(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体媒体で構成され、表面プラズモンを利用した分析に用いられるプリズムであって、
外部からの励起光が入射される入射面と、
前記入射面に入射された励起光が反射される反射面と、
前記反射面で反射された励起光が出射される出射面と、
前記反射面と対向する対向面とを備え、
前記対向面が凹面状のヒケ面である
プリズム。
【請求項２】
前記入射面から前記反射面までの区間における前記励起光のＰ偏光成分の維持率が９０％以上である
請求項１に記載のプリズム。
【請求項３】
所定の検出範囲における前記維持率の分布が９５±５％である
請求項２に記載のプリズム。
【請求項４】
金型に樹脂を流し込む際の入り口となるゲートの位置が、厚み方向の中心と前記反射面との間になるように形成された射出成形体である
請求項１〜３のいずれかに記載のプリズム。
【請求項５】
離型のために用いられる突き出しピンが当接される位置が、前記ゲートを前記射出成形体の長手方向に当該射出成形体の長さだけ延長してなるゲート延長領域を前記対向面に投影してなる第１の投影領域以外、かつ、前記励起光が通る領域を前記対向面に投影してなる第２の投影領域以外の前記対向面の領域に配置される
請求項４に記載のプリズム。
【請求項６】
ＪＩＳ  Ｋ７１１４において定められた試験方法により評価された場合に、前記射出成形体が、有機溶剤、酸性溶液及びアルカリ性溶液に対する耐性を有する
請求項１〜５のいずれかに記載のプリズム。
【請求項７】
ＪＩＳ  Ｋ５４０１において定められた試験方法により評価された場合において、前記射出成形体の硬度がＨ以下である
請求項１〜６のいずれかに記載のプリズム。
【請求項８】
ＪＩＳ  Ｋ７２０９において定められた試験方法により評価された場合に、前記誘電体の吸水率が０．２％以下である
請求項１〜７のいずれかに記載のプリズム。
【請求項９】
前記誘電体媒体の屈折率が１．５以上である
請求項１〜８のいずれかに記載のプリズム。
【請求項１０】
表面プラズモンを利用した表面プラズモン励起蛍光分光法の分析において、検出下限となる試料液が供給された場合に放射する自家蛍光の光量が、前記試料液から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量より少ない
請求項１〜９のいずれかに記載のプリズム。
【請求項１１】
光弾性係数が８０×１０−１２Ｐａ−１以下である光学樹脂材料を用いて形成される
請求項１〜１０のいずれかに記載のプリズム。
【請求項１２】
請求項１〜１１に記載のプリズムと、
流路が形成された流路形成体と、
を有するセンサーチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面プラズモンを利用した計測を行う計測装置及び表面プラズモンを利用した計測に用いられるプリズム及びセンサーチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＯＣＴ(ポイント・オブ・ケア・テイスティング)においてＳＰＲ（表面プラズモン共鳴）を用いた分析チップ（以下、「ＳＰＲチップ」と呼ぶ。）の開発が盛んに行われている。このＳＰＲチップは、誘電体プリズム（誘電体媒体）と、この誘電体プリズムの一面に形成され観察試料に接触される金属膜とを含んで構成される。【０００３】
誘電体プリズムの内部を進行する励起光が金属膜と誘電体プリズムとの界面に全反射を満たして入射する場合、界面からエバネッセント波が漏れ出す。それにより、金属膜の表面プラズモンとエバネッセント波とが干渉する。さらに、界面への励起光の入射角が共鳴角に設定された角度で、表面プラズモンとエバネッセント波とが共鳴する。この共鳴角は分析対象とする試料の誘電率に依存するため、試料の有無による共鳴角のシフト量で分析が行われる。【０００４】
また、表面プラズモン共鳴を用いる手法としては、上記した手法の他にＳＰＦＳ（表面プラズモン励起増強蛍光分光法）が知られている。ＳＰＦＳを用いた分析チップ（以下、「ＳＰＦＳチップ」と呼ぶ。）は、表面プラズモンを励起させるための構成において前述のＳＰＲチップと似ている。ＳＰＦＳチップは、前述のＳＰＲチップと比較して、表面プラズモンとエバネッセント波が共鳴した場合に生じるエバネッセント波の電場増強効果と、観測試料に蛍光体を付与する点で異なっている。検出では前述の増強された電場が試料に付与された蛍光体からの蛍光を増強させ、それを検出することで、ＳＰＲチップに比べ微小濃度試料でも高感度検出が可能となることが特徴である。【０００５】
上記した表面プラズモン共鳴を用いた分析に使用する分析チップでは、ＳＰＲチップ及びＳＰＦＳチップのいずれにおいても、分析チップの一部として金属膜が付いた誘電体プリズムを用いる点、表面プラズモン共鳴を発生させるために、特定の直線偏光（Ｐ偏光）を励起光として誘電体プリズムに入射する点が共通している。また、近年、分析チップは、計測の作業の効率、安全性等を考慮すると、計測ごとの使い捨てが好まれるため、前述の誘電体プリズムの材料はガラスから低コストで作製できる樹脂に切り替わってきている。【０００６】
しかしながら、誘電体プリズムを樹脂で作製することにより、プリズム成形時に生じる熱や応力に起因する内部歪みによってプリズムに入射する励起光の偏光状態が崩れてしまう。このため、表面プラズモン共鳴状態が生じにくくなり、検出精度が低下するという問題が生じていた。特に、ＳＰＦＳチップによる分析では上述のように高感度検出を可能としている。それ故、ＳＰＦＳチップによる分析では、ＳＰＲチップよりも高い計測精度が求められる。つまり、十分に高い偏光状態の維持率と均一な偏光状態の分布が求められる。【０００７】
そこで、誘電体プリズムを樹脂にした場合において、偏光状態の崩れを防止するために、例えば、ＳＰＦＳによる計測を行う計測装置側に複屈折を補償（補正）する手段を設け、その補正手段で複屈折を補正する技術が提案されている（以下の特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２３６７０９号公報
