表面プラズモン励起増強蛍光測定装置およびこれに用いられるセンサ構造体
【課題】アナライトの検出を高精度に行うことのできる表面プラズモン励起増強蛍光測定装置およびこれに用いられるセンサ構造体を提供すること。
【解決手段】誘電体部材３２の上面に金属薄膜３４を介することなく蛍光色素層３６が形成された全反射蛍光リファレンス領域（Ｐ）と金属薄膜３４を介して蛍光色素層３６が形成された電場増強蛍光リファレンス領域（Ｑ）とを備えた表面プラズモン励起増強蛍光測定装置１０に用いられるセンサ構造体３０Ａであって、前記誘電体部材３２は、その上面に備えられた前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）とが、列状に並んだ状態で形成されており、さらに前記誘電体部材３２は、前記センサ構造体３０Ａと光源１２とを１軸方向にのみ相対移動させて前記光源１２から前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）とに励起光１４を照射させた際に、励起光１４の入射角（θｐ、θｑ）の調整が行われる入射角調整手段を有する。
【解決手段】誘電体部材３２の上面に金属薄膜３４を介することなく蛍光色素層３６が形成された全反射蛍光リファレンス領域（Ｐ）と金属薄膜３４を介して蛍光色素層３６が形成された電場増強蛍光リファレンス領域（Ｑ）とを備えた表面プラズモン励起増強蛍光測定装置１０に用いられるセンサ構造体３０Ａであって、前記誘電体部材３２は、その上面に備えられた前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）とが、列状に並んだ状態で形成されており、さらに前記誘電体部材３２は、前記センサ構造体３０Ａと光源１２とを１軸方向にのみ相対移動させて前記光源１２から前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）とに励起光１４を照射させた際に、励起光１４の入射角（θｐ、θｑ）の調整が行われる入射角調整手段を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ；Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）の原理に基づいた表面プラズモン励起増強蛍光測定装置およびこれに用いられるセンサ構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ナノメートルレベルなどの微細領域中で電子と光とが共鳴することにより、高い光出力を得る現象（表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ；Surface Plasmon Resonance）現象）を応用した表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ）の原理に基づき、高精度に所望のアナライト検出を行えるようにした表面プラズモン励起増強蛍光測定装置（以下、ＳＰＦＳ装置ともいう）が開発され、例えばバイオテクノロジーなどの分野で利用されている（例えば特許文献１，２）。
【０００３】
このようなＳＰＦＳ装置１００の基本的な構造は、図６に示したように、まず誘電体部材１０２と、誘電体部材１０２の主面上に形成された金属薄膜１０４と、金属薄膜１０４の上面に形成され、流路１０８上の所定位置にリガンドが固定化されたＳＰＦＳアッセイ領域（Ａ）（以下、領域（Ａ）ともいう）を備えたリガンド含有層１０６と、を有するセンサ構造体１１２を備えている。
【０００４】
そして、センサ構造体１１２の誘電体部材１０２側には、誘電体部材１０２内に入射され、金属薄膜１０４に向かって全反射条件となる入射角θａで励起光１１４を照射する光源１１６を備え、さらに光源１１６から照射され金属薄膜１０４で反射した反射光１１８を受光する受光手段１２０が備えられている。
【０００５】
一方、センサ構造体１１２のリガンド含有層１０６側には、領域（Ａ）で固定化されたアナライトを標識した蛍光物質が発する蛍光１２２を受光する光検出手段１２４が設けられている。
【０００６】
なお、リガンド含有層１０６の領域（Ａ）と光検出手段１２４との間には、蛍光１２２を効率良く集光するための集光部材１２６と、蛍光１２２以外に含まれる光を除去し、必要な蛍光１２２のみを選択する波長選択機能部材１２８が設けられている。
【０００７】
そして、ＳＰＦＳ装置１００の使用においては、リガンド含有層１０６の領域（Ａ）内に流路１０８を介してアナライトを有する試料溶液を流入させ、その後、このアナライトを標識する蛍光物質を、同様に流路１０８を介して流入させることで、領域（Ａ）に蛍光物質で標識されたアナライトが固定化された状態とする。
【０００８】
そして、この状態で光源１１６より誘電体部材１０２を介して金属薄膜１０４に全反射条件となる入射角θａで励起光１１４を照射することで、金属薄膜１０４の表面からエバネッセント波を放出させ、このエバネッセント波により領域（Ａ）の全面に固定化された蛍光物質による蛍光１２２を励起させる。
【０００９】
そして、エバネッセント波によって励起された領域（Ａ）全面の蛍光１２２を光検出手段１２４で検出することで、極微量および／または極低濃度のアナライトを検出することができる。
【００１０】
このようなＳＰＦＳ装置１００は、近年臨床検査への応用が求められているが、臨床検査の場合、蛍光シグナルの測定データのばらつきを今まで以上に抑え信頼性を高める必要がある。
【００１１】
ＳＰＦＳ装置１００では、蛍光シグナルのばらつき原因の一つとして電場増強度のばらつきが挙げられ、この電場増強度は、ＳＰＦＳ装置１００に用いられるセンサ構造体１１２の誘電体部材１０２上面に形成される金属薄膜１０４の膜厚の違いによって異なることが知られている。
【００１２】
金属薄膜１０４の膜厚は、センサ構造体１１２の製造ロット毎に僅かに差が生ずる場合があり、臨床検査への応用を進めるにはこの製造ロット毎の膜厚の違いによる測定データの僅かなばらつきも見逃すことはできない。
【００１３】
なお、全てのセンサ構造体１１２において、金属薄膜１０４の膜厚が寸分の違いもなく完全に同一となるよう製造することは現実的ではないことから、センサ構造体１１２で生じる電場増強度を正規化し、これに基づいて測定データを補正すれば、電場増強度のばらつきによる蛍光シグナルへの影響を最小限にできると思われる。
【００１４】
また一方で、臨床検査に用いるには、センサ構造体１１２の製造コストを極力抑えることも重要である。
そこで本出願人は、センサ構造体１１２を構成する金属薄膜１０４の膜厚の個体差による電場増強度のばらつきを補正し、測定精度や信頼性を高めたＳＰＦＳ装置における測定データの補正方法を開発し、先に特許出願した（特許文献３。特願２０１０−１８１３６４号。以下「先願」という。）。
【００１５】
この補正方法は、図７に示したように、誘電体部材１０２表面の一部に、金属薄膜１０４を介さないで蛍光色素層１３０を形成した全反射蛍光リファレンス領域（Ｐ）（以下、領域（Ｐ）ともいう）と、金属薄膜１０４を介して蛍光色素層１３０を形成した電場増強蛍光リファレンス領域（Ｑ）（以下、領域（Ｑ）ともいう）とを設けておき、この誘電体部材１０２の裏側から領域（Ｐ）と領域（Ｑ）に対してそれぞれ全反射条件で励起光１１４を照射したとき、金属薄膜１０４の有無による電場増強度の影響を調べ、さらに金属薄膜１０４厚みの違いによる電場増強度への影響具合を見積もることができるようにしたものである。
【００１６】
具体的には、まず蛍光色素層１３０だけが形成された領域（Ｐ）と、金属薄膜１０４を介して蛍光色素層１３０が形成された領域（Ｑ）と、金属薄膜１０４を介してリガンド含有層１０６が形成された領域（Ａ）とを、誘電体部材１０２の上面に形成したセンサ構造体１１２を用意する。
【００１７】
この領域（Ｐ）における蛍光色素層１３０と、領域（Ｑ）における蛍光色素層１３０とは、同一の蛍光色素から形成されている。
領域（Ａ）については、上述した従来技術のセンサ構造体１１２におけるリガンド含有層１０６を有する領域（Ａ）と同様の構造である。
【００１８】
この領域（Ａ）に対して、誘電体部材１０２の下面側から入射角θａで励起光１１４を照射することで、アナライト１３２と結合した蛍光物質１３４の発する蛍光１２２が表面プラズモン現象によりさらに増強され、この増強された蛍光１２２の量をＳＰＦＳ蛍光シグナルＳａとして光検出手段１２４で測定することで、検体溶液中に含まれるアナライト１３２を定量化する。
