(57)【要約】[課題]光源と誘電体との間に配置されていた偏光板を省略して装置を簡易にし、かつ部品点数を少なくすることができるとともに、使用できる誘電体や接着剤の材料の選択の幅を広げることができ、ひいては、誘電体と金属薄膜との密着性を良好に維持することのできるセンサーチップを提供する。[解決手段]金属薄膜２４上のリガンドに捕捉されたアナライトを検出するにあたり、金属薄膜２４に励起光を照射することでアナライトを検出するようにした光学式検体検出装置に使用されるセンサーチップ２２であって、誘電体部材２３上に偏光部材２５が配置され、当該偏光部材２５上に金属薄膜２４が配されている、センサーチップ。
2014007134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属薄膜上のリガンドに捕捉されたアナライトを検出するにあたり、前記金属薄膜に励起光を照射することで前記アナライトを検出するようにした光学式検体検出装置に使用されるセンサーチップであって、
誘電体部材上に偏光部材が配置され、当該偏光部材上に金属薄膜が配されている、センサーチップ。
【請求項２】
前記偏光部材が液晶部材である、請求項１に記載のセンサーチップ。
【請求項３】
前記リガンドは、ＳＡＭ(Self-Assembled Monolayer)からなる固相膜、または、前記ＳＡＭ上にＣＭＤ（カルボキシメチルデキストラン）を設けてなる固相膜を介して、前記金属薄膜に設置されている、請求項１または２に記載のセンサーチップ。
【請求項４】
前記誘電体部材が誘電体プリズムである、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のセンサーチップ。
【請求項５】
前記誘電体部材の上面側には、前記アナライトを含む試料溶液を一時的に貯留するウェル部材、または前記アナライトを含む前記試料溶液を流通させることが可能な流路形成部材が具備されている、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のセンサーチップ。
【請求項６】
前記ウェル部材または前記流路形成部材と、前記誘電体部材との間には、シール部材が介装されている、請求項５に記載のセンサーチップ。
【請求項７】
前記誘電体部材と前記偏光部材との間に屈折率整合液が充填されている、請求項５に記載のセンサーチップ。
【請求項８】
前記ウェル部材または前記流路形成部材と、前記誘電体部材との間は、締結手段により着脱自在に固定されている、請求項５〜請求項７のいずれかに記載のセンサー部材。
【請求項９】
前記誘電体部材が樹脂製である、請求項１〜請求項８のいずれかに記載のセンサーチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサーチップに関するもので、詳しくは表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ；Surface Plasmon Resonance）測定装置、あるいは表面プラズモン共鳴現象を応用した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などの光学式検体検出装置に用いられるセンサーチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、極微少な物質の検出を行う場合において、物質の物理的現象を応用することでこのような物質の検出を可能とした様々な検体検出装置が用いられている。【０００３】
このような検体検出装置の一つとして、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、例えば、生体内の極微少なアナライトの検出を行うようにした表面プラズモン共鳴装置（以下、「ＳＰＲ装置」と言う）が挙げられる。【０００４】
また、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）現象を応用した、表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ；Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）の原理に基づき、ＳＰＲ装置よりもさらに高精度に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」と言う）も、このような検体検出装置の一つである。【０００５】