【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、上記した補正手段で複屈折を補正する場合には、複屈折を補正する補正手段が新たに必要となり、コストが増加し、評価/判定時間が長くなってしまう。【００１０】
本願の発明者は、高い水準で入射励起光の偏光状態を維持し、かつその偏光状態の分布を均一にすることで、計測の感度及び精度を向上させられることを見出した。【００１１】
そこで、本発明は低コストで、かつ、計測の感度及び精度の向上を図ることができる、高水準の偏光維持率と均一な偏光状態の分布を持つプリズム及びセンサーチップを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題のうち少なくとも一つを解決するために、本発明の一側面を反映したプリズムは、以下のような構成を有する。
すなわち、プリズムは、誘電体媒体で構成され、表面プラズモンを利用した分析に用いられるプリズムであって、外部からの励起光が入射される入射面と、前記入射面に入射された励起光が反射される反射面と、前記反射面で反射された励起光が出射される出射面と、前記反射面と対向する対向面であって、凹面状のヒケ面である対向面とを備える。【００１３】
また、上記課題のうち少なくとも一つを解決するために、本発明の一側面を反映したセンサーチップは、上述したプリズムと、流路が形成された流路形成体とを有する。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本発明におけるプリズムによれば、低コストで、かつ、計測の感度及び精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】計測装置の模式図である。
【図２】センサーチップの外観斜視図である。
【図３】プリズムの外観斜視図である。
【図４】プリズムの縦断面図である。
【図５】プリズムのＰ偏光成分の維持率の測定の手順を示すフローチャートである。
【図６】プリズムのＰ偏光成分の維持率の測定装置を示す複式図である。
【図７】自家蛍光の分光スペクトルを示すグラフである。
【図８】金膜とプリズムとの境界の近傍の断面図である。
【図９】金膜とプリズムとの境界の近傍の断面図である。
【図１０】可動金型と固定金型を突き合わせてキャビティを形成する、いわゆる型締め工程の様子を示した模式図である。
【図１１】射出成形機からプリズムを離型させる、いわゆる突出し工程の様子を示した模式図である。
【図１２Ａ】ゲート位置とヒケの関係の一例を示す図である。
【図１２Ｂ】ゲート位置とヒケの関係の他の例を示す図である。
【図１２Ｃ】ゲート位置とヒケの関係の他の例を示す図である。
【図１３Ａ】プリズムの形状と突出しピンの位置関係の一例を示す平面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの底面図である。
【図１４Ａ】プリズムの形状と突出しピンの位置関係の他の例を示す平面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａの底面図である。
【図１５Ａ】プリズムの形状と突出しピンの位置関係の他の例を示す平面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの底面図である。
【図１６Ａ】測定に用いられるプリズムの外観斜視図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａの縦断面図である。
【図１７Ａ】ヒケ量の測定を説明するためのプリズムの平面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａの縦断面図である。
【図１８Ａ】実施例３に係るプリズムの平面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａの縦断面図である。
【図１８Ｃ】図１８Ａの側面図である。
【図１９】ヒケの有無と異なる突出し方法に対するＰ偏光維持率分布を示したグラフである。
【図２０】異なる突出し方法に対するヒケの有無とＰ偏光維持率分布の状態を示した表である。
【図２１Ａ】比較例、実施例１に係るプリズムの平面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ａの縦断面図である。
【図２１Ｃ】図２１Ａの側面図である。
【図２２Ａ】実施例２に係るプリズムの平面図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａの縦断面図である。
【図２２Ｃ】図２２Ａの側面図である。
【図２３】図１０にてバリ逃がしを設けた場合の模式図である。
【図２４Ａ】図１０の金型模式図にて射出成形した場合の、プリズムの平面図である。
【図２４Ｂ】図２４の縦断面図である。
【図２４Ｃ】図２４の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、添付した図面を参照しつつ説明する。プリズムの実施形態について説明するにあたって、まずプリズムを含む計測装置１０００の概略構成及び各構成要素について説明する。計測装置１０００は、チップ表面プラズモン励起蛍光分光法（ＳＰＦＳ）による計測を行う装置である。図１は、計測装置の全体構成を示す模式図である。
【００１７】
［計測装置の全体構成及び各構成要素］
図１に示すように、計測装置１０００は、照射機構１０２０、測定機構１０２２、送液機構１０２４、センサーチップ１０２６、試薬チップ１０２８及びコントローラー１０３０を備える。照射機構１０２０は、レーザーダイオードＩ０５０、直線偏光板Ｉ０５２、ミラー１０５４及びミラー駆動機構１０５６を備える。測定機構１０２２は、光電子増倍管１０７０、ローパスフィルター１０７２、ローパスフィルター駆動機構１０７４及びフォトダイオード１０７６を備える。これらの構成物以外の構成物が計測装置１０００に付加されてもよい。これらの構成物の一部が計測装置１０００から省略されてもよい。