【００１９】
次いで、領域（Ｐ）に対して誘電体部材１０２の下面側から入射角θｐで励起光１１４を照射し、蛍光色素層１３０から発せられた蛍光１２２の量を全反射蛍光シグナルＳｐとして、光検出手段１２４にて測定する。
【００２０】
同様に、領域（Ｑ）に対して、誘電体部材１０２の下面側から入射角θｑで励起光１１４を照射する。この励起光１１４は、上述した領域（Ｐ）で用いたものと同じ光源１１６から発せられたものであり、同一波長である。
【００２１】
そして、蛍光色素層１３０から発せられ、表面プラズモン現象によって増強された蛍光１２２の量を電場増強蛍光シグナルＳｑとして、光検出手段１２４にて測定する。
上記の方法で得られた全反射蛍光シグナルＳｐと、電場増強蛍光シグナルＳｑとを、下記式（１）に代入してセンサ構造体１１２の電場増強度（Ｒ）を算出する。
【００２２】
Ｒ＝Ｓｑ／Ｓｐ・・・・（１）
また、このセンサ構造体１１２とは別に、このセンサ構造体１１２と同様の構成を有し、正規化の基準となるセンサ構造体１１２’（図示せず）を、上記したセンサ構造体１１２の場合と同一波長の励起光１１４を用いて、全反射蛍光シグナルＳｐ’と、電場増強蛍光シグナルＳｑ’とを測定し、上記式（１）と同じようにして電場増強度（Ｒ’）を算出する。
【００２３】
そして下記式（２）によって、上述したＳＰＦＳ蛍光シグナルＳａを補正ＳＰＦＳ蛍光シグナルＳに変換することで、センサ構造体１１２と正規化の基準となるセンサ構造体１１２’（図示せず）との金属薄膜１０４の膜厚のばらつきに起因する蛍光シグナルの量を補正することができる。
【００２４】
Ｓ＝Ｓａ×（Ｒ’／Ｒ）・・・・（２）
なお、図７に示したセンサ構造体１１２では、領域（Ｐ），領域（Ｑ）および領域（Ａ）が、同一の誘電体部材１０２上に一体的に形成されているがこれに限定されるものではない。
【００２５】
また、領域（Ａ）に形成されている金属薄膜１０４と、領域（Ｑ）に形成されている金属薄膜１０４とが、同一の金属で同一の膜厚であり、且つ誘電体部材１０２が両者とも同一の材質からなっていれば、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）だけが形成されたセンサ構造体（図示せず）と、領域（Ａ）だけが形成されたセンサ構造体（図示せず）とを別々に製造し、これを用いて上記補正を行っても良いものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特許第３２９４６０５号公報
【特許文献２】特開２００６−２１８１６９号公報
【特許文献３】特願２０１０−１８１３６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
ところで上記した補正方法では、少なくとも領域（Ｐ）および領域（Ｑ）に対して、それぞれ異なる入射角θｐ，θｑで励起光１１４を照射する必要がある。
このため、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）用にそれぞれ光源１１６を用意することが考えられる。しかしながら、実際には光源１１６の周囲には偏光フィルターやビームエキスパンダーなどの各種光学装置（図示せず）が取り付けられているため、単に光源１１６を増やすことは設置スペースの関係からも難しい。他方、光源１１６を増やすことは装置を大型化させるとともにコスト高を招くおそれもある。
【００２８】
本発明はこのような現状に鑑みなされたものであって、測定データの補正やアッセイを簡便な構造で行うことができ、これにより所望のアナライトの検出を高精度に行うことのできる表面プラズモン励起増強蛍光測定装置およびこれに用いられるセンサ構造体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】
【００２９】
本発明は、前述したような課題を解決するために発明されたものであって、
本発明のセンサ構造体は、
誘電体部材の上面に、金属薄膜を介することなく蛍光色素層が形成された全反射蛍光リファレンス領域（Ｐ）と、金属薄膜を介して蛍光色素層が形成された電場増強蛍光リファレンス領域（Ｑ）と、を少なくとも備え、
前記領域（Ｐ）に形成された蛍光色素層と前記領域（Ｑ）に形成された蛍光色素層とが、同一の蛍光色素からなり、
前記誘電体部材側から前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）のそれぞれに対し、光源より全反射条件となる入射角で励起光が照射されるよう構成された表面プラズモン励起増強蛍光測定装置に用いられるセンサ構造体であって、
前記誘電体部材は、その上面に備えられた前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）とが、列状に並んだ状態で形成されており、
さらに前記誘電体部材は、
前記センサ構造体と前記光源とを１軸方向にのみ相対移動させて前記光源から前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）とに励起光を照射させた際に、前記領域（Ｐ）に照射される励起光の入射角（θｐ）と、前記領域（Ｑ）に照射される励起光の入射角（θｑ）と、の調整が行われる入射角調整手段を、
有することを特徴とする。
【００３０】
このようにセンサ構造体の誘電体部材に入射角調整手段を設けることにより、光源とセンサ構造体とを相対的に１軸方向にのみ移動することで、全反射蛍光リファレンス領域（Ｐ）と電場増強蛍光リファレンス領域（Ｑ）の両方に、全反射条件となる入射角で励起光を照射することができる。
【００３１】
これによりセンサ構造体は簡便な構造で製造も容易でありながらも、測定データの補正やアッセイを確実に行うことができ、これにより所望のアナライトの検出を高精度に行うことができる。したがって臨床検査への応用も可能である。
【００３２】
また、本発明のセンサ構造体は、
前記入射角調整手段は、
前記領域（Ｐ）の下方と前記領域（Ｑ）の下方に位置する前記誘電体部材のそれぞれの励起光入射面が、それぞれ異なる角度に形成されてなるものであることを特徴とする。
【００３３】
このように、誘電体部材に２種類の異なる角度に設定された励起光入射面が並んで設けられていれば、それぞれの励起光入射面を介して領域（Ｐ）と領域（Ｑ）の両方に、一つの光源をセンサ構造体に対して１軸方向に相対的に移動するだけで全反射条件となる入射角θｐ,θｑで励起光を照射することができる。
またこのような誘電体部材は、角度の異なる２種類の励起光入射面を有する誘電体部材を別々に製造し、これを組み合わせるだけで簡単に製造できるため構造も簡便である。
【００３４】
また、本発明のセンサ構造体は、
前記入射角調整手段は、
前記領域（Ｐ）の下方と前記領域（Ｑ）の下方に位置するそれぞれの前記誘電体部材が、それぞれ異なる材質で構成されたものであることを特徴とする。
【００３５】
このように、誘電体部材を２種類の異なる材質から成る組合せとすれば、それぞれの誘電体を介して領域（Ｐ）と領域（Ｑ）の両方に、一つの光源を移動するだけで全反射条件となる入射角θｐ，θｑで励起光を照射することができる。
またこのような誘電体部材は、異なる２種類の材質からなる誘電体部材同士を組み合わせるだけで簡単に製造できるため、構造も簡便である。
【００３６】
また、本発明のセンサ構造体は、
前記誘電体部材は、
その上面に形成された前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）と列状に並ぶように、さらに金属薄膜を介して特定物質を捕捉するリガンドが設けられたリガンド含有層を有するＳＰＦＳアッセイ領域（Ａ）が形成され、
前記領域（Ａ）に形成された金属薄膜が、前記領域（Ｑ）に形成された金属薄膜と同一の金属材料から成るとともに同一の膜厚であることを特徴とする。
【００３７】
このように実際に特定物質の検出を行うＳＰＦＳアッセイ領域（Ａ）が、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）とともに誘電体部材の上面に並んで形成されていれば、測定データの補正やアッセイを一つのセンサ構造体だけで行うことができ、検出に要する費用を抑えることができるとともに、ＳＰＦＳ装置にセンサ構造体をセットする回数が一度で済むため、検出に要する時間を少なくすることができる。従って特に臨床検査への応用には、このような構造が好適である。