この表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ）は、光源より照射したレーザー光などの励起光が、金属薄膜表面で全反射減衰（ＡＴＲ；Attenuated Total Reflectance）する条件において、金属薄膜表面に表面プラズモン光（疎密波）を発生させることによって、光源より照射した励起光が有するフォトン量を数十倍〜数百倍に増やして、表面プラズモン光の電場増強効果を得るようになっている。【０００６】
ところで、このようなＳＰＲ装置あるいはＳＰＦＳ装置に用いられるセンサーチップとして、従来より誘電体部材としてガラス製プリズムを使用し、そのガラス製プリズムの上に金属薄膜を蒸着により形成したものが知られている。【０００７】
しかしながら、金属薄膜のみならずガラス製プリズムは高価であるため、ガラス製プリズムを使用したセンサーチップを、例えば、アナライトの測定のたびに交換することはコスト高となり実用的でない。【０００８】
そこで、近年では、ガラス製プリズムに代えて樹脂製プリズムを用いたセンサーチップが提供されている。【０００９】
図６は、特許文献１に開示されている従来のセンサーチップを用いたＳＰＲ装置３０を示したものである。【００１０】
この表面プラズモン共鳴装置（ＳＰＲ装置３０）のセンサーチップ１０では、光を入射させる誘電体部材として樹脂製プリズム１１が採用され、この樹脂製プリズム１１がＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）等の透明樹脂により形成されている。また金属薄膜１２は、樹脂製プリズム１１の上面に形成されている。さらに、検査対象となる試料１３は、この金属薄膜１２の上に配置されている。【００１１】
このようなＳＰＲ装置３０では、光源１から照射された入射光Ｌが、樹脂製プリズム１１の金属薄膜１２が設けられていない一方の面１１ｂから入射され、樹脂製プリズム１１と金属薄膜１２との界面１１ａで反射され、樹脂製プリズム１１の他方の面１１ｃから出射された反射光から、所望の波長の光Ｌ1を波長選択部２０で選択し、該波長選択部２０で選択された光Ｌ1の光強度分布を２次元画像としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサー３で撮像するようにしている。【００１２】
このように表面プラズモン共鳴を利用したＳＰＲ装置３０では、光源１と樹脂製プリズム１１との間に偏光板９を配置し、この偏光板９により樹脂製プリズム１１に入射される光を、Ｐ偏波した光だけに限定するようにしている。【００１３】
ところで、このようなＳＰＲ装置３０では、光源１から樹脂製プリズム１１を介して金属薄膜１２へ入射される入射光Ｌの入射角度を調整し、共鳴角を調べるために、光源１を樹脂製プリズム１１を中心として円弧状に可動させる必要がある。【００１４】
その場合に、上述の偏光板９も光源１とともに円弧状に可動させなければならない。【００１５】
しかしながら、このように偏光板９を円弧状に可動させる場合には、装置の構造が複雑になるという問題があった。【００１６】
また、図６に示した従来のＳＰＲ装置３０では、センサーチップ１０とは別に光源１の近傍にＰ偏光するための偏光板９を必要とするため、その分、部品点数が増えてしまうという問題があった。【００１７】
一方、このような表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）現象を応用した図７に示したＳＰＦＳ装置９０でも、上記ＳＰＲ装置３０と略同様のセンサーチップ１０が使用されている。すなわち、ＳＰＦＳ装置９０のセンサーチップ１０は、誘電体部材として、樹脂製プリズム１１が採用され、その樹脂製プリズム１１の上面に金属薄膜１２が蒸着により形成されている。【００１８】
ＳＰＦＳ装置９０では、金属薄膜１２に向かって入射光Ｌを照射する光源１と、偏光板９と、光源１から照射され金属薄膜１２で反射した反射光Ｌ2を受光する受光手段７８が設けられている。【００１９】
また、金属薄膜１２に対して光源１と反対側には、アナライトを標識した蛍光物質が発する蛍光８２を受光する光検出手段８４が設けられている。【００２０】