【００１８】
（センサーチップ）
センサーチップ１０２６は、図２に示すようにプリズム１０９０、金膜１０９２、及び流路形成体１０９６を含んで構成される。流路形成体１０９６は、流路形成シート１１１０及び流路形成蓋１１１２を備える。流路形成体１０９６には、図示しない流路が形成される。この流路は、供給経路、反応室及び回収経路を備える。反応室は、流路形成シート１１１０に形成される。供給経路及び回収経路は、流路形成蓋１１１２に形成される。
【００１９】
なお、センサーチップ１０２６は、「検査チップ」「分析チップ」「バイオチップ」「試料セル」等とも呼ばれる。センサーチップ１０２６は、望ましくは各辺の長さが数ｍｍから数ｃｍまでの範囲内にある構造物であるが、「チップ」とは呼びがたいより小型の又はより大型の構造物に置き換えられてもよい。
【００２０】
（プリズム）
プリズム１０９０は、図３に示すように、励起光ＥＬに対して透明な樹脂からなる誘電体媒体であり、その形状は台形柱体であり、望ましくは等脚台形柱体である。なお、プリズム１０９０の形状は、電場増強度が極大になる入射角θで励起光ＥＬを反射面１１７２へ入射させることができるように決められる。この条件が満たされる限り、プリズム１０９０が台形柱体以外でもよく、プリズム１０９０が「プリズム」とは呼びがたい形状物に置き換えられてもよい。例えば、プリズム１０９０が半円柱体であってもよく、プリズム１０９０が板に置き換えられてもよい。なお、プリズム１０９０の作製方法については、後述する。
【００２１】
また、プリズム１０９０は、図３に示すように、入射面１１７０、反射面１１７２、出射面１１７４及びヒケ面１１７５を備える。プリズム１０９０の一方の傾斜側面は入射面１１７０になり、プリズム１０９０の幅広の平行側面は反射面１１７２になり、プリズム１０９０の他方の傾斜側面は出射面１１７４になり、反射面１１７２に対向する対向面がヒケ面１１７５になる。
【００２２】
プリズム１０９０は、図４に示すように、励起光ＥＬが入射面１１７０へ入射し反射面１１７２に反射され出射面１１７４から出射するように、入射面１１７０、反射面１１７２及び出射面１１７４が配置される。
【００２３】
以下に、プリズム１０９０の材料となる樹脂材について、透明性、液体に対する耐性、硬度、吸水率、屈折率、光弾性係数、自家蛍光、Ｐ偏向成分の維持率とＳＰＲ／ＳＰＦＳの計測感度の関係等に言及しながら説明する。
【００２４】
＜透明性＞
プリズム１０９０の材料である樹脂材は、励起光ＥＬに対して透明である。
【００２５】
＜液体に対する耐性＞
プリズム１０９０は、望ましくは有機溶剤、酸性溶液及びアルカリ性溶液に対する耐性を持つ。耐性は、ＪＩＳ  Ｋ７１１４において定められた試験方法により評価される。有機溶剤は、例えば、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アセトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等である。酸性溶液は、ｐＨが４から７までの溶液である。アルカリ性溶液は、ｐＨが７から８までの溶液である。
【００２６】
＜プリズムの硬度＞
プリズム１０９０の硬度は、望ましくはＨ以下である。これにより、プリズム１０９０の表面に混合層（導電体打ち込み層）が形成されやすくなり、導電体膜とプリズムの密着強度が向上する。硬度は、ＪＩＳ  Ｋ５４０１において定められた試験方法により評価される。
【００２７】
＜プリズムの吸水率＞
プリズム１０９０の吸水率は、望ましくは０．２％以下であり、さらに望ましくは０．１％以下である。これにより、プリズム１０９０が液体に浸漬された場合にプリズム１０９０に吸収される水が減少する。吸水率は、ＪＩＳ  Ｋ７２０９において定められた試験方法により評価される。ＪＩＳ  Ｋ７２０９には、プラスチックの吸水率及び沸騰水吸水率の試験方法が定められている。
【００２８】
＜プリズムの屈折率＞
プリズム１０９０の屈折率（ｎ）は、１．５以上である。
【００２９】
＜プリズムの光弾性係数とＰ偏光維持率＞
プリズム１０９０の光弾性係数が大きくなるにつれてＰ偏光成分の維持率が小さくなるため、プリズム１０９０の材料である樹脂材の光弾性係数は、望ましくは８０×１０−１２Ｐａ−１以下である。さらに、樹脂材で出来たφ１１、ｔ＝３ｍｍのテストピースを、波長が５５０ｎｍの光を用いてセナルモン法により位相差を評価した場合に、前記テストピースのゲート付近の位相差が１５３ｎｍ以下、より望ましくは４６ｎｍ以下となる樹脂材料を用いてプリズム１０９０を作製する。これにより、プリズム１０９０の内部の密度が不均一になっても、プリズム１０９０の反射面１１７２に入射するＰ偏光成分の光量が増加する。プリズム１０９０の反射面１１７２に入射するＰ偏光成分の光量が増加した場合は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が増加し、計測の感度及び精度が向上する。
【００３０】
＜自家蛍光＞
ＳＰＦＳ分析において、検出下限となる試料量が供給された場合に放射する自家蛍光の光量は、前記試料から放射される前記表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量より少ない。ここでの試料量は抗原量のことであり、検出下限の抗原量の具体値は、例えば、０．２５ｍｏｌのような小さな値である。
【００３１】
＜プリズムの偏光維持率と偏光状態の分布＞
プリズムに入射するＰ偏光の、入射面から反射面までの区間におけるＰ偏光成分の維持率が９０％以上、好ましくは検出範囲で９８％±２％である。これにより表面プラズモン共鳴によるエバネッセント波のエネルギーが、損失を抑えたまま試料に伝達され、ＳＰＲ／ＳＰＦＳの計測の感度及び精度が向上する。