【００３８】
また、本発明の表面プラズモン励起増強蛍光測定装置は、
上記いずれかに記載のセンサ構造体を配設してなるとともに、前記センサ構造体と１軸方向にのみ相対移動可能な光源を少なくとも備えることを特徴とする。
【００３９】
このように、誘電体部材が上記した特徴的な構成を有するセンサ構造体を用い、これに対してセンサ構造体と１軸方向にのみ相対移動可能な光源より、全反射条件となる入射角で励起光を照射するように構成されていれば、測定データの補正やアッセイを簡便な構造で行うことができ、これにより所望のアナライトの検出を高精度に行うことができる。
したがって臨床検査への応用も可能である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、測定データの補正やアッセイを簡便な構造で行うことができ、これにより所望のアナライトの検出を高精度に行うことのできる表面プラズモン励起増強蛍光測定装置およびこれに用いられるセンサ構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態におけるセンサ構造体とこれを用いたＳＰＦＳ装置の主要部分について説明するための概略斜視図である。
【図２】図２は図１に示したセンサ構造体の誘電体部材について説明するための概略斜視図である。
【図３】図３は本発明の第２の実施形態におけるセンサ構造体とこれを用いたＳＰＦＳ装置の主要部分について説明するための概略斜視図である。
【図４】図４は本発明のセンサ構造体の第３の実施形態について説明するための概略斜視図である。
【図５】図５は本発明のセンサ構造体の第４の実施形態について説明するためのものであって、図５（ａ）は組み立て前の状態を説明するための概略斜視図、図５（ｂ）は組み立て後の状態を説明するための概略斜視図である。
【図６】図６は、従来のＳＰＦＳ装置の基本的な構造を説明するための概略図である。
【図７】図７は、先願のＳＰＦＳ装置における測定データの補正方法およびこれを用いたアッセイ方法の概念について説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の第１の実施形態〜第４の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。なお、第１の実施形態〜第４の実施形態の説明に用いられる図面は、本発明の特徴的部分が際立つように敢えて構成を簡略化して記載しており、基本的なＳＰＦＳ装置およびセンサ構造体の構成は図示されていないが、当然用いられているものである。
【００４３】
本発明の表面プラズモン励起増強蛍光測定装置およびこれに用いられるセンサ構造体は、測定データの補正やアッセイを簡便な構造で行うことができ、これにより所望のアナライトの検出を高精度に行うことができるものである。
【００４４】
また、本発明の表面プラズモン励起増強蛍光測定装置およびこれに用いられるセンサ構造体を用いた測定値の補正方法については、背景技術の欄で説明した方法と基本的に同じであるため、下記に示した実施形態の説明では、本発明の特徴的な構成を詳しく説明するものとする。
【００４５】
＜第１の実施形態＞
図１に示した本発明の第１の実施形態におけるセンサ構造体３０Ａとこれを用いたＳＰＦＳ装置１０は、まずセンサ構造体３０Ａにおいて、誘電体部材３２の上面に、金属薄膜３４を介することなく蛍光色素層３６が形成された全反射蛍光リファレンス領域（Ｐ）と、金属薄膜３４を介して蛍光色素層３６が形成された電場増強蛍光リファレンス領域（Ｑ）と、を備えている。領域（Ｐ）と領域（Ｑ）に形成された蛍光色素層３６は、同一の蛍光色素から成るものである。
【００４６】
また領域（Ｐ）と領域（Ｑ）とは、誘電体部材３２の上面に並列状に形成されている。
そして誘電体部材３２には、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）の下方に位置する励起光入射面３８，４０が、それぞれ異なる角度に形成されている。
【００４７】
この励起光入射面３８，４０の角度は、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）に対し、光源１２より全反射条件となる入射角θｐ，θｑで照射される励起光１４の角度に合わせて設定されるものであり、領域（Ｐ）では誘電体部材３２と蛍光色素層３６との界面に励起光１４が照射されるのに対して、領域（Ｑ）では誘電体部材３２と金属薄膜３４との界面に励起光１４が照射されるため、領域（Ｐ）の入射角θｐと領域（Ｑ）の入射角θｑとでそれぞれ異なっている。なお、図中の符号１８は、領域（Ｐ）に入射角θｐで照射された励起光１４が、誘電体部材３２と蛍光色素層３６との界面で反射された反射光である。
【００４８】
本実施形態では、入射角調整手段として誘電体部材３２に異なる２種類の角度の励起光入射面３８，４０を備えることで、光源１２より領域（Ｐ）と領域（Ｑ）に照射される励起光１４の入射角θｐ，θｑをそれぞれ調整できるようにしている。
【００４９】
なお、ＳＰＦＳ装置１０の構成としては、１つの光源１２が移動手段１６により１軸方向にのみ移動できるように構成されており、これにより光源１２を移動させて領域（Ｐ）と領域（Ｑ）に順々に励起光１４を照射し、それぞれの領域における蛍光（図示せず）を光検出手段（図示せず）で検出するようにしている。
【００５０】
光源１２の移動可能な方向は、センサ構造体３０Ａの領域（Ｐ）と領域（Ｑ）とが列状に並んで設けられた方向と同方向であり、この方向に移動可能なように移動手段１６を設置すれば良い。
【００５１】
このようなＳＰＦＳ装置１０は、センサ構造体３０Ａの誘電体部材３２に励起光入射面３８，４０を備え、光源１２に移動手段１６を設けるだけの非常に簡便な構造であり、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）の２つの領域の蛍光測定を同様の条件下で求めることができる。
【００５２】
このため、領域（Ｐ）の全反射蛍光シグナルＳｐと、電場増強蛍光シグナルＳｑとを光検出手段（図示せず）で測定し、背景技術で説明した式（１）に代入すれば、金属薄膜３４による蛍光シグナルの電場増強度Ｒを算定でき、金属薄膜３４による電場増強度の影響具合を正確に求めることができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、センサ構造体３０Ａに対して光源１２が移動できるようになっているが、逆に光源１２に対してセンサ構造体３０Ａが移動できるようになっていても良いものであり、両者が相対的に１軸方向に移動できるよういずれかに移動手段１６が設けられていればどちらが移動しても構わないものである。
【００５４】
移動手段１６の具体的な構造については、１軸方向に移動できる構造であれば特に限定されるものではないが、例えばレール（図示せず）上に光源１２もしくはセンサ構造体３０Ａを設置し、これが１軸方向に移動するような構成であれば、簡便な構造であるため好ましい。
【００５５】
また誘電体部材３２は、図２に示したように領域（Ｐ）に位置する誘電体部材３２ａと領域（Ｑ）に位置する誘電体部材３２ｂとで別々に製造しておき、これを接合して一体化することで容易に製造が可能である。当然ながら一回の成形で誘電体部材３２を設けても良いものである。
【００５６】
なお、誘電体部材３２ａと誘電体部材３２ｂとの接合方法は特に限定されないが、例えば接着剤を介して接合することができる。
このように本実施形態におけるＳＰＦＳ装置１０およびセンサ構造体３０Ａでは、光源１２を新たに設ける必要もなく、ＳＰＦＳ装置１０を必要以上に大型化することもなく、製造コストも極力抑えることができる。
【００５７】
＜第２の実施形態＞
次に本発明の第２の実施形態について、図３を用いて説明する。
図３に示したセンサ構造体３０Ｂとこれを用いたＳＰＦＳ装置１０は、図１に示した第１の実施形態のセンサ構造体３０Ａとこれを用いたＳＰＦＳ装置１０と基本的には同じ構成であるので、同じ構成部材には同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５８】
