすると、５０％の光量の２つの反射光（ラインレーザー）が得られることになる。
【００８２】
図１３に示すように、第２スプリッター部２５は、４つの光学ユニット（２つの第３光学ユニット３０と２つの第４光学ユニット３２）を備えている。第３光学ユニット３０は、直方体の対角面に沿って設けられた半透明金属膜３１を有している。この半透明金属膜３１は、ハーフミラーとして用いられるものであり、第２スプリッター部２５への入射光（第１スプリッター部２４からのラインレーザー）を透過光と反射光に変換する。第３光学ユニット３０の半透明金属膜３１（ハーフミラー）は、例えば、単層あるいは多層の誘電体膜などのハイブリッド膜であり、光学的に無偏光の膜で構成される。この半透明金属膜３１は、入射光量の４５％〜５５％を透過光に変換し５５％〜４５％を反射光に変換するものが好ましく、入射光量の４９％〜５１％を透過光に変換し５１％〜４９％を反射光に変換するものがより好ましく、入射光量の５０％を透過光に変換し５０％を反射光に変換するものが最も好ましい。
【００８３】
第４光学ユニット３２は、直方体の対角面に沿って設けられた金属膜３３を有している。この金属膜３３は、ミラーとして用いられるものであり、第３光学ユニット３０からの反射光を反射光に変換する。第４光学ユニット３２の金属膜３３（ミラー）は、例えば、アルミニウム、銀、金などの単層の金属薄膜や、あるいは、これらの金属薄膜に誘電体などの保護膜をコーティングしたハイブリッド膜である。この金属膜３３は、入射光量の９０％〜１００％を反射光に変換するものが好ましく、入射光量の９９％〜１００％を反射光に変換するものがより好ましく、入射光量の１００％を反射光に変換するものが最も好ましい。
【００８４】
図１３の第３光学ユニット３０は、渋谷光学製の誘電体コート並びにマルチＡＲコートが施された３×３×３ｍｍのキューブ型ハーフミラーであり、波長６７０ｎｍ時の入射光（ラインレーザー）が、約５０％ずつ透過および反射される。また、図１３の第４光学ユニット３２は、渋谷光学製のマルチＡＲコートが施された３×３×３ｍｍの直角プリズムであり、波長６７０ｎｍ時の入射光（ラインレーザー）が、約１００％反射される。したがって、図１３の例では、第２スプリッター部２５への入射光の光量を５０％（第１スプリッター部２４への入射光の光量を１００％）とすると、２５％の光量の２つの反射光（ラインレーザー）と２５％の光量の２つの透過光（ラインレーザー）が得られることになる。
【００８５】
このような本発明の第２の実施の形態の表面プラズモン共鳴現象測定装置１によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。すなわち、複数の試料を同時に分析することができ、しかも、測定前の調整を簡易化することができる。
【００８６】
本実施の形態では、レーザービーム光源８と第１光学系と第２光学系によって、ラインレーザー光源２を構成することができる。すなわち、レーザービーム光源８から放射されたレーザービームが、第１光学系によって、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がるシングルラインレーザーに変換され、このシングルラインレーザーが、第２光学系によって、互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４に変換される。このようにして、互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーＬ１〜Ｌ４を得ることができる。
【００８７】
また、本実施の形態では、第２光学系に入射されたレーザー光（入射光）が、第１光学ユニット２６の半透明金属膜２７によって透過光と反射光に変換され、この透過光が、第２光学ユニット２８の金属膜２９によって反射光に変換される。このようにして、第２光学系では、１本のレーザー光（第２光学系への入射光）を２本のレーザー光（第１光学ユニット２６および第２光学ユニット２８からの反射光）に分けることができる。
【００８８】
また、本実施の形態では、第２光学系で、１本のレーザー光（第２光学系への入射光）を２本のレーザー光（第１光学ユニット２６および第２光学ユニット２８からの反射光）に分けたときに、２本のレーザー光（第１光学ユニット２６および第２光学ユニット２８からの反射光）の光強度が同程度になる。このように、同程度の光強度をもったレーザー光を比較的簡単に作ることができる。
【００８９】
また、本実施の形態では、第２光学系に入射されたレーザー光（入射光）が、上述のように、二つの反射光（第１光学ユニット２６および第２光学ユニット２８からの反射光）に分けられた後、さらに、その反射光が、第３光学ユニット３０の半透明金属膜３１によって透過光と反射光に変換され、この反射光が、第４光学ユニット３２の金属膜３３によって反射光に変換される。このようにして、第２光学系では、１本のレーザー光（入射光）から分けられたレーザー光（第１光学ユニット２６または第２光学ユニット２８からの反射光）を、さらに２本のレーザー光（第３光学ユニット３０からの透過光および第４光学ユニット３２からの反射光）に分けることができる。
【００９０】
また、本実施の形態では、第２光学系で、１本のレーザー光（入射光）から分けられたレーザー光（第１光学ユニット２６または第２光学ユニット２８からの反射光）を、さらに２本のレーザー光（第３光学ユニット３０からの透過光および第４光学ユニット３２からの反射光）に分けたときに、その２本のレーザー光（第３光学ユニット３０からの透過光および第４光学ユニット３２からの反射光）の光強度が同程度になる。このように、同程度の光強度をもったレーザー光を比較的簡単に作ることができる。