【００３２】
＜Ｐ偏光維持率の測定方法＞
ここで、Ｐ偏光維持率の測定方法について、図５を参照して説明する。図５のフローチャートは、プリズム１０９０の入射面から反射面までの区間におけるＰ偏光成分の維持率の測定の手順を示す。図６の模式図は、プリズム１０９０の入射面から反射面までの区間におけるＰ偏光成分の維持率の測定装置を示す。
【００３３】
区間ＳＣ１におけるＰ偏光成分の維持率が測定される場合は、図５及び図６に示すように、プリズム１０９０及び基準プリズム１１９０が準備される（ステップＳ１０１）。基準プリズム１１９０は、励起光ＥＬに対して透明で複屈折を生じない材質からなる。基準プリズム１１９０は、例えば、ＢＫ７等のガラスからなる。望ましくは、プリズム１０９０の屈折率と基準プリズム１１９０の屈折率とは一致させられる。これにより、プリズム１０９０と基準プリズム１１９０との界面における光の屈折及び反射が抑制され、区間ＳＣ１におけるＰ偏光成分の維持率が容易に測定される。ただし、プリズム１０９０の屈折率と基準プリズム１１９０の屈折率とが一致しなくても、区間ＳＣ１におけるＰ偏光成分の維持率の測定は可能である。
【００３４】
プリズム１０９０及び基準プリズム１１９０が準備された後に、プリズム１０９０の反射面１１７２と基準プリズム１１９０の入射面１２１０とが貼りあわされる（ステップＳ１０２）。これにより、プリズム１０９０と基準プリズム１１９０との貼りあわせ体１２３０が作製される。貼りあわせにおいては、望ましくはプリズム１０９０の反射面１１７２と基準プリズム１１９０の入射面１２１０との間にマッチングオイル１２５０が介在させられる。これにより、プリズム１０９０の反射面１１７２と基準プリズム１１９０の入射面１２１０との間の空隙が減り、プリズム１０９０の反射面１１７２と基準プリズム１１９０の入射面１２１０との間における測定光ＭＬの散乱が抑制され、区間ＳＣ１におけるＰ偏光成分の維持率が容易に測定される。プリズム１０９０の反射面１１７２と基準プリズム１１９０の入射面１２１０との密着性が良好である場合は、マッチングオイル１２５０が省略されてもよい。
【００３５】
貼りあわせ体１２３０が作製された後に、貼りあわせ体１２３０が測定装置１２７０に取りつけられ、貼りあわせ体１２３０に測定光ＭＬが照射される（ステップＳ１０３）。測定光ＭＬは、プリズム１０９０の入射面１１７０へ入射し、プリズム１０９０の反射面１１７２及び基準プリズム１１９０の入射面１２１０を通過し、基準プリズム１１９０の出射面１２３２から出射する。測定光ＭＬは、レーザーダイオード１２９０から放射され、偏光回転子１２９２を通過し、プリズム１０９０の入射面１１７０へ入射する。望ましくは、測定光ＭＬの波長、光量及び入射角θは、それぞれ、励起光ＥＬの波長、光量及び入射角θと一致させられる。これにより、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が測定される場合と同じ条件で区間ＳＣにおけるＰ偏光成分の維持率が測定される。測定光ＭＬは直線偏光であり、測定光ＭＬの偏光方向は固定された偏光回転子１２９２によりプリズム１０９０の反射面１１７２に対するＰ偏光と同じ偏光方向に調整される。レーザーダイオード１２９０は、例えば、放射する光の波長が６３２ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザーであり、断面の直径が１ｍｍのビームを放射する。
【００３６】
貼りあわせ体１２３０に測定光ＭＬが照射されている間に、プリズム１０９０の入射面１１７０から基準プリズム１１９０の出射面１２３２までの区間ＳＣ２におけるＰ偏光成分の維持率が測定される（ステップＳ１０４）。
【００３７】
基準プリズム１１９０は複屈折を生じないので、区間ＳＣ２におけるＰ偏光成分の維持率は区間ＳＣ１におけるＰ偏光成分の維持率と同一視される。
【００３８】
測定装置１２７０においては、基準プリズム１１９０の出射面１２３２から出射した測定光ＭＬは、偏光回転子１２９４を通過し、パワーメーター１２９６へ至る。偏光回転子１２９４は、光軸の周りに１５°を単位として最大１８０°自転させられ、測定光ＭＬの光量はパワーメーター１２９６により測定される。これにより、区間ＳＣ１におけるＰ偏光成分の維持率が測定される。ただし、他の測定方法により区間ＳＣ１におけるＰ偏光成分の維持率が測定されてもよい。
【００３９】
区間ＳＣ１におけるＰ偏光成分の維持率が測定された後に、プリズム１０９０と基準プリズム１１９０とが分離される（ステップＳ１０５）。
【００４０】
＜自家蛍光量の測定＞
自家蛍光の光量が測定される場合は、ラマン分光器が準備され、蛍光スペクトルが測定される。プリズム１０９０には、励起光ＥＬの波長に一致する波長のレーザー光が照射される。波長が６３２ｎｍのレーザー光がプリズム１０９０に照射される場合は、自家蛍光の光量が測定されるときに６５０ｎｍ以下の波長の光を減衰させるフィルターが使用される。
【００４１】
＜樹脂の具体例＞
プリズム１０９０を構成する樹脂は、望ましくはシクロオレフィンポリマーであり、さらに望ましくは日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸ＿Ｅ４８Ｒ（商品名、以下では単に「Ｅ４８Ｒ」という）である。波長６３２ｎｍにおいて、Ｅ４８Ｒの屈折率は１．５１である。Ｅ４８Ｒには、放射する自家蛍光の光量が小さいという利点がある。
【００４２】
図７のグラフは、自家蛍光の分光スペクトルを示す。図７には、Ｅ４８Ｒ並びに比較される樹脂である「比較１」「比較２」「比較３」及び「比較４」の自家蛍光の分光スペクトルが示される。励起光ＥＬの波長が６３２ｎｍである場合に表面プラズモン励起蛍光ＦＬの測定波長領域（検出受光領域，図７の矢印区間）となる６５０〜６８０ｎｍの波長領域において、Ｅ４８Ｒにより放射される自家蛍光の光量は、比較される樹脂より著しく少ない。このため、当該測定波長領域における自家蛍光の積分強度も以下の表に示すようにＥ４８Ｒにおいては著しく小さく、ばらつきが考慮されても５０００ｃｐｓ未満であり、自家蛍光の光量が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量より少なくなる。