図３に示したセンサ構造体３０Ｂは、誘電体部材３２の上面に金属薄膜３４を介して特定物質を捕捉するリガンドが設けられたリガンド含有層４４を有するＳＰＦＳアッセイ領域（Ａ）が、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）と同じように列状に並んで形成されている点のみ、実施形態１と異なっている。
【００５９】
なお、領域（Ａ）に設けられた金属薄膜３４は、領域（Ｑ）に設けられた金属薄膜３４と、同一の金属材料からなるとともに同一の膜厚である。
このため、領域（Ａ）の誘電体部材３２の励起光入射面４２は、領域（Ｑ）の誘電体部材３２の励起光入射面４０と同じ角度に設定されている。
【００６０】
このように実際の測定用の領域（Ａ）と、補正用の電場増強度を求めるための領域（Ｐ）と領域（Ｑ）とが、一つの誘電体部材３２上に形成されていれば、測定データの補正やアッセイを一つのセンサ構造体３０Ｂだけで行うことができ、検出に要する費用を抑えることができるとともに、ＳＰＦＳ装置１０にセンサ構造体３０Ｂをセットする回数が１回で済むため、検出に要する時間を少なくすることができる。
【００６１】
従って特に臨床検査への応用には、このような領域（Ａ），領域（Ｐ），領域（Ｑ）が一つとなった構造が好適である。
【００６２】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について、図４を用いて説明する。
【００６３】
図４に示したセンサ構造体３０Ｃは、図１に示した第１の実施形態のセンサ構造体３０Ａと基本的には同じ構成であるので、同じ構成部材には同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６４】
図４に示したセンサ構造体３０Ｃは、領域（Ｐ）の下方と領域（Ｑ）の下方に位置するそれぞれの誘電体部材３２ｃ，３２ｄが、それぞれ異なる材質で構成されたものである点のみ、実施形態１と異なっている。
【００６５】
このように、誘電体部材３２を２種類の異なる材質から成る組合せとすれば、それぞれの誘電体部材３２ｃ，３２ｄを介して領域（Ｐ）と領域（Ｑ）の両方に、全反射条件となる入射角θｐ，θｑで励起光１４を照射することができる。
【００６６】
またこのような誘電体部材３２は、誘電体部材３２ｃと誘電体部材３２ｄとを異なる材料で別々に成形しておき、これを後で接着剤などを介して組み合わせることで容易に製造できる。さらに二色成形（ダブルモールド）法を用いれば接着剤の必要がなく、より簡単に製造ができる。
【００６７】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について、図５を用いて説明する。
図５に示したセンサ構造体３０Ｄは、図１に示した第１の実施形態のセンサ構造体３０Ａと基本的には同じ構成であるので、同じ構成部材には同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６８】
図５に示したセンサ構造体３０Ｄは、励起光入射面３８，４０を有する誘電体部材３２ｅ，３２ｆと、板状に形成された誘電体部材３２ｇ，３２ｈとを別々に製造し、これを後で組み合わせる構造となっている点のみ、実施形態１と異なっている。
【００６９】
このようなセンサ構造体３０Ｄは、まず図５（ａ）に示したように励起光入射面３８，４０を有する誘電体部材３２ｅ，３２ｆと、板状に形成された誘電体部材３２ｇ，３２ｈとを別々に製造する。
【００７０】
そして板状に形成された誘電体部材３２ｇ，３２ｈの上面の領域（Ｑ）にのみ金属薄膜３４を形成し、次いで領域（Ｐ）と領域（Ｑ）とに同様の蛍光色素層３６を形成する。
さらにこのように別々に形成した誘電体部材３２ｅ，３２ｆと誘電体部材３２ｇ，３２ｈとを図５（ｂ）に示したように積層することにより、センサ構造体３０Ｄが構成される。
【００７１】
なお、誘電体部材３２ｅ，３２ｆと誘電体部材３２ｇ，３２ｈとの積層方法は特に限定されないが、例えば接着剤を介して積層することができる。
このような構造を有するセンサ構造体３０Ｄは、励起光１４の入射角に応じて組合せを変えることが容易となるため、いろいろな条件の構造を容易に作り出すことができるとともに板状の誘電体部材３２ｇ，３２ｈを繰り返し使用することができるため、汎用性も高く製造コストも抑えることができる。
【００７２】
以上、本発明のＳＰＦＳ装置１０およびこれに用いられるセンサ構造体３０Ａ〜３０Ｄの好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、例えば第１の実施形態と第４の実施形態が組み合わさった構造としたり、第２の実施形態のような領域（Ａ）を第３の実施形態に設けたり、第３の実施形態において第４の実施形態のような構造とするなどしても良いものである。
【００７３】
また、本発明のＳＰＦＳ装置１０およびこれに用いられるセンサ構造体３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれの構成については、基本的には従来よりＳＰＦＳ装置およびセンサ構造体で用いられているものと同様のものを用いることができ、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能なものである。
【符号の説明】
【００７４】
１０・・・表面プラズモン励起増強蛍光測定装置（ＳＰＦＳ装置）
１２・・・光源
１４・・・励起光
１６・・・移動手段
１８・・・反射光
３０Ａ〜３０Ｄ・・・センサ構造体
３２・・・誘電体部材
３２ａ〜３２ｈ・・・誘電体部材
３４・・・金属薄膜
３６・・・蛍光色素層
３８・・・励起光入射面
４０・・・励起光入射面
４２・・・励起光入射面
４４・・・リガンド含有層
Ｐ・・・全反射蛍光リファレンス領域
Ｑ・・・電場増強蛍光リファレンス領域
Ａ・・・ＳＰＦＳアッセイ領域
θｐ・・入射角
θｑ・・入射角
θａ・・入射角
Ｓｐ・・全反射蛍光シグナル
Ｓｑ・・電場増強蛍光シグナル
Ｓａ・・ＳＰＦＳ蛍光シグナル
１００・・・表面プラズモン励起増強蛍光測定装置（ＳＰＦＳ装置）
１０２・・・誘電体部材
１０４・・・金属薄膜
１０６・・・リガンド含有層
１０８・・・流路
１１２・・・センサ構造体
１１４・・・励起光
１１６・・・光源
１１８・・・反射光
１２０・・・受光手段
１２２・・・蛍光
１２４・・・光検出手段
１２６・・・集光部材
１２８・・・波長選択機能部材
１３０・・・蛍光色素層
１３２・・・アナライト
１３４・・・蛍光物質
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ；Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）の原理に基づいた表面プラズモン励起増強蛍光測定装置およびこれに用いられるセンサ構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ナノメートルレベルなどの微細領域中で電子と光とが共鳴することにより、高い光出力を得る現象（表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ；Surface Plasmon Resonance）現象）を応用した表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ）の原理に基づき、高精度に所望のアナライト検出を行えるようにした表面プラズモン励起増強蛍光測定装置（以下、ＳＰＦＳ装置ともいう）が開発され、例えばバイオテクノロジーなどの分野で利用されている（例えば特許文献１，２）。
【０００３】
このようなＳＰＦＳ装置１００の基本的な構造は、図６に示したように、まず誘電体部材１０２と、誘電体部材１０２の主面上に形成された金属薄膜１０４と、金属薄膜１０４の上面に形成され、流路１０８上の所定位置にリガンドが固定化されたＳＰＦＳアッセイ領域（Ａ）（以下、領域（Ａ）ともいう）を備えたリガンド含有層１０６と、を有するセンサ構造体１１２を備えている。
【０００４】
そして、センサ構造体１１２の誘電体部材１０２側には、誘電体部材１０２内に入射され、金属薄膜１０４に向かって全反射条件となる入射角θａで励起光１１４を照射する光源１１６を備え、さらに光源１１６から照射され金属薄膜１０４で反射した反射光１１８を受光する受光手段１２０が備えられている。
【０００５】