なお、金属薄膜１２と光検出手段８４との間には、蛍光８２を効率よく集めるための集光部材８６と、蛍光８２以外に含まれる光を除去し、必要な蛍光８２のみを通過する波長選択機能部材８８が設けられている。【００２１】
そして、ＳＰＦＳ装置９０においては、まず金属薄膜１２上にリガンドを固定しておき、このリガンドに蛍光物質で標識されたアナライトが捕捉された状態とする。【００２２】
そしてこの状態で、光源１より樹脂製プリズム１１内に入射光Ｌを照射し、この入射光Ｌが共鳴角θ2で金属薄膜１２に入射することで、金属薄膜１２上に疎密波（表面プラズモン）を生じさせる。【００２３】
なお、金属薄膜１２上に疎密波（表面プラズモン）が生ずる際には、励起した入射光Ｌと金属薄膜１２中の電子振動とがカップリングし、反射光Ｌ2の光量減少が生ずるため、受光手段７８で受光される反射光Ｌ2のシグナルが変化（光量が減少）する地点を見つければ、疎密波（表面プラズモン）が生ずる共鳴角θ2を得ることができる。【００２４】
この疎密波（表面プラズモン）を生ずる現象により、金属薄膜１２上のリガンドに捕捉されたアナライトの蛍光物質が効率良く励起され、これにより蛍光物質が発する蛍光８２の光量が増大することとなる。【００２５】
この増大した蛍光８２を、集光部材８６および波長選択機能部材８８を介して光検出手段８４で受光することで、アナライトを検出することができる。【００２６】
ところで、樹脂製プリズム１１の自家蛍光は、ガラス製プリズムの自家蛍光に比べて強い。これにより、ＳＰＦＳ装置９０では、樹脂製プリズム１１の自家蛍光が、検査対象の試料１３の蛍光８２に混ざってしまい、その自家蛍光が蛍光８２のノイズとなって光検出手段８４で検出されてしまうという問題があった。【００２７】
そのため、このようなＳＰＦＳ装置９０では、例えば、樹脂製プリズム１１として使用できる樹脂の材料の選択に制限があった。【００２８】
また、ＳＰＦＳ装置９０において、金属薄膜１２を、接着剤を用いて樹脂製プリズム１１の上面に固定する場合には、その接着剤の自家蛍光の影響も無視することができない。結果として、この樹脂製プリズム１１を固定するための接着剤の材料の選択にも制限があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開２００７−１９２８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
本発明は、このような実情に鑑み、例えば、ＳＰＲ装置あるいはＳＰＦＳ装置などの光学式検体検出装置において、光源と誘電体部材との間に、入射光をＰ偏光させるために配置される偏光板を省略して装置を簡易にし、かつ部品点数を少なくすることができるセンサーチップを提供することを目的としている。【００３１】
さらに、本発明では、ＳＰＦＳ装置などの光学式検体検出装置において、誘電体部材等により発生した自家蛍光の一部を遮蔽して光検出手段が受光する自家蛍光を抑制でき、誘電体部材の材料選択の自由度を向上できるセンサーチップを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映したセンサーチップは、
金属薄膜上のリガンドに捕捉されたアナライトを検出するにあたり、前記金属薄膜に励起光を照射することで前記アナライトを検出するようにした光学式検体検出装置に使用されるセンサーチップであって、
誘電体部材上に偏光部材が配置され、当該偏光部材上に金属薄膜が配されている。【００３３】
ここで、「偏光部材」とは、入射光のうちＰ偏光のみを透過する部材をいう。具体的には、直線偏光板、液晶フィルム、液晶パネル、などを例示することができ、要は直線偏光板を含む透光部材であれば良い。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、自家蛍光のため使用することができなかった材料が含有された接着剤を使用することも可能である。したがって、ＳＰＦＳ装置においては、誘電体部材や接着剤の材料の選択の幅を広げることができる。また、光源と誘電体部材との間に配置されていた偏光板を省くことができる。これにより、光源近傍の偏光板を不要にできることのみならず偏光板を円弧状に可動させるための装置が不要になることから、装置が簡易になるとともに部品点数を少なくすることができる。【００３５】
さらに、ＳＰＦＳ装置においては、誘電体部材等により発生した自家蛍光の一部が偏光部材によって遮蔽されて光検出手段に受光される自家蛍光を抑制でき、これまで強い自家蛍光のため使用することができなかった材料の樹脂などにより誘電体部材を形成することができる。また、これと同様に自家蛍光のため使用することができなかった接着剤を使用することも可能である。【００３６】
