(57)【要約】［課題］環境条件によっても、シグナルやノイズ、検出感度などの特性の変動が少なく、定量性が確保でき、高精度で正確なＳＰＦＳ測定を実施できるＳＰＦＳ測定用センサーチップを提供する。［解決手段］樹脂を射出成形することによって作製したプリズムを構成する誘電体部材を備えたＳＰＦＳ測定用センサーチップであって、誘電体部材の励起光入射面と、誘電体部材の金属薄膜形成面と、反射光が出射する反射光出射面とに交差する誘電体部材の一方の側端面に樹脂注入口を配置し、誘電体部材の金属薄膜形成面側から見て、樹脂注入口の側端面位置から、金属薄膜形成面の樹脂注入口の側端面位置から最も離間した位置までの距離をｂとした時に、樹脂注入口の側端面位置から、３ｂ／８〜６ｂ／８の距離の間に、反応部であるリガンド固定部の中心が位置するように構成した。
2013099871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を射出成形することによって作製したプリズムを構成する誘電体部材を備えたＳＰＦＳ測定用センサーチップであって、
前記誘電体部材の励起光入射面と、前記誘電体部材の金属薄膜形成面と、前記励起光入射面から入射し、前記誘電体部材の金属薄膜形成面で反射された反射光が出射する反射光出射面とに交差する誘電体部材の一方の側端面に樹脂注入口を配置し、
前記誘電体部材の金属薄膜形成面側から見て、前記樹脂注入口の側端面位置から、前記金属薄膜形成面の前記樹脂注入口の側端面位置から最も離間した位置までの距離をｂとした時に、
前記樹脂注入口の側端面位置から、３ｂ／８〜６ｂ／８の距離の間に、反応部であるリガンド固定部の中心が位置するように構成したことを特徴とするＳＰＦＳ測定用センサーチップ。
【請求項２】
前記誘電体部材の金属薄膜形成面上に、検体を導入可能な流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＳＰＦＳ測定用センサーチップ。
【請求項３】
前記流路内に前記リガンド固定部が形成されており、
前記流路における流れ方向が、前記誘電体部材の前記励起光入射面と前記反射光出射面とに平行な方向となるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のＳＰＦＳ測定用センサーチップ。
【請求項４】
前記ＳＰＦＳ測定用センサーチップに、検出を行うＳＰＦＳ測定装置内にＳＰＦＳ測定用センサーチップを位置決め固定を行うための位置決め固定部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＳＰＦＳ測定用センサーチップ。
【請求項５】
前記位置決め固定部が、前記誘電体部材上に備えられた流路蓋部材に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のＳＰＦＳ測定用センサーチップ。
【請求項６】
前記位置決め固定部が、前記誘電体部材に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のＳＰＦＳ測定用センサーチップ。
【請求項７】
樹脂を射出成形することによって作製したプリズムを構成する誘電体部材を備えたＳＰＦＳ測定用センサーチップであって、
前記誘電体部材の励起光入射面と、前記誘電体部材の金属薄膜形成面と、前記励起光入射面から入射し、前記誘電体部材の金属薄膜形成面で反射された反射光が出射する反射光出射面とに交差する誘電体部材の一方の側端面に樹脂注入口を配置したＳＰＦＳ測定用センサーチップを用いて、
前記誘電体部材の金属薄膜形成面側から見て、前記樹脂注入口の側端面位置から、前記金属薄膜形成面の前記樹脂注入口の側端面位置から最も離間した位置までの距離をｂとした時に、
前記樹脂注入口の側端面位置から、３ｂ／８〜６ｂ／８の距離の間にある前記誘電体部材上に形成した金属薄膜の少なくとも一部分に、前記誘電体部材側から励起光を照射し、
前記金属薄膜上のリガンドによって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を測定して、アナライト量を算出することを特徴とするＳＰＦＳ測定方法。
【請求項８】
前記誘電体部材の金属薄膜形成面上に、検体を導入可能な流路が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のＳＰＦＳ測定方法。
【請求項９】
前記流路内に前記リガンド固定部が形成されており、
前記流路における流れ方向が、前記誘電体部材の前記励起光入射面と前記反射光出射面とに平行な方向となるように構成されていることを特徴とする請求項８に記載のＳＰＦＳ測定方法。
【請求項１０】
前記ＳＰＦＳ測定用センサーチップに、検出を行うＳＰＦＳ測定装置内にＳＰＦＳ測定用センサーチップを位置決め固定を行うための位置決め固定部を備えることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のＳＰＦＳ測定方法。
【請求項１１】
前記位置決め固定部が、前記誘電体部材上に備えられた流路蓋部材に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のＳＰＦＳ測定用センサーチップ。
【請求項１２】