一方、センサ構造体１１２のリガンド含有層１０６側には、領域（Ａ）で固定化されたアナライトを標識した蛍光物質が発する蛍光１２２を受光する光検出手段１２４が設けられている。
【０００６】
なお、リガンド含有層１０６の領域（Ａ）と光検出手段１２４との間には、蛍光１２２を効率良く集光するための集光部材１２６と、蛍光１２２以外に含まれる光を除去し、必要な蛍光１２２のみを選択する波長選択機能部材１２８が設けられている。
【０００７】
そして、ＳＰＦＳ装置１００の使用においては、リガンド含有層１０６の領域（Ａ）内に流路１０８を介してアナライトを有する試料溶液を流入させ、その後、このアナライトを標識する蛍光物質を、同様に流路１０８を介して流入させることで、領域（Ａ）に蛍光物質で標識されたアナライトが固定化された状態とする。
【０００８】
そして、この状態で光源１１６より誘電体部材１０２を介して金属薄膜１０４に全反射条件となる入射角θａで励起光１１４を照射することで、金属薄膜１０４の表面からエバネッセント波を放出させ、このエバネッセント波により領域（Ａ）の全面に固定化された蛍光物質による蛍光１２２を励起させる。
【０００９】
そして、エバネッセント波によって励起された領域（Ａ）全面の蛍光１２２を光検出手段１２４で検出することで、極微量および／または極低濃度のアナライトを検出することができる。
【００１０】
このようなＳＰＦＳ装置１００は、近年臨床検査への応用が求められているが、臨床検査の場合、蛍光シグナルの測定データのばらつきを今まで以上に抑え信頼性を高める必要がある。
【００１１】
ＳＰＦＳ装置１００では、蛍光シグナルのばらつき原因の一つとして電場増強度のばらつきが挙げられ、この電場増強度は、ＳＰＦＳ装置１００に用いられるセンサ構造体１１２の誘電体部材１０２上面に形成される金属薄膜１０４の膜厚の違いによって異なることが知られている。
【００１２】
金属薄膜１０４の膜厚は、センサ構造体１１２の製造ロット毎に僅かに差が生ずる場合があり、臨床検査への応用を進めるにはこの製造ロット毎の膜厚の違いによる測定データの僅かなばらつきも見逃すことはできない。
【００１３】
なお、全てのセンサ構造体１１２において、金属薄膜１０４の膜厚が寸分の違いもなく完全に同一となるよう製造することは現実的ではないことから、センサ構造体１１２で生じる電場増強度を正規化し、これに基づいて測定データを補正すれば、電場増強度のばらつきによる蛍光シグナルへの影響を最小限にできると思われる。
【００１４】
また一方で、臨床検査に用いるには、センサ構造体１１２の製造コストを極力抑えることも重要である。
そこで本出願人は、センサ構造体１１２を構成する金属薄膜１０４の膜厚の個体差による電場増強度のばらつきを補正し、測定精度や信頼性を高めたＳＰＦＳ装置における測定データの補正方法を開発し、先に特許出願した（特許文献３。特願２０１０−１８１３６４号。以下「先願」という。）。
【００１５】
この補正方法は、図７に示したように、誘電体部材１０２表面の一部に、金属薄膜１０４を介さないで蛍光色素層１３０を形成した全反射蛍光リファレンス領域（Ｐ）（以下、領域（Ｐ）ともいう）と、金属薄膜１０４を介して蛍光色素層１３０を形成した電場増強蛍光リファレンス領域（Ｑ）（以下、領域（Ｑ）ともいう）とを設けておき、この誘電体部材１０２の裏側から領域（Ｐ）と領域（Ｑ）に対してそれぞれ全反射条件で励起光１１４を照射したとき、金属薄膜１０４の有無による電場増強度の影響を調べ、さらに金属薄膜１０４厚みの違いによる電場増強度への影響具合を見積もることができるようにしたものである。
【００１６】
具体的には、まず蛍光色素層１３０だけが形成された領域（Ｐ）と、金属薄膜１０４を介して蛍光色素層１３０が形成された領域（Ｑ）と、金属薄膜１０４を介してリガンド含有層１０６が形成された領域（Ａ）とを、誘電体部材１０２の上面に形成したセンサ構造体１１２を用意する。
【００１７】
この領域（Ｐ）における蛍光色素層１３０と、領域（Ｑ）における蛍光色素層１３０とは、同一の蛍光色素から形成されている。
領域（Ａ）については、上述した従来技術のセンサ構造体１１２におけるリガンド含有層１０６を有する領域（Ａ）と同様の構造である。
【００１８】
この領域（Ａ）に対して、誘電体部材１０２の下面側から入射角θａで励起光１１４を照射することで、アナライト１３２と結合した蛍光物質１３４の発する蛍光１２２が表面プラズモン現象によりさらに増強され、この増強された蛍光１２２の量をＳＰＦＳ蛍光シグナルＳａとして光検出手段１２４で測定することで、検体溶液中に含まれるアナライト１３２を定量化する。
【００１９】
次いで、領域（Ｐ）に対して誘電体部材１０２の下面側から入射角θｐで励起光１１４を照射し、蛍光色素層１３０から発せられた蛍光１２２の量を全反射蛍光シグナルＳｐとして、光検出手段１２４にて測定する。
【００２０】
同様に、領域（Ｑ）に対して、誘電体部材１０２の下面側から入射角θｑで励起光１１４を照射する。この励起光１１４は、上述した領域（Ｐ）で用いたものと同じ光源１１６から発せられたものであり、同一波長である。
【００２１】
そして、蛍光色素層１３０から発せられ、表面プラズモン現象によって増強された蛍光１２２の量を電場増強蛍光シグナルＳｑとして、光検出手段１２４にて測定する。
上記の方法で得られた全反射蛍光シグナルＳｐと、電場増強蛍光シグナルＳｑとを、下記式（１）に代入してセンサ構造体１１２の電場増強度（Ｒ）を算出する。
【００２２】
Ｒ＝Ｓｑ／Ｓｐ・・・・（１）
また、このセンサ構造体１１２とは別に、このセンサ構造体１１２と同様の構成を有し、正規化の基準となるセンサ構造体１１２’（図示せず）を、上記したセンサ構造体１１２の場合と同一波長の励起光１１４を用いて、全反射蛍光シグナルＳｐ’と、電場増強蛍光シグナルＳｑ’とを測定し、上記式（１）と同じようにして電場増強度（Ｒ’）を算出する。
【００２３】
そして下記式（２）によって、上述したＳＰＦＳ蛍光シグナルＳａを補正ＳＰＦＳ蛍光シグナルＳに変換することで、センサ構造体１１２と正規化の基準となるセンサ構造体１１２’（図示せず）との金属薄膜１０４の膜厚のばらつきに起因する蛍光シグナルの量を補正することができる。
【００２４】
Ｓ＝Ｓａ×（Ｒ’／Ｒ）・・・・（２）
なお、図７に示したセンサ構造体１１２では、領域（Ｐ），領域（Ｑ）および領域（Ａ）が、同一の誘電体部材１０２上に一体的に形成されているがこれに限定されるものではない。
【００２５】
また、領域（Ａ）に形成されている金属薄膜１０４と、領域（Ｑ）に形成されている金属薄膜１０４とが、同一の金属で同一の膜厚であり、且つ誘電体部材１０２が両者とも同一の材質からなっていれば、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）だけが形成されたセンサ構造体（図示せず）と、領域（Ａ）だけが形成されたセンサ構造体（図示せず）とを別々に製造し、これを用いて上記補正を行っても良いものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特許第３２９４６０５号公報
【特許文献２】特開２００６−２１８１６９号公報
【特許文献３】特願２０１０−１８１３６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
ところで上記した補正方法では、少なくとも領域（Ｐ）および領域（Ｑ）に対して、それぞれ異なる入射角θｐ，θｑで励起光１１４を照射する必要がある。
このため、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）用にそれぞれ光源１１６を用意することが考えられる。しかしながら、実際には光源１１６の周囲には偏光フィルターやビームエキスパンダーなどの各種光学装置（図示せず）が取り付けられているため、単に光源１１６を増やすことは設置スペースの関係からも難しい。他方、光源１１６を増やすことは装置を大型化させるとともにコスト高を招くおそれもある。
【００２８】
本発明はこのような現状に鑑みなされたものであって、測定データの補正やアッセイを簡便な構造で行うことができ、これにより所望のアナライトの検出を高精度に行うことのできる表面プラズモン励起増強蛍光測定装置およびこれに用いられるセンサ構造体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】
【００２９】
本発明は、前述したような課題を解決するために発明されたものであって、