【００９１】
以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上のとおり、本発明によれば、従来のＳＰＲ測定装置で極めて困難であったパームサイズ（手のひらサイズ）、オンサイト、リアルタイム、マルチチャンネル同時一斉分析が可能となり、多様性を持つＳＰＲ測定分野に新たな展開が開かれたことになった。
【００９３】
なお、上述した実施例においては、本発明の効果を証明するという観点からチャンネル数の少ない２０チャンネルで検証した。しかし、本発明では、入射光同士の干渉が起こらない条件でセンサーを密にすることができるので、微細加工技術を用いてセンサーをマイクロチップ化にすることで更なる多チャンネル化が容易であり、パームサイズの９６穴新規ＥＬＩＳＡ相当品なども簡単に作ることができる。またパームサイズという条件のままプリズムの層数が増えるような場合でも、プリズムの層の厚さを薄くしていくことで、多チャンネル化に対応できるなど、本発明は多チャンネル化に対して多様性がある。この結果、従来多成分同時分析が望まれていた環境、農薬、食品、ドラッグ、遺伝子などの分野で、本発明に基づく新規化学分析機器の今後の活躍が期待でき、有機物から派生する様々な諸問題の効率的な解決に本発明の寄与は明らかで、本発明は多面的な情報に基づいた信頼性を確立する時代である２１世紀における人類の安全と生体サイエンスの草の根的発展に極めて有用であると考えられる。
【符号の説明】
【００９４】
１ 表面プラズモン共鳴現象測定装置（ＳＰＲ測定装置）
２ ラインレーザー光源
３ 多層化プリズム
４ センサー
５ 検出器
６ 光ファイバーケーブル
７ コンピューター装置
８ レーザービーム光源
９ レーザーラインジェネレーターレンズ（第１光学系）
１０ プリズムの層
１１ 接着剤
１２ 隙間（空気の層）
１３ 金属膜
１４ 測定セル
１５ 孔部
１６ 粘着性シリコンシート
１７ リニアＣＣＤ受光素子
１８ コンバーター
１９ 通信ドライバ
２０ ＣＰＵ（補正手段）
２１ ＲＡＭ
２２ ＲＯＭ
２３ ビームスプリッター（第２光学系）
２４ 第１スプリッター部
２５ 第２スプリッター部
２６ 第１光学ユニット
２７ 半透明金属膜
２８ 第２光学ユニット
２９ 金属膜
３０ 第３光学ユニット
３１ 半透明金属膜
３２ 第４光学ユニット
３３ 金属膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを放射するラインレーザー光源と、
前記ラインレーザーのライン方向と交差する層方向を有する複数の層に多層化されたプリズムであって、前記ライン方向に広がる前記ラインレーザーの各部分が前記プリズムの各層にそれぞれ入射されることによって、前記複数本のラインレーザーの各々を複数の測定用レーザーに分割するプリズムと、
前記測定用レーザーを反射するための前記プリズムの各層の反射面に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された複数の測定セルを有するセンサーと、
前記測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光を検出する検出器と、
を備えることを特徴とする表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項２】
前記ラインレーザー光源は、
１本のレーザービームを放射するレーザービーム光源と、
前記１本のレーザービームを、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がる１本のラインレーザーに変換する第１光学系と、
を備え、
前記レーザービーム光源と前記第１光学系を複数並べて配置することにより、互いに平行なライン方向に広がる前記複数本のラインレーザーを放射する、請求項１に記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項３】
前記ラインレーザー光源は、
１本のレーザービームを放射するレーザービーム光源と、
前記１本のレーザービームを、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がるシングルラインレーザーに変換する第１光学系と、
前記シングルラインレーザーを、互いに平行なライン方向に広がる前記複数本のラインレーザーに変換する第２光学系と、
を備える、請求項１に記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項４】
前記第２光学系は、
直方体の対角面に沿って設けられた半透明金属膜を有し、前記第２光学系への入射光を前記半透明金属膜によって透過光と反射光に変換する第１光学ユニットと、
直方体の対角面に沿って設けられた金属膜を有し、前記第１光学ユニットからの前記透過光を前記金属膜によって反射光に変換する第２光学ユニットと、
を備える、請求項３に記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項５】
前記第１光学ユニットからの前記透過光の光量は、前記第２光学系への入射光の光量の４５％〜５５％であり、前記第１光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第２光学系への入射光の光量の５５％〜４５％であり、
前記第２光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第１光学ユニットからの前記透過光の光量の９０％〜１００％である、請求項４に記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項６】