前記位置決め固定部が、前記誘電体部材に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のＳＰＦＳ測定用センサーチップ。
【請求項１３】
請求項１から６のいずれかに記載のＳＰＦＳ測定用センサーチップを備えたことを特徴とするＳＰＦＳ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、医療、バイオテクノロジーなどの分野において、表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ；Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）（以下、単に「ＳＰＦＳ」と言う）を用いた表面プラズモン増強蛍光分光測定装置に用いられるＳＰＦＳ測定用センサーチップ、およびＳＰＦＳ測定用センサーチップを用いたＳＰＦＳ測定方法、ならびにＳＰＦＳ測定用センサーチップを備えたＳＰＦＳ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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）の原理に基づき、高精度にアナライト検出を行えるようにしたＳＰＦＳ装置がある。【０００４】
表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ）は、全反射減衰（ＡＴＲ；attenuated total reflectance）条件において励起光を入射することで発生するエバネッセント波と、金属薄膜表面に存在する表面プラズモンとが共鳴することにより、金属薄膜表面に数十倍〜数百倍に増強した局在電場を形成することが可能となり、この増強した局在電場に捕捉したアナライトと結合（標識）した蛍光物質を配置し蛍光物質の蛍光を効率良く励起させ、この蛍光を観察することによって、極微量、極低濃度のアナライトを検出する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６８９９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このようなＳＰＦＳ装置に用いられるＳＰＦＳ測定用センサーチップは、プリズムを構成する誘電体部材を備えており、この誘電体部材の上面に金属薄膜が形成されている。【０００７】
このような構成を備えたＳＰＦＳ測定用センサーチップでは、複雑な光学条件のマッチングが必要であり、ＳＰＦＳ測定用センサーチップの光学特性と品質の保存安定性は重要な要件である。【０００８】
特に、樹脂製の誘電体部材を備えたＳＰＦＳ測定用センサーチップでは、環境条件によっては、シグナルやノイズ、検出感度などの特性の変動が大きく、定量性が確保できないという課題があった。【０００９】
すなわち、たとえば、出荷輸送時の環境（−１０℃〜５０℃）や、冷蔵保存（４℃）や冷凍保存（−２０℃）から、実使用の温度（２０℃〜３７℃）まで復帰などの環境変化において、定量性が確保できないという課題があった。【００１０】
ところで、特許文献１（特許第４６８９９０７号公報）においては、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ；Surface Plasmon Resonance）現象を用いた表面プラズモン共鳴装置（ＳＰＲ装置）に用いる測定チップにおいて、液溜め部を備えた略カップ形状の誘電体を射出成形する際に、誘電体の底部に樹脂導入用ゲート（樹脂注入口）を配置して射出成形することが提案されている。【００１１】
しかしながら、上記のように、ＳＰＦＳ測定用センサーチップでは、環境条件によっては、シグナルやノイズ、検出感度などの特性の変動が大きく、定量性が確保できない。【００１２】
従って、この特許文献１のように、誘電体の底部に樹脂注入口を配置して射出成形した場合には、後述する比較例１の図９のグラフの実線で示したように、ＳＰＦＳ測定用センサーチップでは、蛍光測定において検出対象のシグナルとバックグランドノイズとの比であるＳ／Ｎ比が、初期Ｓ／Ｎ比（iniＳ／Ｎ）に比較して、環境放置後のＳ／Ｎ比（finalＳ／Ｎ）が低下して、高精度で正確なＳＰＦＳ測定の障害となってしまうという問題がある。【００１３】
また、比較例１の図９のグラフの点線で示したように、ＳＰＦＳ測定用センサーチップでは、変動係数であるＣＶ値が安定せず、高精度で正確なＳＰＦＳ測定の障害となってしまうという問題がある。【００１４】
本発明は、このような現状に鑑み、環境条件によっても、シグナルやノイズ、検出感度などの特性の変動が少なく、定量性が確保でき、高精度で正確なＳＰＦＳ測定を実施できるＳＰＦＳ測定用センサーチップ、およびＳＰＦＳ測定用センサーチップを用いたＳＰＦＳ測定方法、ならびにＳＰＦＳ測定用センサーチップを備えたＳＰＦＳ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】
【００１５】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明のＳＰＦＳ測定用センサーチップは、