本発明のセンサ構造体は、
誘電体部材の上面に、金属薄膜を介することなく蛍光色素層が形成された全反射蛍光リファレンス領域（Ｐ）と、金属薄膜を介して蛍光色素層が形成された電場増強蛍光リファレンス領域（Ｑ）と、を少なくとも備え、
前記領域（Ｐ）に形成された蛍光色素層と前記領域（Ｑ）に形成された蛍光色素層とが、同一の蛍光色素からなり、
前記誘電体部材側から前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）のそれぞれに対し、光源より全反射条件となる入射角で励起光が照射されるよう構成された表面プラズモン励起増強蛍光測定装置に用いられるセンサ構造体であって、
前記誘電体部材は、その上面に備えられた前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）とが、列状に並んだ状態で形成されており、
さらに前記誘電体部材は、
前記センサ構造体と前記光源とを１軸方向にのみ相対移動させて前記光源から前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）とに励起光を照射させた際に、前記領域（Ｐ）に照射される励起光の入射角（θｐ）と、前記領域（Ｑ）に照射される励起光の入射角（θｑ）と、の調整が行われる入射角調整手段を、
有することを特徴とする。
【００３０】
このようにセンサ構造体の誘電体部材に入射角調整手段を設けることにより、光源とセンサ構造体とを相対的に１軸方向にのみ移動することで、全反射蛍光リファレンス領域（Ｐ）と電場増強蛍光リファレンス領域（Ｑ）の両方に、全反射条件となる入射角で励起光を照射することができる。
【００３１】
これによりセンサ構造体は簡便な構造で製造も容易でありながらも、測定データの補正やアッセイを確実に行うことができ、これにより所望のアナライトの検出を高精度に行うことができる。したがって臨床検査への応用も可能である。
【００３２】
また、本発明のセンサ構造体は、
前記入射角調整手段は、
前記領域（Ｐ）の下方と前記領域（Ｑ）の下方に位置する前記誘電体部材のそれぞれの励起光入射面が、それぞれ異なる角度に形成されてなるものであることを特徴とする。
【００３３】
このように、誘電体部材に２種類の異なる角度に設定された励起光入射面が並んで設けられていれば、それぞれの励起光入射面を介して領域（Ｐ）と領域（Ｑ）の両方に、一つの光源をセンサ構造体に対して１軸方向に相対的に移動するだけで全反射条件となる入射角θｐ,θｑで励起光を照射することができる。
またこのような誘電体部材は、角度の異なる２種類の励起光入射面を有する誘電体部材を別々に製造し、これを組み合わせるだけで簡単に製造できるため構造も簡便である。
【００３４】
また、本発明のセンサ構造体は、
前記入射角調整手段は、
前記領域（Ｐ）の下方と前記領域（Ｑ）の下方に位置するそれぞれの前記誘電体部材が、それぞれ異なる材質で構成されたものであることを特徴とする。
【００３５】
このように、誘電体部材を２種類の異なる材質から成る組合せとすれば、それぞれの誘電体を介して領域（Ｐ）と領域（Ｑ）の両方に、一つの光源を移動するだけで全反射条件となる入射角θｐ，θｑで励起光を照射することができる。
またこのような誘電体部材は、異なる２種類の材質からなる誘電体部材同士を組み合わせるだけで簡単に製造できるため、構造も簡便である。
【００３６】
また、本発明のセンサ構造体は、
前記誘電体部材は、
その上面に形成された前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）と列状に並ぶように、さらに金属薄膜を介して特定物質を捕捉するリガンドが設けられたリガンド含有層を有するＳＰＦＳアッセイ領域（Ａ）が形成され、
前記領域（Ａ）に形成された金属薄膜が、前記領域（Ｑ）に形成された金属薄膜と同一の金属材料から成るとともに同一の膜厚であることを特徴とする。
【００３７】
このように実際に特定物質の検出を行うＳＰＦＳアッセイ領域（Ａ）が、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）とともに誘電体部材の上面に並んで形成されていれば、測定データの補正やアッセイを一つのセンサ構造体だけで行うことができ、検出に要する費用を抑えることができるとともに、ＳＰＦＳ装置にセンサ構造体をセットする回数が一度で済むため、検出に要する時間を少なくすることができる。従って特に臨床検査への応用には、このような構造が好適である。
【００３８】
また、本発明の表面プラズモン励起増強蛍光測定装置は、
上記いずれかに記載のセンサ構造体を配設してなるとともに、前記センサ構造体と１軸方向にのみ相対移動可能な光源を少なくとも備えることを特徴とする。
【００３９】
このように、誘電体部材が上記した特徴的な構成を有するセンサ構造体を用い、これに対してセンサ構造体と１軸方向にのみ相対移動可能な光源より、全反射条件となる入射角で励起光を照射するように構成されていれば、測定データの補正やアッセイを簡便な構造で行うことができ、これにより所望のアナライトの検出を高精度に行うことができる。
したがって臨床検査への応用も可能である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、測定データの補正やアッセイを簡便な構造で行うことができ、これにより所望のアナライトの検出を高精度に行うことのできる表面プラズモン励起増強蛍光測定装置およびこれに用いられるセンサ構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態におけるセンサ構造体とこれを用いたＳＰＦＳ装置の主要部分について説明するための概略斜視図である。
【図２】図２は図１に示したセンサ構造体の誘電体部材について説明するための概略斜視図である。
【図３】図３は本発明の第２の実施形態におけるセンサ構造体とこれを用いたＳＰＦＳ装置の主要部分について説明するための概略斜視図である。
【図４】図４は本発明のセンサ構造体の第３の実施形態について説明するための概略斜視図である。
【図５】図５は本発明のセンサ構造体の第４の実施形態について説明するためのものであって、図５（ａ）は組み立て前の状態を説明するための概略斜視図、図５（ｂ）は組み立て後の状態を説明するための概略斜視図である。
【図６】図６は、従来のＳＰＦＳ装置の基本的な構造を説明するための概略図である。
【図７】図７は、先願のＳＰＦＳ装置における測定データの補正方法およびこれを用いたアッセイ方法の概念について説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の第１の実施形態〜第４の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。なお、第１の実施形態〜第４の実施形態の説明に用いられる図面は、本発明の特徴的部分が際立つように敢えて構成を簡略化して記載しており、基本的なＳＰＦＳ装置およびセンサ構造体の構成は図示されていないが、当然用いられているものである。
【００４３】
本発明の表面プラズモン励起増強蛍光測定装置およびこれに用いられるセンサ構造体は、測定データの補正やアッセイを簡便な構造で行うことができ、これにより所望のアナライトの検出を高精度に行うことができるものである。
【００４４】
また、本発明の表面プラズモン励起増強蛍光測定装置およびこれに用いられるセンサ構造体を用いた測定値の補正方法については、背景技術の欄で説明した方法と基本的に同じであるため、下記に示した実施形態の説明では、本発明の特徴的な構成を詳しく説明するものとする。
【００４５】
＜第１の実施形態＞
図１に示した本発明の第１の実施形態におけるセンサ構造体３０Ａとこれを用いたＳＰＦＳ装置１０は、まずセンサ構造体３０Ａにおいて、誘電体部材３２の上面に、金属薄膜３４を介することなく蛍光色素層３６が形成された全反射蛍光リファレンス領域（Ｐ）と、金属薄膜３４を介して蛍光色素層３６が形成された電場増強蛍光リファレンス領域（Ｑ）と、を備えている。領域（Ｐ）と領域（Ｑ）に形成された蛍光色素層３６は、同一の蛍光色素から成るものである。
【００４６】
また領域（Ｐ）と領域（Ｑ）とは、誘電体部材３２の上面に並列状に形成されている。
そして誘電体部材３２には、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）の下方に位置する励起光入射面３８，４０が、それぞれ異なる角度に形成されている。