したがって、ＳＰＦＳ装置においては、誘電体部材や接着剤の材料の選択の幅を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は本発明の一実施例に係るセンサーチップが採用されたＳＰＲ装置の概略図である。
【図２】図２は図１に示したセンサーチップ周辺の概略図である。
【図３】図３は本発明の一実施例に係るセンサーチップの上方にウェル部材に代えて流路形成部材が配置されてなるセンサー構造体の概略図である。
【図４】図４は本発明の一実施例に係るセンサーチップが採用されたＳＰＦＳ装置の概略図である。
【図５】図５は金属薄膜を支持する支持体として液晶フィルムを用いた場合の励起光とマスクとの位置関係を示すグラフである。
【図６】図６は従来のセンサーチップが採用されている特許文献１に開示されたＳＰＲ装置の側面図である。
【図７】図７は従来のセンサーチップが採用されているＳＰＦＳ装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について、より詳細に説明する。
【００３９】
図１は本発明の一実施例に係るセンサーチップが採用されたＳＰＲ装置７０の概略図で、図２は図１におけるセンサーチップ周辺の概略図である。
【００４０】
本実施例においては、金属薄膜２４が偏光部材２５の上に形成され、偏光部材２５は金属薄膜２４の支持体として機能している。
【００４１】
そして、図２に示したように、金属薄膜２４と偏光部材２５とによりセンサー部材１８が構成されている。
【００４２】
また、このようなセンサー部材１８が接着剤２１により誘電体部材２３の上面に接着されることにより、センサーチップ２２が構成されている。
【００４３】
上記誘電体部材２３としては、特に限定されるものではないが、光学的には透明な材質、例えば、ガラス、セラミックスなどの各種の無機物、天然ポリマー、合成ポリマーを用いることができ、化学的安定性、製造安定性、光学的透明性の観点から、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）または二酸化チタン（ＴｉＯ2）を含むものが好ましい。
【００４４】
また、本実施例では、鉛直断面形状が略台形であるプリズム形状の誘電体部材２３が採用されているが、鉛直断面形状を三角形（いわゆる三角プリズム）、半円形状、半楕円形状にするなど誘電体部材２３の形状は適宜変更可能である。
【００４５】
誘電体部材２３として、天然ポリマー、合成ポリマーなど樹脂製の誘電体プリズム（以下、誘電体部材２３が樹脂製の誘電体プリズムである場合、樹脂製プリズムともいう）を採用すれば、ガラス製プリズムに比べて安価に形成することができる。したがって、樹脂製プリズムは実用性に優れている。
【００４６】
また、誘電体部材２３として、例えば、平板状の導光板を採用することもできる。但し、誘電体部材２３として、導光板を採用する場合は、入射光を全反射させるための入射角度を調整する必要があることから、エッジ側の端面から光を入射させる必要がある。
【００４７】
上記偏光部材２５は、液晶フィルムのようにフィルム状あるいは液晶パネルのように板状であっても良い。
【００４８】
このように偏光部材２５が液晶部材から構成されていれば、光の照射範囲を容易に制御することができる。
【００４９】
また、偏光部材２５は、液晶部材に限定されず、要は、直線偏光板を含む透光部材であれば良い。
【００５０】
上記金属薄膜２４の材質としては、特に限定されるものではないが、好ましくは金、銀、アルミニウム、銅、および白金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属からなり、より好ましくは金からなり、さらにはこれらいずれかの金属を含む合金から構成しても良い。
【００５１】
このような金属または合金は、酸化に対して安定であり、かつ疎密波（表面プラズモン）による電場増強が大きくなることから金属薄膜２４として好適である。
【００５２】
また、金属薄膜２４の形成方法としては、特に限定されるものではないが、例えばスパッタリング法、蒸着法（抵抗加熱蒸着法、電子線蒸着法など）、電解メッキ法、無電解メッキ法などが挙げられる。中でもスパッタリング法、蒸着法は、薄膜形成条件の調整が容易であるため好ましい。