樹脂を射出成形することによって作製したプリズムを構成する誘電体部材を備えたＳＰＦＳ測定用センサーチップであって、
前記誘電体部材の励起光入射面と、前記誘電体部材の金属薄膜形成面と、前記励起光入射面から入射し、前記誘電体部材の金属薄膜形成面で反射された反射光が出射する反射光出射面とに交差する誘電体部材の一方の側端面に樹脂注入口を配置し、
前記誘電体部材の金属薄膜形成面側から見て、前記樹脂注入口の側端面位置から、前記金属薄膜形成面の前記樹脂注入口の側端面位置から最も離間した位置までの距離をｂとした時に、
前記樹脂注入口の側端面位置から、３ｂ／８〜６ｂ／８の距離の間に、反応部であるリガンド固定部の中心が位置するように構成したことを特徴とする。【００１６】
また、本発明のＳＰＦＳ測定方法は、
樹脂を射出成形することによって作製したプリズムを構成する誘電体部材を備えたＳＰＦＳ測定用センサーチップであって、
前記誘電体部材の励起光入射面と、前記誘電体部材の金属薄膜形成面と、前記励起光入射面から入射し、前記誘電体部材の金属薄膜形成面で反射された反射光が出射する反射光出射面とに交差する誘電体部材の一方の側端面に樹脂注入口を配置したＳＰＦＳ測定用センサーチップを用いて、
前記誘電体部材の金属薄膜形成面側から見て、前記樹脂注入口の側端面位置から、前記金属薄膜形成面の前記樹脂注入口の側端面位置から最も離間した位置までの距離をｂとした時に、
前記樹脂注入口の側端面位置から、３ｂ／８〜６ｂ／８の距離の間にある前記誘電体部材上に形成した金属薄膜の少なくとも一部分に、前記誘電体部材側から励起光を照射し、
前記金属薄膜上のリガンドによって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を測定して、アナライト量を算出することを特徴とする。【００１７】
このように構成することによって、後述する実施例１の図５のグラフの実線で示したように、蛍光測定において検出対象のシグナルとバックグランドノイズとの比であるＳ／Ｎ比が、初期Ｓ／Ｎ比（iniＳ／Ｎ）に比較しても、環境放置後のＳ／Ｎ比（finalＳ／Ｎ）が低下せず、高精度で正確なＳＰＦＳ測定が実施できることが分かる。【００１８】
また、後述する実施例１の図５のグラフの点線で示したように、変動係数であるＣＶ値が安定して、高精度で正確なＳＰＦＳ測定が実施できることが分かる。【００１９】
すなわち、環境条件によっても、シグナルやノイズ、検出感度などの特性の変動が少なく、定量性が確保でき、高精度で正確なＳＰＦＳ測定を実施できる。【００２０】
また、本発明では、前記誘電体部材の金属薄膜形成面上に、検体を導入可能な流路が形成されていることを特徴とする。【００２１】
このように構成することによって、検体を導入可能な流路が形成されているので、検出対象となる検体（アナライト）を含有する試料溶液をこの流路内に流すことによって、金属薄膜近傍に捕捉したアナライトと結合（標識）した蛍光物質を効率良く励起させ、この蛍光を観察することによって、極微量、極低濃度のアナライトを検出することが可能である。【００２２】
また、本発明では、前記流路内に前記リガンド固定部が形成されており、
前記流路における流れ方向が、前記誘電体部材の前記励起光入射面と前記反射光出射面とに平行な方向となるように構成されていることを特徴とする。【００２３】
このように構成することによって、誘電体部材の励起光入射面と反射光出射面とに平行な方向に試料溶液が流れて、流路内に形成したリガンド固定部にアナライトが確実に捕捉できる。【００２４】
従って、金属薄膜近傍に捕捉したアナライトと結合（標識）した蛍光物質を効率良く励起させ、この蛍光を観察することによって、極微量、極低濃度のアナライトを検出することが可能である。【００２５】
また、本発明では、前記ＳＰＦＳ測定用センサーチップ上に、検出を行うＳＰＦＳ測定装置内にＳＰＦＳ測定用センサーチップを位置決め固定を行うための位置決め固定部を備えることを特徴とする。【００２６】
このように構成することによって、ＳＰＦＳ測定用センサーチップ上に備えられた位置決め固定部を用いて、検出を行うＳＰＦＳ測定装置内にＳＰＦＳ測定用センサーチップを正確に位置決めできるので、反応部であるリガンド固定部の中心の位置と照射領域との正確な位置調整ができ、高精度で正確なＳＰＦＳ測定が実施できる。【００２７】
また、本発明では、前記位置決め固定部が、前記誘電体部材上に備えられた流路蓋部材に形成されていることを特徴とする。【００２８】
また、本発明では、前記位置決め固定部が、前記誘電体部材に形成されていることを特徴とする。【００２９】
また、本発明のＳＰＦＳ測定装置は、前述のいずれかに記載のＳＰＦＳ測定用センサーチップを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、環境条件によっても、シグナルやノイズ、検出感度などの特性の変動が少なく、定量性が確保でき、高精度で正確なＳＰＦＳ測定を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明のＳＰＦＳ測定用センサーチップの斜視図である。
【図２】図２は、図１のＳＰＦＳ測定用センサーチップの上面図である。
【図３】図３は、図１のＳＰＦＳ測定用センサーチップを用いて行った評価方法の概略を説明する概略図である。