【００４３】
＜導電膜を金膜とした場合の硬度＞
膜厚４０ｎｍ〜５０ｎｍの金膜を付与した場合。図８及び図９の模式図は、金膜とプリズムとの境界の近傍を示した断面図である。図８は、プリズムの硬度がＨ以下である場合を示す。図９は、プリズムの硬度がＨより大きい場合を示す。硬度がＨ以下である場合、例えば、日本ゼオン社（東京都千代田区）製のＺＥＯＮＥＸ＿Ｅ４８Ｒ（商品名）からプリズム１０９０がなりプリズム１０９０の硬度がＨである場合は、図８に示すように、プリズム１０９０の表面に２〜３ｎｍの層厚の混合層１３１０が形成される。集束イオンビーム−透過型電子顕微鏡（ＦＩＢ−ＴＥＭ）により断面が観察された場合は、金膜１０９２の断面上の観察視野ＯＰ１だけでなく混合層１３１０の断面上の観察視野ＯＰ２にも金が含まれることが確認される。
【００４４】
硬度がＨより大きい場合、例えば、日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸ＿３３０Ｒ（商品名）からプリズム１０９０がなりプリズム１０９０の硬度が３Ｈである場合は、図９に示すように、混合層１３１０が形成されず、十分な膜密着性を得られなかった。
【００４５】
（計測）
計測装置による計測が行われる前には、図示しない抗原捕捉膜に固定された抗体（以下では「固定化抗体」という。）に免疫反応（抗原抗体反応）により抗原が結合させられ、抗原が抗原捕捉膜に捕捉される。続いて、蛍光標識化された抗体（以下では「蛍光標識抗体」という。）が免疫反応により抗原に結合させられ、抗原捕捉膜に捕捉された抗原に蛍光標識が付加される。
【００４６】
計測が行われる場合には、図１に示すように、照射機構１０２０により励起光ＥＬがプリズム１０９０に照射される。プリズム１０９０に照射された励起光ＥＬは、図４に示すようにプリズム１０９０の内部を進行し、反射面１１７２（詳細には、プリズム１０９０と金膜１０９２との界面）で反射され、出射面１１７４から出射する。励起光ＥＬがプリズム１０９０に照射されている間は、プリズム１０９０と金膜１０９２との界面から金膜１０９２の側ヘエバネッセント波がもれだし、エバネッセント波と金膜１０９２の表面のプラズモンとが共鳴し、エバネッセント波の電場が増強される。プリズム１０９０と金膜１０９２との界面への励起光ＥＬの入射角θは、エバネッセント波の電場増強度が極大になるように選択される。増強された電場が蛍光標識に作用し、表面プラズモン励起蛍光ＦＬが抗原捕捉膜から放射される。表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量は、光電子増倍管１０７０により測定される。測定結果がコントローラー１０３０に転送され、固定化抗体と抗原との相互作用が検出され、抗原の有無、抗原量等が計測される。
【００４７】
（送液機構）
図１に戻って、送液機構１０２４は、試料液、蛍光標識液、バッファー液等の液体をセンサーチップ１０２６に供給し、試料液、蛍光標識液、バッファー液等の液体をセンサーチップ１０２６から回収する。液体がセンサーチップ１０２６に供給される場合は、それぞれ、供給口へ液体が供給され、反応室が液体で満たされ、液体が抗原捕捉膜に接触する。
【００４８】
送液機構１０２４においては、例えば、ポンプにより送液元から液体が吸引され、送液元から送液先ヘポンプが搬送され、ポンプにより送液先へ液体が吐出される。送液元から送液先へ至る配管に液体が流されてもよい。
【００４９】
（試料液及び蛍光標識液）
試料液は、典型的には、血液等の人間からの採取物であるが、人間以外の生物からの採取物であってもよく、非生物からの採取物であってもよい。希釈、血球分離、試薬の混合等の前処理が採取物に行われてもよい。
【００５０】
蛍光標識液は、計測される抗原と結合し蛍光標識化された蛍光標識抗体を含む。蛍光標識抗体は、蛍光を放射する蛍光標識となる化学構造を含む。
【００５１】
（レーザーダイオード）
図１に示すように、レーザーダイオード１０５０は励起光ＥＬを放射する。レーザーダイオード１０５０は他の形式の光源に置き換えられてもよい。例えば、レーザーダイオード１０５０が発光ダイオード、水銀灯、レーザーダイオード以外のレーザー等に置き換えられてもよい。
【００５２】
光源から放射される光が平行光線でない場合は、レンズ、ミラー、スリット等により光が平行光線へ変換される。光が直線偏光でない場合は、直線偏光板等により光が直線偏光へ変換される。光が単色光でない場合は、回折格子等により光が単色光へ変換される。
【００５３】
（直線偏光板）
図１に示すように、直線偏光板１０５２は、励起光ＥＬの光路上に配置され、レーザーダイオード１０５０から放射された励起光ＥＬを直線偏光へ変換する。励起光ＥＬの偏光方向は、励起光ＥＬがプリズム１０９０の反射面１１７２に対してＰ偏光になるように選択される。これにより、エバネッセント波のもれだしが増加し、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が増加し、計測の感度及び精度が向上する。
【００５４】
（ミラー及びミラー駆動機構）
図１に示すように、ミラー１０５４は、励起光ＥＬの光路上に配置され、直線偏光板１０５２を通過した励起光ＥＬを反射するミラー１０５４により反射された励起光ＥＬは、プリズム１０９０に照射される。プリズム１０９０に照射された光は、入射面１１７０へ入射し、反射面１１７２に反射され、出射面１１７４から出射する。反射面１１７２への励起光ＥＬの入射角θは、全反射条件θc≦θを漓たす(θｃ：臨界角)。
【００５５】