【００５３】
さらに金属薄膜２４の厚さとしては、金：５〜５００ｎｍ、銀：５〜５００ｎｍ、アルミニウム：５〜５００ｎｍ、銅：５〜５００ｎｍ、白金：５〜５００ｎｍ、およびそれらの合金：５〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。電場増強効果の観点からは、金：２０〜７０ｎｍ、銀：２０〜７０ｎｍ、アルミニウム：１０〜５０ｎｍ、銅：２０〜７０ｎｍ、白金：２０〜７０ｎｍ、およびそれらの合金：１０〜７０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
【００５４】
金属薄膜２４の厚さが上記範囲内であれば、疎密波（表面プラズモン）が発生し易く好適である。また、金属薄膜２４の大きさ（縦×横）は特に限定されない。
【００５５】
さらに、金属薄膜２４の上に直接リガンドを設けることは困難であることから、先ず、金属薄膜２４の上層にＳＡＭ(Self-Assembled Monolayer)からなる固相膜を設けるか、または、ＳＡＭ上にＣＭＤ（カルボキシメチルデキストラン）を設けてなる固相膜を設けて、それらの固相膜にリガンドを設けることが好ましい。
【００５６】
このように、リガンドを設けるために固相膜が設けられていれば、リガンドに捕捉されるアナライトと、金属薄膜２４との離間距離を十分に確保することができるので、蛍光の金属消光を防止することができる。よって、アナライトに付着した蛍光物質の検出性を良好にし、センサー感度を向上させることができる。
【００５７】
また、本実施例では、上記のように形成されたセンサーチップ２２の取り扱いが容易となるように、センサーチップ２２がセンサー組立体２６の一部として組み込まれている。
【００５８】
すなわち、センサー組立体２６は、一対の板状の挟持部材２６ａ、２６ｂと、シール部材３１と、一対の板状の挟持部材２６ａ、２６ｂ間を一体的に連結するネジなどの締結手段３６とから構成されている。
【００５９】
センサーチップ２２と板状の挟持部材２６ｂとの間にシール部材３１を設けることにより、板状の挟持部材２６ｂの内部に試料溶液３８を充填した場合のシール性を確保することができる。
【００６０】
また、一対の板状の挟持部材２６ａ、２６ｂ間をネジなどの締結手段３６で一体的に連結しているので、液溜まり部４０内での試料溶液３８の水密性が十分に確保されている。
【００６１】
センサーチップ２２を挟んで上下に配置される一対の板状の挟持部材２６ａ、２６ｂのうち、図１における下方側に配置される一方の挟持部材２６ａは、誘電体部材２３の外表面と同形状のテーパ状の斜面４１からなる貫通孔を有するもので、その斜面４１で囲まれたすり鉢状の貫通孔内に誘電体部材２３の基部側が収容されることにより、誘電体部材２３の移動が防止されている。
【００６２】
また、誘電体部材２３における図１の上方側に配置される他方の挟持部材２６ｂは、例えば、生体中のアナライトを含有した試料溶液３８を一時的に貯留することができるウェル部材として機能している。
【００６３】
さらに、本実施例では、誘電体部材２３と偏光部材２５との間が接着剤２１で接着されているが、接着剤２１に代えて、ここに屈折率整合液を充填することもできる。
【００６４】
屈折率整合液としては、従来公知の屈折率整合液（マッチングオイル）を用いることができるが、例えば、紫外線硬化型接着剤を充填することにより、屈折率整合性のほか接着固定機能を発揮させることができる。
【００６５】
なお、本実施例のＳＰＲ装置７０では、センサー組立体２６の下方に光源３３と受光手段３４とが配置され、光源３３および受光手段３４には、照射位置や受光位置を調整するための位置調整手段４２、４３が具備されている。
【００６６】
光源３３から照射される励起光４４としてはレーザー光が好ましく、波長２００〜９００ｎｍ、０．００１〜１，０００ｍＷのＬＤレーザー、または波長２３０〜８００ｎｍ、０．０１〜１００ｍＷの半導体レーザーが好適である。
【００６７】
上記のようにして構成されたＳＰＲ装置７０を用いて、例えば生体内のアナライトを検出するには、まず検出対象となるアナライトを標識化する蛍光物質を含んだ試料溶液３８を液溜まり部４０内に供給する。この状態を保持することにより蛍光物質で標識されたアナライトが、金属薄膜２４上のリガンドに捕捉された状態となる。
【００６８】