【図４】図４は、図３のＳＰＦＳ測定用センサーチップの概略を説明する部分拡大断面図である。
【図５】図５は、評価方法の結果を示すグラフである。
【図６】図６は、比較例１のＳＰＦＳ測定用センサーチップの斜視図である。
【図７】図７は、図６のＳＰＦＳ測定用センサーチップの上面図である。
【図８】図８は、図６のＳＰＦＳ測定用センサーチップの下面図である。
【図９】図９は、評価方法の結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施例のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０の上面図である。
【図１１】図１１は、図１０のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０のＡ−Ａ線での断面図である。
【図１２】図１２は、図１０のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図１３】図１３は、本発明のさらに別の実施例のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０の上面図である。
【図１４】図１４は、図１３のＳＰＦＳ測定用センサーチップの正面図である。
【図１５】図１５は、図１３のＳＰＦＳ測定用センサーチップの右側面図である。
【図１６】図１６は、図１３のＳＰＦＳ測定用センサーチップをセンサーチップホルダーに固定する方法を説明するための概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
【００３３】
［実施例１］
図１は、本発明のＳＰＦＳ測定用センサーチップの斜視図、図２は、図１のＳＰＦＳ測定用センサーチップの上面図、図３は、図１のＳＰＦＳ測定用センサーチップを用いて行った評価方法の概略を説明する概略図、図４は、図３のＳＰＦＳ測定用センサーチップの概略を説明する部分拡大断面図、図５は、評価方法の結果を示すグラフである。
【００３４】
図１〜図２に示したように、この実施例のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０は、表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ；Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）を用いた表面プラズモン増強蛍光分光測定装置に用いられるＳＰＦＳ測定用センサーチップである。
【００３５】
そして、ＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０は、誘電体部材本体を構成するとともに、プリズムを構成する断面略台形形状の六面体（截頭四角錐形状）からなる誘電体部材１２を備えており、この誘電体部材１２の水平な上面が、金属薄膜１６が形成された金属薄膜形成面１４を構成している。
【００３６】
この誘電体部材１２と、誘電体部材１２の金属薄膜形成面１４に形成された金属薄膜１６とでＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０を構成している。
【００３７】
また、図１に示したように、誘電体部材１２の下方の一方の側面が、図示しない光源からの励起光が、図１の矢印で示したように、入射する励起光入射面１８を形成している。
【００３８】
一方、誘電体部材１２の下方の他方の側面が、図１の矢印で示したように、金属薄膜１６によって反射された反射光が出射する反射光出射面２０を形成している。
【００３９】
なお、この反射光出射面２０から出射した光は、誘電体部材１２の下方の他方の側面の側に配置された図示しない受光手段によって、金属薄膜１６によって反射された反射光を受光するようになっている。
【００４０】
この場合、誘電体部材１２の材質は、少なくとも励起光に対して光学的に透明な材料から形成され、安価で取り扱い性に優れるＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０を提供する上で、射出成形による樹脂材料から形成されている。
【００４１】
誘電体部材１２を形成する樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル類、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン類、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）などのポリ環状オレフィン類、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系樹脂、ポリスチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などを用いることができる。
【００４２】
そして、図１〜図２に示したように、誘電体部材１２の励起光入射面１８と、誘電体部材１２の金属薄膜形成面１４と、反射光出射面２０とに交差する誘電体部材１２の一方の側端面２２に樹脂注入口（ゲート）２４を配置し、樹脂材料を射出成形することにより、誘電体部材１２を作製する。