ミラー駆動機構１０５６は、モーター、圧電アクチュエーター等の駆動力源を備え、ミラー１０５４を回転させ、ミラー１０５４の姿勢を調整する。また、ミラー駆動機構１０５６は、リニアステッピングモーター等の駆動力源を備え、レーザーダイオード１０５０の光軸方向にミラー１０５４を移動させ、ミラー１０５４の位置を調整する。これにより、プリズム１０９０の反射面１１７２における励起光ＥＬの入射位置を抗原捕捉膜が定着する領域の裏側に維持したままプリズム１０９０の反射面１１７２への励起光ＥＬの入射角eを調整できる。
【００５６】
(光電子増倍管)
図１に示すように、光電子増倍管１０７０は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置され、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量を測定する。光電子増倍管１０７０が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、光電子増倍管１０７０が電荷結合素子(ＣＣＤ)センサー等に置き換えられてもよい。
【００５７】
(ローパスフィルター)
ローパスフィルター１０７２は、カットオフ波長より長い波長の光を透過し、カットオフ波長より短い波長の光を減衰させる。カットオフ波長は、励起光ＥＬの波長から表面プラズモン励起蛍光ＦＬの波長までの範囲内で選択される。
【００５８】
ローパスフィルター１０７２が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置される場合は、散乱された励起光ＥＬはローパスフィルター１０７２により減衰し、散乱された励起光ＥＬのごく一部が光電子増倍管１０７０に到達するが、表面プラズモン励起蛍光ＦＬはローパスフィルター１０７２を透過し、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの大部分が光電子増給管１０７０に到達する。これにより、相対的に光量が小さい表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が測定される場合に相対的に光量が大きい散乱された励起光ＥＬの影響が抑制され、計測の精度が向上する。ローパスフィルター１０７２がバンドパスフィルターに置き換えられてもよい。
【００５９】
(ローパスフィルター駆動機構)
図１に示すように、ローパスフィルター駆動機構１０７４は、ローパスフィルター１０７２が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置された状態とローパスフィルター１０７２が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置されない状態とを切り替える。
【００６０】
(フォトダイオード)
図１に示すように、フォトダイオード１０７６は、プリズム１０９０と金膜１０９２との界面において反射された励起光ＥＬの光路上に配置されプリズム１０９０と金謨１０９２との界面において反射された励起光ＥＬの光量を測定する。フォトダイオード１０７６が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、フォトダイオード１０７６がフォトトランジスター、フォトレジスター等に置き換えられてもよい。
【００６１】
(コントローラー)
コントローラー１０３０は、制御プログラムを実行する組み込みコンピューターである。１個の組み込みコンピューターがコントローラー１０３０の機能を担ってもよいし、２個以上の組み込みコンピューターが分担してコントローラー１０３０の機能を担ってもよい。ソフトウェアを伴わないハードウェアがコントローラー１０３０の全部又は一部の機能を担ってもよい。ハードウェアは、例えば、オペアンプ、コンパレーター等の電子回路である。コントローラー１０３０による処理の全部又は一部が、手作業により実行されてもよく、計測装置１０００の外部において実行されてもよい。
【００６２】
［プリズムの作製方法］
プリズム１０９０は、射出成形機を用いて、所定の工程を経て完成する。ここで、射出成形金型を用いた射出成形工程について図１０及び図１１を参照して簡単に説明する。なお、図１０は可動金型と固定金型を突き合わせてキャビティを形成する、いわゆる型締め工程の様子を示した模式図である。図１１は射出成形機からプリズムを離型させる、いわゆる突出し工程の様子を示した模式図である。
【００６３】
図１０に示すように、射出成形金型１２５０は、射出成形品の形状を有する凹部（キャビティ）１３３０が形成された可動金型１３００と、可動金型１３００に突き合わせることによって凹部１３３０を塞ぐ機能を有する固定金型１３１０と、突出しピン１３２０と、エジェクタ部材１３２５と、射出成形品の材料である樹脂材をキャビティに供給するシリンダー部１２６０とを含んで構成されている。
【００６４】
射出成形の工程には、型締め工程、射出工程、保圧工程、冷却工程、型開き工程、突出し／製品取り出し工程があり、この順に射出成形が行われる。型締め工程では、図５に示すように可動金型１３００と固定金型１３１０を突き合わせることによって、可動金型１３００に形成された凹部１３３０を塞いでキャビティを形成する。次に、樹脂材供給炉１３０３からの樹脂材（溶融樹脂）１３０５を射出してキャビティにこれを充填する（射出工程）。樹脂材は、スプルー１１７７、ゲート１１７６を通り、キャビティに充填される。なお、樹脂材は、金型のキャビティ内に充填される際、金型で冷やされ収縮する。この収縮により体積が変化するため、この収縮作用は、成形品の寸法変化や形状転写不良等の原因となる。これらを防ぐため、成形機側で保圧をかけ、収縮で減少した分の樹脂を補っている（保圧工程）。次に、金型から取り出せる温度程度になるまで、金型内で冷却する（冷却工程）。
【００６５】
次に、所定時間経過し、樹脂材１３０５が十分に冷却されると、図１１に示すように、可動金型１３００を固定金型１３１０から離す（型開工程）。このとき、成形品は可動金型１３００に付いてくる。次に、突出しピン１３２０を固定金型１３１０に摺動させることによりプリズム１０９０が離型される（突出し工程）。このプリズム１０９０に図示しない基板及び流路形成部品を接合することによってセンサーチップ１０２６を得る。