なお、アナライトを含有する検体を液溜まり部４０内に供給した後、アナライトを標識する蛍光物質を含んだ溶液を液溜まり部４０内に供給してもよい。
【００６９】
このようなアナライトを含む検体としては、血液、血清、血漿、尿、鼻孔液、唾液、便、体腔液（髄液、腹水、胸水等）などが挙げられる。
【００７０】
また、検体中に含有されるアナライトは、例えば、核酸（一本鎖であっても二本鎖であってもよいＤＮＡ、ＲＮＡ、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ＰＮＡ（ペプチド核酸）等、またはヌクレオシド、ヌクレオチドおよびそれらの修飾分子）、タンパク質（ポリペプチド、オリゴペプチド等）、アミノ酸（修飾アミノ酸も含む）、糖質（オリゴ糖、多糖類、糖鎖等）、脂質、またはこれらの修飾分子、複合体などが挙げられ、具体的には、ＡＦＰ（αフェトプロテイン）等のがん胎児性抗原や腫瘍マーカー、シグナル伝達物質、ホルモンなどであってもよく、特に限定されない。
【００７１】
さらに、この状態で光源３３より金属薄膜２４に励起光４４を照射し、この励起光４４が特定の入射角θａで金属薄膜２４に入射することで、金属薄膜２４上に疎密波（表面プラズモン）を生ずるようになる。
【００７２】
なお、金属薄膜２４上に疎密波（表面プラズモン）が生ずる際には、励起光４４と金属薄膜２４中の電子振動とがカップリングし、反射光５０の光量が減少することとなるため、受光手段３４で受光される反射光５０の光量が減少する地点を見つければ、疎密波（表面プラズモン）が生ずる共鳴角を得ることができる。
【００７３】
そして、アナライトの有無によって共鳴角が変わってくるため、アナライトを含まない試料溶液を液溜まり部４０に供給したときの共鳴角を予め調べておけば、共鳴角が異なった場合に所定のアナライトが試料溶液３８中に含有されているか否かを知ることができる。
【００７４】
以下に、本発明に係るセンサーチップ２２が採用された上記構成のＳＰＲ装置７０の作用について説明する。
【００７５】
すなわち、本実施例では、偏光部材２５が誘電体部材２３の上に設置されているので、この偏光部材２５を用いることにより励起光４４をＰ偏光することができる。
【００７６】
したがって、本実施例のＳＰＲ装置７０では、図６に示した位置の偏光板９を特に設置する必要がない。
【００７７】
これにより、部品点数の削減と装置の小型化を図ることができる。
【００７８】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されない。
【００７９】
例えば、上記実施例では、センサーチップ２２を移動不能に挟持する他方の挟持部材２６ｂをウェル部材として機能させ、試料溶液３８を貯留させた状態で検査しているが、検査位置を通過する流路を形成し、試料溶液３８を検査位置に対して循環、或いは、試料溶液３８を検査位置に対して往き来させ試料溶液３８を往復移動させることもできる。
【００８０】
例えば、図３は、試料溶液３８を検査位置に対して移動させることが可能な流路形成部材５２をセンサーチップ２２の上方に配置したセンサー構造体５４（例えば、センサー構造体５４を含めて、全体としてセンサーチップと呼ぶこともできる。）を示したものである。このような流路形成部材５２を用いたセンサー構造体５４であれば、液溜まり部４０に貯留された試料溶液３８を、流路形成部材５２を介して往復移動あるいは一方向に循環させることができる。
【００８１】
さらに上記実施例では、ＳＰＲ装置７０に用いられるセンサーチップ２２について説明したが、このようなセンサーチップをＳＰＦＳ装置にも適用することができる。
【００８２】
図４は、センサーチップ６０が採用されたＳＰＦＳ装置８０の概略図である。
【００８３】
本実施例のＳＰＦＳ装置８０は、図１に示したＳＰＲ装置７０と、同一要素については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８４】
図４に示したセンサーチップ６０では、偏光部材として液晶フィルム５６が採用されている。また、誘電体部材として樹脂製プリズム５８が採用されている。そして、液晶フィルム５６の上面に金属薄膜２４が具備され、液晶フィルム５６は、樹脂製プリズム５８の上に接着剤２１により接着されている。
【００８５】
すなわち、本実施例のセンサーチップ６０は、樹脂製プリズム５８と、接着剤２１と、液晶フィルム５６と、金属薄膜２４とから構成されている。