【００４３】
なお、この場合、「交差する」とは、略垂直に交差する場合だけでなく、一定の角度を有して交差する場合も含める意味であり、限定されるものではない。
（評価試験）
そして、図１のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０を用いて、図３、図４の評価方法を行った。
【００４４】
（１−１）抗原捕捉担体の固定化：
すなわち、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）を用いて、縦２５ｍｍ×横８ｍｍ×高さ３ｍｍの寸法の誘電体部材１２（屈折率１．５２）を射出成型により作製した。
【００４５】
そして、この誘電体部材１２の金属薄膜形成面１４にスパッタリング法を用いて、厚さ４１ｎｍの金からなる金属薄膜１６を形成した。
【００４６】
（１−２）流路の作製：
図３に示したように、流路壁４２を構成する、幅３ｍｍｘ長さ２３ｍｍの流路溝が打ち抜かれたアクリル系粘着シート（厚さ０．１ｍｍ、）で、流路蓋部材４４を構成する、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）製の２ｍｍ厚の板材（蓋）１３をＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０の表面に貼合することによって、流路４６を形成した。
【００４７】
ここで、図３に示したように、光源２６から、レーザー光（波長：６３５ｎｍ）を、波長分離フィルター（日本真空光学（株）製）２８、偏向板３０を介して、ＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０の金属薄膜１６へのレーザー光の入射角度角が最適角になるように光源２６を固定した後、光源２６による励起光をＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０に照射した。
【００４８】
なお、図４は、模式的にＳＰＦＳ測定用センサーチップを示したものであり、Ｓ／Ｎ比を評価した系は、図４に示したように、金膜面に色素を固定したものではなく、流路内全体に色素入りバッファーを満たした系で行った。
【００４９】
そして、集光手段３２として１０倍の対物レンズ（（株）ニコン製）、波長分離フィルター（日本真空光学（株）製）３４を介して、表面プラズモン励起増強蛍光分光法による蛍光を、受光センサー３６として光電子増倍管ＰＭＴ（浜松ホトニクス（株）製）で検出した。
【００５０】
なお、測定条件としては、
＜測定対象＞
ノイズ対象として、流路内に測定バッファー（「Tris-Buffered Saline (TBS)」バッファー)を流した。
【００５１】
シグナル対象として、流路内に色素含有バッファー（「Alexa Fluor 647」反応性色素を含むTBSバッファー）を流した。
＜評価内容＞
初期（ini）：チップの環境放置なしで、シグナルとバックグランドノイズの測定を実施した。
【００５２】
環境放置後（final）：流路形成チップの環境放置後、すなわち、６０℃、８０質量％の環境下で、２４０時間放置後、２４時間室温環境下で放置後のシグナルとバックグランドノイズの測定を実施した。
【００５３】
その結果、図２に示したように、誘電体部材１２の金属薄膜形成面１４の側から見て、樹脂注入口２４の側端面位置１２ａから、金属薄膜形成面１４の樹脂注入口２４の側端面位置１２ａから最も離間した位置１８ａまでの距離をｂとした時に、
樹脂注入口２４の側端面位置１２ａから、３ｂ／８〜６ｂ／８の距離の間では環境放置有無に関わらずシグナル・ノイズが安定して計測できることが確認され、３ｂ／８〜６ｂ／８の距離の間にリガンド固定部３８の中心Ａを配置すると、高精度で正確なＳＰＦＳ測定が実施できることが判明した（図２の斜線部分参照）。
【００５４】
すなわち、図５のグラフの実線で示したように、蛍光測定において検出対象のシグナルとバックグランドノイズとの比であるＳ／Ｎ比が、初期Ｓ／Ｎ比（iniＳ／Ｎ）に比較しても、環境放置後のＳ／Ｎ比（finalＳ／Ｎ）が低下せず、高精度で正確なＳＰＦＳ測定が実施できることが分かる。
【００５５】
また、図５のグラフの点線で示したように、変動係数であるＣＶ値が安定して、高精度で正確なＳＰＦＳ測定が実施できることが分かる。
【００５６】
すなわち、環境条件によっても、シグナルやノイズ、検出感度などの特性の変動が少なく、定量性が確保でき、高精度で正確なＳＰＦＳ測定を実施できることが分かる。
【００５７】
なお、本発明において、金属薄膜１６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、これら金属の合金から構成しても良い。
【００５８】
すなわち、このような金属は、酸化に対して安定であり、かつ、後述するように、表面プラズモン光（粗密波）による電場増強が大きくなるので、金属薄膜１６として好適である。
【００５９】
また、金属薄膜１６の形成方法としては、特に限定されるものではなく、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、無電解メッキ法などが挙げられる。好ましくは、スパッタリング法、蒸着法を使用するのが、薄膜形成条件の調整が容易であるので望ましい。