【００６６】
プリズム１０９０のヒケ面１１７５に生じるヒケは、上述の保圧工程で生じる。６５ＭＰａ以下の保圧設定でヒケ面１１７５にヒケを生じさせる。また、突き出し工程の際、一般的に射出成形品には突き出しピン跡が付くが、今回プリズム１０９０のヒケ面１１７５に、突出しピン１３２０の配置に対応して突き出しピン跡１１８０が形成される。
【００６７】
［ヒケと偏光維持率の関係］
保圧をかけることで成形品であるプリズム１０９０の内部応力が高まり、この内部応力によりプリズム１０９０における偏光状態の維持率が悪化する。プリズム１０９０にヒケが生じるように保圧設定を低くすることにより、プリズム１０９０にかかる内部応力が緩和され、プリズム１０９０の偏光維持率を良化可能であることが分かった。
【００６８】
［ゲート位置とヒケの関係］
ゲート１１７６は、金型に樹脂材を流し込む際の入り口となるものであり、スプルー１１７７を介して流れ込む樹脂材をキャビティに充填させる橋渡し的機能を有する。なお、ゲート幅ＧＷは反射面１１７２における短辺長の４０％以下、ゲート厚みｔ２はプリズムの厚みｔ１の１／２以下である（図１２Ａ参照）。
【００６９】
プリズム１０９０は、ゲート１１７６の位置（ゲート位置）がプリズム１０９０の厚み方向においてプリズム１０９０の中心Ｃと反射面１１７２との間になるように形成される。つまり、図１２Ａの例でいえば、ゲート位置範囲Ｗを逸脱しない位置にゲート１１７６を形成する必要がある。
【００７０】
図１２Ａ〜図１２Ｃに上述の条件、すなわちゲート位置範囲内（Ｗの範囲内）満たすゲート配置を示す。第１の例としては、図７Ａに示すように、ゲート１１７６がプリズム１０９０の厚み方向においてプリズム１０９０の中心Ｃ側に配置されている。第２の例としては、図１２Ｂに示すように、ゲート１１７６がプリズム１０９０の厚み方向においてプリズム１０９０の中心Ｃと反射面１１７２との中間に配置されている。第３の例としては、図１２Ｃに示すように、ゲート１１７６がプリズム１０９０の厚み方向において反射面１１７２上に配置されている。
【００７１】
上述のようなゲート配置になるようにプリズム１０９０を形成することにより、ゲートから見たプリズム１０９０の体積バランスについては、ゲートから見た場合にヒケ面側における体積が多くなり、熱収縮がヒケ面側に偏るため、優先的にヒケ面にヒケを生じさせることができる。
【００７２】
［プリズムの形状と突出しピンの位置関係］
プリズム１０９０の形状と突出しピン１３２０の跡１１８０の位置関係は、以下の条件を満たすことが必要である。ここでプリズム１０９０に残る突出しピン１３２０の跡１１８０は、プリズム１０９０に突出しピン１３２０が当接される位置にある。図１３Ｂに示すように、突出しピン跡１１８０の位置が、ゲート１１７６をプリズム１０９０の長手方向にプリズム１０９０の長さだけ延長してなるゲート延長領域Ａ１をヒケ面１１７５に投影してなる第１の投影領域（以下、「ゲート延長領域Ａ１」と呼ぶ。）以外、かつ、励起光ＥＬが通る領域をヒケ面１１７５に投影してなる第２の投影領域（以下、「励起光通過領域Ａ２」と呼ぶ。）以外のヒケ面の領域Ａ３内に配置される（図１３Ｂ、図１４Ｂ及び図１５Ｂ参照）。前記範囲外であれば突き出しピン１３２０を複数設けて良く、突き出しピン１３２０の形状・材質は限定されない。ここで、プリズム１０９０の長手方向とは、プリズム１０９０の厚み方向及び幅方向に直交する方向をいう。
【００７３】
第１の例として、図１３Ｂに示すように、突出しピン跡１１８０の位置が、ゲート１１７６をプリズム１０９０の長手方向にプリズム１０９０の長さだけ延長してなるゲート延長領域Ａ１以外であって、励起光通過領域Ａ２以外のヒケ面の領域Ａ３内に配置される。さらに突き出しピン１３２０の跡１１８０の位置は、ヒケ面１１７５の４隅（各領域Ａ３）のそれぞれに一つだけ設けられている。
【００７４】
第２の例として、図１４Ｂに示すように、突出しピン跡１１８０の位置が、ゲート１１７６をプリズム１０９０の長手方向にプリズム１０９０の長さだけ延長してなるゲート延長領域Ａ１以外であって、励起光通過領域Ａ２以外のヒケ面の領域Ａ３内に配置される。さらに突き出しピン１３２０の跡１１８０の位置は、ヒケ面１１７５の４隅のそれぞれに三つ設けられている。
【００７５】
第３の例として、図１５Ｂに示すように、突出しピン跡１１８０の位置が、ゲート１１７６をプリズム１０９０の長手方向にプリズム１０９０の長さだけ延長してなるゲート延長領域Ａ１以外であって、励起光通過領域Ａ２以外のヒケ面の領域Ａ３内に配置される。さらに突き出しピン１３２０の跡１１８０の位置は、ヒケ面１１７５の４隅のそれぞれに二つ設けられている。
【００７６】
上述のように形成することによる効果については後述することとする。
【００７７】
［突出し方法とP偏光維持率の関係］
以下に、突出しピン１３２０および突出しピン跡１１８０の位置で示されるプリズム１０９０の突出し方法とＰ偏光維持率分布の関係についてヒケ面１１７５の有無にも言及しつつ説明する。本実施例では、図１６Ａ，Ｂに示すような台形状のプリズム１０９０（長さ２５ｍｍ、幅８ｍｍ、高さ３ｍｍ、反射面に対する台形側面の傾き８０°、ゲート幅３ｍｍ。ゲートの厚み１．５ｍｍ）を測定対象とする。測定方法は、上述した検出範囲において前記中心から±１ｍｍごとにＰ偏向維持率（％）を測定する。図１９にはこの測定結果が示される。尚、ゲート側にかけての複屈折分布は均一である（図１９の破線領域参照）。
【００７８】
測定対象は、比較例（２点突出しヒケ無し），本発明の実施例１（２点突出し、ヒケあり）、実施例２（コア突出し、実施例３（４点突出し（４隅突出し）、ヒケあり）である。実施例３に係るプリズム１０９０Ａは、図１８Ａに示すように、突き出しピン跡１１８０の位置が、ゲート１１７６をプリズム１０９０の長手方向にプリズム１０９０の長さだけ延長してなるゲート延長領域以外、かつ励起光通過領域以外のヒケ面の領域内にあるプリズムである。