【００８６】
また、偏光部材として機能する液晶フィルム５６には、ドット毎に電圧の印加をＯＮ−ＯＦＦするための制御装置５１が接続されている。
【００８７】
ＳＰＦＳ装置８０における、センサーチップ６０の上方には、光を効率良く集光するための集光部材３５と、蛍光３２のみを選択的に透過する（具体的には、検出対象である蛍光の主波長を含む所定波長範囲の光を選択的に透過する）ように形成された波長選択機能部材２８と、光検出手段２９とが設けられている。
【００８８】
光検出手段２９としては、特に限定されないが、例えば超高感度の光電子倍増管や、多点計測が可能なＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサー、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサーなどを用いることができる。
【００８９】
このようなＳＰＦＳ装置８０では、光源３３から励起光４４を照射して樹脂製プリズム５８の下方から樹脂製プリズム５８の側面に入射させる。このとき、励起光４４は樹脂製プリズム５８を介して樹脂製プリズム５８の上面に形成された金属薄膜２４に向かって入射角θａで照射されることになる。
【００９０】
一方、光検出手段２９によって蛍光３２の光強度が測定される。
【００９１】
また金属薄膜２４に対する励起光４４の入射角度を変化させながら蛍光３２を光検出手段２９によって受光し、蛍光３２の光強度を測定する。
【００９２】
励起光４４の入射角θａと蛍光３２の光強度の関係を測定することができ、ＡＴＲ条件（全反射減衰条件）の測定を行うことができる。
【００９３】
すなわち、励起光４４をセンサーチップ６０の金属薄膜２４に照射すると、金属薄膜２４上に表面プラズモン光（疎密波）が発生して、この表面プラズモン光（疎密波）の強度に比例して蛍光３２の光強度が変化（光量が増加）することとなるため、光検出手段２９で受光する蛍光３２の光強度が変化（例えば、光量が最も増加）する入射角を見つけることによってＡＴＲ条件の測定が可能となる。
【００９４】
集光部材３５としては、光検出手段２９に蛍光シグナルを効率よく集光することを目的とするものであれば、任意の集光系でよい。簡易な集光系としては、例えば、顕微鏡などで使用されている市販の対物レンズを転用してもよい。対物レンズの倍率としては、１０〜１００倍が好ましい。
【００９５】
また、波長選択機能部材２８としては、光学フィルター、カットフィルターなどを用いることができる。
【００９６】
光学フィルターとしては、減光（ＮＤ）フィルター、ダイアフラムレンズなどが挙げられる。さらに、カットフィルターとしては、外光（装置外の照明光）、励起光（励起光の透過成分）、迷光（各所での励起光の散乱成分）、プラズモンの散乱光（励起光４４を起源とし、センサーチップ６０表面上の構造体または付着物などの影響で発生する散乱光）、酸素蛍光基質の自家蛍光などの各種ノイズ光を除去するフィルターであって、例えば、干渉フィルター、色フィルターなどが挙げられる。
【００９７】
そして、このようなＳＰＦＳ装置８０の使用時において、ＡＴＲ条件を満たす入射角（共鳴角）で、金属薄膜２４に励起光４４を入射することで、金属薄膜２４上に高い強度の表面プラズモン光（疎密波）が発生することになる。
【００９８】
この表面プラズモン光（疎密波）により、金属薄膜２４上の蛍光物質が効率よく励起され、これにより蛍光物質が発する蛍光３２の光量が増大し、この蛍光３２を集光部材３５および波長選択機能部材２８を介して光検出手段２９で受光することで、微細量および／または極低濃度のアナライトを検出することができる。
【００９９】
本実施例のＳＰＦＳ装置８０では、樹脂製プリズム５８や、樹脂製プリズム５８の上面に液晶フィルム５６を固定するための接着剤２１を塗布した場合であっても、これらの部材から発光する自家蛍光を液晶フィルム５６により低減することができる。したがって、本発明によればセンサーチップ６０を構成するにあたり、特に樹脂製プリズム５８や接着剤２１の材料の選択の幅を広げることができる。
【０１００】
よって、これまでは屈折率が大きいという利点を有するものの自家蛍光が強いために使用することができなかった光学用特殊ポリエステルを用いて、樹脂製プリズム５８を形成することが可能となる。よって、これまで用いていた樹脂製プリズム５８以上の高い電場増強度を得ることができる。
【０１０１】