【００４７】
この励起光入射面３８，４０の角度は、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）に対し、光源１２より全反射条件となる入射角θｐ，θｑで照射される励起光１４の角度に合わせて設定されるものであり、領域（Ｐ）では誘電体部材３２と蛍光色素層３６との界面に励起光１４が照射されるのに対して、領域（Ｑ）では誘電体部材３２と金属薄膜３４との界面に励起光１４が照射されるため、領域（Ｐ）の入射角θｐと領域（Ｑ）の入射角θｑとでそれぞれ異なっている。なお、図中の符号１８は、領域（Ｐ）に入射角θｐで照射された励起光１４が、誘電体部材３２と蛍光色素層３６との界面で反射された反射光である。
【００４８】
本実施形態では、入射角調整手段として誘電体部材３２に異なる２種類の角度の励起光入射面３８，４０を備えることで、光源１２より領域（Ｐ）と領域（Ｑ）に照射される励起光１４の入射角θｐ，θｑをそれぞれ調整できるようにしている。
【００４９】
なお、ＳＰＦＳ装置１０の構成としては、１つの光源１２が移動手段１６により１軸方向にのみ移動できるように構成されており、これにより光源１２を移動させて領域（Ｐ）と領域（Ｑ）に順々に励起光１４を照射し、それぞれの領域における蛍光（図示せず）を光検出手段（図示せず）で検出するようにしている。
【００５０】
光源１２の移動可能な方向は、センサ構造体３０Ａの領域（Ｐ）と領域（Ｑ）とが列状に並んで設けられた方向と同方向であり、この方向に移動可能なように移動手段１６を設置すれば良い。
【００５１】
このようなＳＰＦＳ装置１０は、センサ構造体３０Ａの誘電体部材３２に励起光入射面３８，４０を備え、光源１２に移動手段１６を設けるだけの非常に簡便な構造であり、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）の２つの領域の蛍光測定を同様の条件下で求めることができる。
【００５２】
このため、領域（Ｐ）の全反射蛍光シグナルＳｐと、電場増強蛍光シグナルＳｑとを光検出手段（図示せず）で測定し、背景技術で説明した式（１）に代入すれば、金属薄膜３４による蛍光シグナルの電場増強度Ｒを算定でき、金属薄膜３４による電場増強度の影響具合を正確に求めることができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、センサ構造体３０Ａに対して光源１２が移動できるようになっているが、逆に光源１２に対してセンサ構造体３０Ａが移動できるようになっていても良いものであり、両者が相対的に１軸方向に移動できるよういずれかに移動手段１６が設けられていればどちらが移動しても構わないものである。
【００５４】
移動手段１６の具体的な構造については、１軸方向に移動できる構造であれば特に限定されるものではないが、例えばレール（図示せず）上に光源１２もしくはセンサ構造体３０Ａを設置し、これが１軸方向に移動するような構成であれば、簡便な構造であるため好ましい。
【００５５】
また誘電体部材３２は、図２に示したように領域（Ｐ）に位置する誘電体部材３２ａと領域（Ｑ）に位置する誘電体部材３２ｂとで別々に製造しておき、これを接合して一体化することで容易に製造が可能である。当然ながら一回の成形で誘電体部材３２を設けても良いものである。
【００５６】
なお、誘電体部材３２ａと誘電体部材３２ｂとの接合方法は特に限定されないが、例えば接着剤を介して接合することができる。
このように本実施形態におけるＳＰＦＳ装置１０およびセンサ構造体３０Ａでは、光源１２を新たに設ける必要もなく、ＳＰＦＳ装置１０を必要以上に大型化することもなく、製造コストも極力抑えることができる。
【００５７】
＜第２の実施形態＞
次に本発明の第２の実施形態について、図３を用いて説明する。
図３に示したセンサ構造体３０Ｂとこれを用いたＳＰＦＳ装置１０は、図１に示した第１の実施形態のセンサ構造体３０Ａとこれを用いたＳＰＦＳ装置１０と基本的には同じ構成であるので、同じ構成部材には同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５８】
図３に示したセンサ構造体３０Ｂは、誘電体部材３２の上面に金属薄膜３４を介して特定物質を捕捉するリガンドが設けられたリガンド含有層４４を有するＳＰＦＳアッセイ領域（Ａ）が、領域（Ｐ）と領域（Ｑ）と同じように列状に並んで形成されている点のみ、実施形態１と異なっている。
【００５９】
なお、領域（Ａ）に設けられた金属薄膜３４は、領域（Ｑ）に設けられた金属薄膜３４と、同一の金属材料からなるとともに同一の膜厚である。
このため、領域（Ａ）の誘電体部材３２の励起光入射面４２は、領域（Ｑ）の誘電体部材３２の励起光入射面４０と同じ角度に設定されている。
【００６０】
このように実際の測定用の領域（Ａ）と、補正用の電場増強度を求めるための領域（Ｐ）と領域（Ｑ）とが、一つの誘電体部材３２上に形成されていれば、測定データの補正やアッセイを一つのセンサ構造体３０Ｂだけで行うことができ、検出に要する費用を抑えることができるとともに、ＳＰＦＳ装置１０にセンサ構造体３０Ｂをセットする回数が１回で済むため、検出に要する時間を少なくすることができる。
【００６１】
従って特に臨床検査への応用には、このような領域（Ａ），領域（Ｐ），領域（Ｑ）が一つとなった構造が好適である。
【００６２】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について、図４を用いて説明する。
【００６３】
図４に示したセンサ構造体３０Ｃは、図１に示した第１の実施形態のセンサ構造体３０Ａと基本的には同じ構成であるので、同じ構成部材には同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６４】
図４に示したセンサ構造体３０Ｃは、領域（Ｐ）の下方と領域（Ｑ）の下方に位置するそれぞれの誘電体部材３２ｃ，３２ｄが、それぞれ異なる材質で構成されたものである点のみ、実施形態１と異なっている。
【００６５】
このように、誘電体部材３２を２種類の異なる材質から成る組合せとすれば、それぞれの誘電体部材３２ｃ，３２ｄを介して領域（Ｐ）と領域（Ｑ）の両方に、全反射条件となる入射角θｐ，θｑで励起光１４を照射することができる。
【００６６】
またこのような誘電体部材３２は、誘電体部材３２ｃと誘電体部材３２ｄとを異なる材料で別々に成形しておき、これを後で接着剤などを介して組み合わせることで容易に製造できる。さらに二色成形（ダブルモールド）法を用いれば接着剤の必要がなく、より簡単に製造ができる。
【００６７】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について、図５を用いて説明する。
図５に示したセンサ構造体３０Ｄは、図１に示した第１の実施形態のセンサ構造体３０Ａと基本的には同じ構成であるので、同じ構成部材には同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６８】
図５に示したセンサ構造体３０Ｄは、励起光入射面３８，４０を有する誘電体部材３２ｅ，３２ｆと、板状に形成された誘電体部材３２ｇ，３２ｈとを別々に製造し、これを後で組み合わせる構造となっている点のみ、実施形態１と異なっている。
【００６９】
このようなセンサ構造体３０Ｄは、まず図５（ａ）に示したように励起光入射面３８，４０を有する誘電体部材３２ｅ，３２ｆと、板状に形成された誘電体部材３２ｇ，３２ｈとを別々に製造する。
【００７０】
そして板状に形成された誘電体部材３２ｇ，３２ｈの上面の領域（Ｑ）にのみ金属薄膜３４を形成し、次いで領域（Ｐ）と領域（Ｑ）とに同様の蛍光色素層３６を形成する。
さらにこのように別々に形成した誘電体部材３２ｅ，３２ｆと誘電体部材３２ｇ，３２ｈとを図５（ｂ）に示したように積層することにより、センサ構造体３０Ｄが構成される。
【００７１】
なお、誘電体部材３２ｅ，３２ｆと誘電体部材３２ｇ，３２ｈとの積層方法は特に限定されないが、例えば接着剤を介して積層することができる。
このような構造を有するセンサ構造体３０Ｄは、励起光１４の入射角に応じて組合せを変えることが容易となるため、いろいろな条件の構造を容易に作り出すことができるとともに板状の誘電体部材３２ｇ，３２ｈを繰り返し使用することができるため、汎用性も高く製造コストも抑えることができる。