【００７９】
比較例に係るプリズム１０９０Ｂは、図２１Ａに示すように、ゲート１１７６をプリズム１０９０の長手方向にプリズム１０９０の長さだけ延長してなるゲート延長領域内、かつ励起光通過領域以外のヒケ面の領域内にあるプリズムであり、ヒケ面にヒケがないものである。
【００８０】
実施例１に係るプリズム１０９０Ｂは、ヒケ面にヒケがあるという以外は比較例と同じである。実施例２に係るプリズム１０９０Ｃは、図２２Ａに示すように、図示しないコアによる面突出し（図２２ＡのＳ１）により成形され、ヒケ面１１７５にヒケがあるプリズムである。
【００８１】
ここで、ヒケ量の測定について図１７Ａ，Ｂを参照して簡単に説明する。上記した比較例、実施例１、実施例２、実施例３について、ヒケ面に発生するヒケ量を測定した結果を図２０に示す。測定にはハイトゲージを用い、図１７Ａに示すように測定基準点Ｐ１（測定高さゼロ）からの高さをヒケ量として測定される。測定した範囲Ｍは、図１７Ａに示すようにプリズムの中心（センター）Ｃからプリズムの長手方向に沿って±６ｍｍとした。測定した範囲Ｍは本実施形態では±６ｍｍとしたが、これに限定されることはない。
【００８２】
比較例におけるヒケ量（高さ）は３μｍ以下であり、実施例１におけるヒケ量（高さ）は２５μｍ以上であり、実施例２におけるヒケ量（高さ）は２５μｍ以上であり、実施例３におけるヒケ量（高さ）は２５μｍ以上である。
【００８３】
また、使用したプリズム及びゲートの形状および外寸は上記したとおりである。成型材料は、樹脂材料として、「ＺＥＯＮＥＸ Ｅ４８Ｒ」（商品名）が用いられ、プリズムは、上述の「プリズム作製方法」に従って作製したものである。
【００８４】
ところで、上記したように励起光ＥＬのＰ偏光成分の維持率（Ｐ偏向維持率）が９０％以上、望ましくは９６％以上であって、所定の検出範囲（本実施の形態ではプリズム１０９０の反射面領域における中心位置からプリズムの長手方向に沿って±６ｍｍの範囲）における前記維持率の分布が９５±５％、望ましくは９８±２％である場合には、高い偏光維持率と均一な偏光状態の分布であるといえるので計測の感度・精度の向上を図ることができる。
【００８５】
上述した内容を考慮して測定結果を見ると、実施例１、実施例２、実施例３が測定全範囲に渡ってＰ偏向維持率（％）が９０％以上であることがわかる。実施例１及び実施例２については、測定全範囲に渡ってＰ偏向維持率（％）が９５％以上であることがわかる。実施例３については、測定全範囲に渡ってＰ偏向維持率（％）が９６％以上であり、Ｐ偏向維持率の分布が９８±２％であることがわかる。
【００８６】
より詳細に分析すると、比較例については、測定全範囲に渡ってＰ偏向維持率が９０％以上ではなく、Ｐ偏向維持率の分布についても９８±２％ではない。
【００８７】
実施例１については、測定全範囲に渡ってＰ偏向維持率が９０％以上ではあるが、Ｐ偏向維持率の分布については９８±２％ではなく、分布が均一であるか否かという観点からみると分布は均一ではあるが、実施例３に比べて均一な分布の範囲が狭い。
【００８８】
実施例２については、測定全範囲に渡ってＰ偏向維持率が９０％以上ではあるが、実施例１と同様にＰ偏向維持率の分布については９８±２％ではなく、測定全範囲において分布が均一であるか否かという観点からみると分布は均一ではあるが、実施例３に比べて均一な分布の範囲が狭い。
【００８９】
実施例３については、測定全範囲に渡って分布が均一となっている。
【００９０】
［効果］
以上により、本発明の実施例のみが、高い偏光維持率と均一な偏光状態の分布であるといえるので計測の感度・精度の向上を図ることができる。
【００９１】
すなわち、本発明によれば、樹脂製の誘電体プリズムであっても、プリズムのヒケ面に優先的かつ安定してヒケを発生させることができ、ヒケの分布も均一化することできるので、高い偏光維持率と均一な偏光状態の分布を持った表面プラズモン共鳴に利用した分析に用いられる樹脂製プリズムを低コストで提供することができる。
【００９２】
また、高精度なＳＰＲ／ＳＰＦＳ用分析チップを安価かつ簡便に、光弾性係数が８０×１０−１２Ｐａ−１以下またはセナルモン評価からの位相差が４６ｎｍ以上の樹脂材料を用いて、ＳＰＲ／ＳＰＦＳ分析に十分使用可能な樹脂製プリズムを作製することができる。
【００９３】
本願の実施例の突き出しピン配置においてバリ逃がしが無い場合を示したが、バリを嫌う場合は図２３の１３４０ように射出成形金型にバリ逃がしを設けても良い。図２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃに図２３の射出成形金型で成形された４点（４隅）突き出しにおけるプリズム１０９０Ｄの例を示す。図２４Ｂ、図２４Ｃの１１８１が図２３のバリ逃がし１３４０の形状をプリズム１０９０Ｄに転写したものである。
【００９４】
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において例示であり、この発明は上記の説明に限定されない。例示されない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定されうる。
【符号の説明】
【００９５】
１０００  計測装置
１０２０  照射機構
１０２２  測定機構
１０２６  センサーチップ
１０９０  プリズム
１０９２  金膜
１０９６  流路形成体
１１７５  ヒケ面
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
0005949905.tif 000020
【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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