前記第２光学系は、さらに、
直方体の対角面に沿って設けられた半透明金属膜を有し、前記第１光学ユニットまたは前記第２光学ユニットからの前記反射光を前記半透明金属膜によって透過光と反射光に変換する第３光学ユニットと、
直方体の対角面に沿って設けられた金属膜を有し、前記第３光学ユニットからの前記反射光を前記金属膜によって反射光に変換する第４光学ユニットと、
を備える、請求項４または請求項５に記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項７】
前記第３光学ユニットからの前記透過光の光量は、前記第１光学ユニットまたは前記第２光学ユニットからの前記反射光の光量の４５％〜５５％であり、前記第３光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第１光学ユニットまたは前記第２光学ユニットからの前記反射光の光量の５５％〜４５％であり、
前記第４光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第３光学ユニットからの前記反射光の光量の９０％〜１００％である、請求項６に記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項８】
前記第１光学系は、前記１本のレーザービームを、前記Ｐ偏光方向と平行なライン方向で略均一な光強度を持った前記シングルラインレーザーに変換するレーザーラインジェネレーターレンズを備える、請求項２〜請求項７のいずれかに記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項９】
前記検出器は、複数のリニアＣＣＤ受光素子で構成されており、
前記プリズムの各層と前記複数のリニアＣＣＤ受光素子の各々は、光ファイバーケーブルによって接続されており、
各リニアＣＣＤ受光素子は、前記光ファイバーケーブルを介して、前記プリズムの各層の前記測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光をそれぞれ検出する、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項１０】
前記センサーの前記測定セルに測定試料を入れていないブランク測定時の測定データに基づいて、前記センサーの前記測定セルに測定試料を入れた試料測定時の測定データの補正を行う補正手段を備える、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項１１】
Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを放射することと、
前記ラインレーザーのライン方向と交差する層方向を有する複数の層に多層化されたプリズムを用いて、前記ライン方向に広がる前記ラインレーザーの各部分を前記プリズムの各層にそれぞれ入射させることによって、前記複数本のラインレーザーの各々を複数の測定用レーザーに分割することと、
前記プリズムの各層の反射面に形成された金属膜上に、複数の測定セルを設けることと、
前記金属膜で、前記測定用レーザーを反射させることと、
前記測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光を検出することと、
を含むことを特徴とする表面プラズモン共鳴現象測定方法。
【請求項１】
Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを放射するラインレーザー光源と、
前記ラインレーザーのライン方向と交差する層方向を有する複数の層に多層化されたプリズムであって、前記ライン方向に広がる前記ラインレーザーの各部分が前記プリズムの各層にそれぞれ入射されることによって、前記複数本のラインレーザーの各々を複数の測定用レーザーに分割するプリズムと、
前記測定用レーザーを反射するための前記プリズムの各層の反射面に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された複数の測定セルを有するセンサーと、
前記測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光を検出する検出器と、
を備えることを特徴とする表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項２】
前記ラインレーザー光源は、
１本のレーザービームを放射するレーザービーム光源と、
前記１本のレーザービームを、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がる１本のラインレーザーに変換する第１光学系と、
を備え、
前記レーザービーム光源と前記第１光学系を複数並べて配置することにより、互いに平行なライン方向に広がる前記複数本のラインレーザーを放射する、請求項１に記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項３】
前記ラインレーザー光源は、
１本のレーザービームを放射するレーザービーム光源と、
前記１本のレーザービームを、Ｐ偏光方向と平行なライン方向に広がるシングルラインレーザーに変換する第１光学系と、
前記シングルラインレーザーを、互いに平行なライン方向に広がる前記複数本のラインレーザーに変換する第２光学系と、
を備える、請求項１に記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項４】
前記第２光学系は、