【００７２】
以上、本発明のＳＰＦＳ装置１０およびこれに用いられるセンサ構造体３０Ａ〜３０Ｄの好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、例えば第１の実施形態と第４の実施形態が組み合わさった構造としたり、第２の実施形態のような領域（Ａ）を第３の実施形態に設けたり、第３の実施形態において第４の実施形態のような構造とするなどしても良いものである。
【００７３】
また、本発明のＳＰＦＳ装置１０およびこれに用いられるセンサ構造体３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれの構成については、基本的には従来よりＳＰＦＳ装置およびセンサ構造体で用いられているものと同様のものを用いることができ、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能なものである。
【符号の説明】
【００７４】
１０・・・表面プラズモン励起増強蛍光測定装置（ＳＰＦＳ装置）
１２・・・光源
１４・・・励起光
１６・・・移動手段
１８・・・反射光
３０Ａ〜３０Ｄ・・・センサ構造体
３２・・・誘電体部材
３２ａ〜３２ｈ・・・誘電体部材
３４・・・金属薄膜
３６・・・蛍光色素層
３８・・・励起光入射面
４０・・・励起光入射面
４２・・・励起光入射面
４４・・・リガンド含有層
Ｐ・・・全反射蛍光リファレンス領域
Ｑ・・・電場増強蛍光リファレンス領域
Ａ・・・ＳＰＦＳアッセイ領域
θｐ・・入射角
θｑ・・入射角
θａ・・入射角
Ｓｐ・・全反射蛍光シグナル
Ｓｑ・・電場増強蛍光シグナル
Ｓａ・・ＳＰＦＳ蛍光シグナル
１００・・・表面プラズモン励起増強蛍光測定装置（ＳＰＦＳ装置）
１０２・・・誘電体部材
１０４・・・金属薄膜
１０６・・・リガンド含有層
１０８・・・流路
１１２・・・センサ構造体
１１４・・・励起光
１１６・・・光源
１１８・・・反射光
１２０・・・受光手段
１２２・・・蛍光
１２４・・・光検出手段
１２６・・・集光部材
１２８・・・波長選択機能部材
１３０・・・蛍光色素層
１３２・・・アナライト
１３４・・・蛍光物質
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体部材の上面に、金属薄膜を介することなく蛍光色素層が形成された全反射蛍光リファレンス領域（Ｐ）と、金属薄膜を介して蛍光色素層が形成された電場増強蛍光リファレンス領域（Ｑ）と、を少なくとも備え、
前記領域（Ｐ）に形成された蛍光色素層と前記領域（Ｑ）に形成された蛍光色素層とが、同一の蛍光色素からなり、
前記誘電体部材側から前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）のそれぞれに対し、光源より全反射条件となる入射角で励起光が照射されるよう構成された表面プラズモン励起増強蛍光測定装置に用いられるセンサ構造体であって、
前記誘電体部材は、その上面に備えられた前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）とが、列状に並んだ状態で形成されており、
さらに前記誘電体部材は、
前記センサ構造体と前記光源とを１軸方向にのみ相対移動させて前記光源から前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）とに励起光を照射させた際に、前記領域（Ｐ）に照射される励起光の入射角（θｐ）と、前記領域（Ｑ）に照射される励起光の入射角（θｑ）と、の調整が行われる入射角調整手段を、
有することを特徴とするセンサ構造体。
【請求項２】
前記入射角調整手段は、
前記領域（Ｐ）の下方と前記領域（Ｑ）の下方に位置する前記誘電体部材のそれぞれの励起光入射面が、それぞれ異なる角度に形成されてなるものであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ構造体。
【請求項３】
前記入射角調整手段は、
前記領域（Ｐ）の下方と前記領域（Ｑ）の下方に位置するそれぞれの前記誘電体部材が、それぞれ異なる材質で構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ構造体。
【請求項４】
前記誘電体部材は、
その上面に形成された前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）と列状に並ぶように、さらに金属薄膜を介して特定物質を捕捉するリガンドが設けられたリガンド含有層を有するＳＰＦＳアッセイ領域（Ａ）が形成され、
前記領域（Ａ）に形成された金属薄膜が、前記領域（Ｑ）に形成された金属薄膜と同一の金属材料から成るとともに同一の膜厚であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のセンサ構造体を配設してなるとともに、前記センサ構造体と１軸方向にのみ相対移動可能な光源を少なくとも備えることを特徴とする表面プラズモン励起増強蛍光測定装置。
【請求項１】
誘電体部材の上面に、金属薄膜を介することなく蛍光色素層が形成された全反射蛍光リファレンス領域（Ｐ）と、金属薄膜を介して蛍光色素層が形成された電場増強蛍光リファレンス領域（Ｑ）と、を少なくとも備え、
前記領域（Ｐ）に形成された蛍光色素層と前記領域（Ｑ）に形成された蛍光色素層とが、同一の蛍光色素からなり、
前記誘電体部材側から前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）のそれぞれに対し、光源より全反射条件となる入射角で励起光が照射されるよう構成された表面プラズモン励起増強蛍光測定装置に用いられるセンサ構造体であって、
前記誘電体部材は、その上面に備えられた前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）とが、列状に並んだ状態で形成されており、
さらに前記誘電体部材は、
前記センサ構造体と前記光源とを１軸方向にのみ相対移動させて前記光源から前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）とに励起光を照射させた際に、前記領域（Ｐ）に照射される励起光の入射角（θｐ）と、前記領域（Ｑ）に照射される励起光の入射角（θｑ）と、の調整が行われる入射角調整手段を、
有することを特徴とするセンサ構造体。
【請求項２】
前記入射角調整手段は、
前記領域（Ｐ）の下方と前記領域（Ｑ）の下方に位置する前記誘電体部材のそれぞれの励起光入射面が、それぞれ異なる角度に形成されてなるものであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ構造体。
【請求項３】
前記入射角調整手段は、
前記領域（Ｐ）の下方と前記領域（Ｑ）の下方に位置するそれぞれの前記誘電体部材が、それぞれ異なる材質で構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ構造体。
【請求項４】
前記誘電体部材は、
その上面に形成された前記領域（Ｐ）と前記領域（Ｑ）と列状に並ぶように、さらに金属薄膜を介して特定物質を捕捉するリガンドが設けられたリガンド含有層を有するＳＰＦＳアッセイ領域（Ａ）が形成され、
前記領域（Ａ）に形成された金属薄膜が、前記領域（Ｑ）に形成された金属薄膜と同一の金属材料から成るとともに同一の膜厚であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のセンサ構造体を配設してなるとともに、前記センサ構造体と１軸方向にのみ相対移動可能な光源を少なくとも備えることを特徴とする表面プラズモン励起増強蛍光測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−５２９４９（Ｐ２０１２−５２９４９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９６５９３（Ｐ２０１０−１９６５９３）
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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