また、本発明の一実施例によるＳＰＦＳ装置８０では、偏光部材として液晶フィルム５６を用いているので、金属薄膜２４に照射する励起光４４の照射エリアを電気的に制御することができる。すなわち、液晶フィルム５６のドット毎にＯＮ−ＯＦＦすることが可能となるので、機械的マスクを不要にすることができる。これにより、装置のコンパクト化を図ることができる。
【０１０２】
さらに、液晶フィルム５６を用いることにより、図５に示したように、励起光を照射する部分と、マスクにより励起光を照射しない部分との境界が明確になるため、図４に示した液溜まり部４０における測定エリア（照射エリア）以外の部分を通過した光が、光検出手段２９で受光されることがない。したがって、光検出手段２９により正確な光量を測定することができる。
【０１０３】
以上、センサーチップ６０を用いたＳＰＦＳ装置８０の構成について説明したが、このようなＳＰＦＳ装置８０においては、センサーチップ６０を構成する金属薄膜２４が、液晶フィルム５６の上に設置されているので、液晶フィルム５６によりＰ偏光することができる。
【０１０４】
また、樹脂製プリズム５８や接着剤２１として、自家蛍光を無視することのできない材質を使用した場合であっても、それらの自家蛍光を液晶フィルム５６で低減することができる。したがって、樹脂製プリズム５８や接着剤２１の自家蛍光が蛍光３２のノイズとして検出されることを抑制することができる。
【０１０５】
これにより、誘電体部材としての樹脂製プリズム５８や、固定のための接着剤２１の材料の選択の幅を広げることができる。
【０１０６】
よって、これまでは屈折率が大きいという利点を有するものの自家蛍光が強いために使用することができなかった例えば、光学用特殊ポリエステルを、樹脂製プリズム５８の材料として用いることが可能となる。
【０１０７】
また、上記ＳＰＦＳ装置８０に採用されたセンサーチップ６０では、偏光部材として液晶フィルム５６を用いているが、例えば偏光性フィルム、偏光板などを採用することもできる。なお、偏光部材として液晶フィルム５６を用いない場合には、図４に示した制御装置５１が不要であるのは勿論である。
【０１０８】
さらに、本実施例のＳＰＦＳ装置８０に採用されたセンサーチップ６０では、接着剤２１により液晶フィルム５６を樹脂製プリズム５８に接着しているが、この接着剤２１を用いることは必須ではない。例えば、偏光部材として偏光板を採用した場合などにおいては、接着剤２１を使用しないで、ネジなどの締結手段３６で偏光板を樹脂製プリズム５８に挟持させても良い。なお、このような場合には、偏光板と樹脂製プリズム５８との間に、屈折率整合液を充填することが好ましい。
【０１０９】
また、このように、偏光板と樹脂製プリズム５８との間が、接着されていないセンサーチップ６０であれば、図２に示したように、金属薄膜２４と偏光部材２５とからなるセンサー部材１８を、樹脂製プリズム５８から自由に切り離すことができる。これにより、樹脂製プリズム５８をそのまま繰り返し使用することができる。
【０１１０】
また、金属薄膜２４の上面形状が平面状である場合に限らず、例えば格子状に形成された凹凸面状に形成されている場合にも適用できることは勿論である。
【符号の説明】
【０１１１】
１      光源
９      偏光板
１０    センサーチップ
１１    樹脂製プリズム
１２    金属薄膜
１８    センサー部材
２１    接着剤
２２    センサーチップ
２３    誘電体部材
２４    金属薄膜
２５    偏光部材
２６    センサー組立体
２６ｂ  他方の挟持部材（ウェル部材）
２８    波長選択機能部材
２９    光検出手段
３１    シール部材
３２    蛍光
３３    光源
３４    受光手段
３５    集光部材
３６    締結手段
３８    試料溶液
３９    貫通孔
４０    液溜まり部
４２、４３  位置調整手段
４４    励起光
５０    反射光
５１    制御装置
５２    流路形成部材
５４    センサー構造体
５６    液晶フィルム
５８    樹脂製プリズム
６０    センサーチップ
７０    ＳＰＲ装置
８０    ＳＰＦＳ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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