直方体の対角面に沿って設けられた半透明金属膜を有し、前記第２光学系への入射光を前記半透明金属膜によって透過光と反射光に変換する第１光学ユニットと、
直方体の対角面に沿って設けられた金属膜を有し、前記第１光学ユニットからの前記透過光を前記金属膜によって反射光に変換する第２光学ユニットと、
を備える、請求項３に記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項５】
前記第１光学ユニットからの前記透過光の光量は、前記第２光学系への入射光の光量の４５％〜５５％であり、前記第１光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第２光学系への入射光の光量の５５％〜４５％であり、
前記第２光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第１光学ユニットからの前記透過光の光量の９０％〜１００％である、請求項４に記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項６】
前記第２光学系は、さらに、
直方体の対角面に沿って設けられた半透明金属膜を有し、前記第１光学ユニットまたは前記第２光学ユニットからの前記反射光を前記半透明金属膜によって透過光と反射光に変換する第３光学ユニットと、
直方体の対角面に沿って設けられた金属膜を有し、前記第３光学ユニットからの前記反射光を前記金属膜によって反射光に変換する第４光学ユニットと、
を備える、請求項４または請求項５に記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項７】
前記第３光学ユニットからの前記透過光の光量は、前記第１光学ユニットまたは前記第２光学ユニットからの前記反射光の光量の４５％〜５５％であり、前記第３光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第１光学ユニットまたは前記第２光学ユニットからの前記反射光の光量の５５％〜４５％であり、
前記第４光学ユニットからの前記反射光の光量は、前記第３光学ユニットからの前記反射光の光量の９０％〜１００％である、請求項６に記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項８】
前記第１光学系は、前記１本のレーザービームを、前記Ｐ偏光方向と平行なライン方向で略均一な光強度を持った前記シングルラインレーザーに変換するレーザーラインジェネレーターレンズを備える、請求項２〜請求項７のいずれかに記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項９】
前記検出器は、複数のリニアＣＣＤ受光素子で構成されており、
前記プリズムの各層と前記複数のリニアＣＣＤ受光素子の各々は、光ファイバーケーブルによって接続されており、
各リニアＣＣＤ受光素子は、前記光ファイバーケーブルを介して、前記プリズムの各層の前記測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光をそれぞれ検出する、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項１０】
前記センサーの前記測定セルに測定試料を入れていないブランク測定時の測定データに基づいて、前記センサーの前記測定セルに測定試料を入れた試料測定時の測定データの補正を行う補正手段を備える、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の表面プラズモン共鳴現象測定装置。
【請求項１１】
Ｐ偏光方向と平行なラインレーザーであって互いに平行なライン方向に広がる複数本のラインレーザーを放射することと、
前記ラインレーザーのライン方向と交差する層方向を有する複数の層に多層化されたプリズムを用いて、前記ライン方向に広がる前記ラインレーザーの各部分を前記プリズムの各層にそれぞれ入射させることによって、前記複数本のラインレーザーの各々を複数の測定用レーザーに分割することと、
前記プリズムの各層の反射面に形成された金属膜上に、複数の測定セルを設けることと、
前記金属膜で、前記測定用レーザーを反射させることと、
前記測定セルで発生した表面プラズモン共鳴現象によって減光した反射光を検出することと、
を含むことを特徴とする表面プラズモン共鳴現象測定方法。
【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１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−６３２３８（Ｐ２０１２−６３２３８Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７４７１（Ｐ２０１０−２０７４７１）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（５１０２４９５１９）株式会社データベース (1)
【出願人】（５０４１９３８３７）国立大学法人室蘭工業大学 (70)
【出願人】（３１００１０５７５）地方独立行政法人北海道立総合研究機構 (51)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（５１０２４９５１９）株式会社データベース (1)
【出願人】（５０４１９３８３７）国立大学法人室蘭工業大学 (70)
【出願人】（３１００１０５７５）地方独立行政法人北海道立総合研究機構 (51)
【Ｆターム（参考）】
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