【００６０】
さらに、金属薄膜１６の厚さとしては、特に限定されるものではないが、好ましくは、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の範囲内であるのが望ましい。
【００６１】
なお、電場増強効果の観点からは、より好ましくは、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の範囲内であるのが望ましい。
【００６２】
金属薄膜１６の厚さが上記範囲内であれば、表面プラズモン光（粗密波）が発生し易く好適である。また、このような厚さを有する金属薄膜１６であれば、形状は、特に限定されない。
【００６３】
このように構成されるＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０は、ＳＰＦＳ測定装置のセンサーチップ１０として用いられる。
【００６４】
以下に、ＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０を、ＳＰＦＳ装置に用いる場合について説明する。
【００６５】
先ず、検出対象となるアナライトと特異的に結合するリガンドを含む溶液を金属薄膜１６上に流して、金属薄膜１６上にリガンドを固定化した後洗浄する。
【００６６】
なお、本発明において、ＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０としては、このように金属薄膜１６上にリガンドを固定化した後の状態のものだけでなく、金属薄膜１６上にリガンドを固定化する前の状態のものをも含むものである。
【００６７】
その後、蛍光物質で結合（標識）したアナライトを含む試料溶液を、金属薄膜１６上に流し、金属薄膜１６上のリガンドと特異的に結合させた後洗浄する。
【００６８】
なお、ここで用いられる試料溶液は、検体を用いて調製された溶液であり、例えば、検体と試薬とを混合して検体中に含有されるアナライトに蛍光物質を結合させるための処理をしたものが挙げられる。
【００６９】
このような検体としては、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】
そして、図３に示したように、測定ポイント（照射領域）、すなわち、リガンド固定部３８の中心Ａに対して、誘電体部材１２の下方の一方の側面側に配置した光源２６から、励起光Ｐ１を誘電体部材１２の励起光入射面１８から励起光入射面１８に対する入射角度θ１で入射させて屈折させ、誘電体部材１２の上面の金属薄膜１６に向かって、全反射条件となる入射角θ（一定角度の入射角（共鳴角度））で、励起光Ｐ２として照射する。
【００７２】
そして、金属薄膜１６で反射された反射光Ｐ３は、誘電体部材１２の下方の他方の側面に形成された反射光出射面２０により、一定角度θ２で屈折されて、反射光Ｐ４として、誘電体部材１２の下方の他方の側面側に配置された図示しない受光手段によって受光され、全反射条件となる所定の入射角θであるかどうかを確認することができるようになっている。
【００７３】
すなわち、一定角度の入射角θ（共鳴角度）で、金属薄膜１６上に表面プラズモン光（粗密波）が生ずるのを、出射面側に配置した受光手段で受光される金属薄膜１６からの反射光Ｐ４のシグナルが変化（光量が減少）する地点で見つけることができる。
【００７４】
そして、この誘電体部材１２の上面の金属薄膜１６に照射された励起光Ｐ２によって、金属薄膜１６の表面に表面プラズモン光（粗密波）を発生させることによって、光源２６より照射した励起光Ｐ２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。
【００７５】
そして、この電場増強効果により、金属薄膜１６に固定化されたリガンドによって、金属薄膜１６の表面近傍に捕捉したアナライトと結合（標識）した蛍光物質を効率良く励起させ、この蛍光を観察することによって、極微量、極低濃度のアナライトを検出するようになっている。
【００７６】
すなわち、ＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０に固定されているリガンドによってアナライトが捕捉され、このアナライトを標識した蛍光物質が発する蛍光を受光するために、ＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０の上方には、光電子増倍管（ＰＭＴ）やＣＣＤなどの受光センサー３６が設けられている。
【００７７】
なお、ＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０と受光センサー３６との間には、図３に示したように、蛍光を効率良く集光するための集光手段３２と、蛍光以外の光を除去して蛍光のみを選択する波長分離フィルター３４が設けられている。
【００７８】
そして、前述したように、図２に示したように、誘電体部材１２の金属薄膜形成面１４の側から見て、樹脂注入口２４の側端面位置１２ａから、金属薄膜形成面１４の樹脂注入口２４の側端面位置１２ａから最も離間した位置１８ａまでの距離をｂとした時に、
樹脂注入口２４の側端面位置１２ａから、３ｂ／８〜６ｂ／８の距離の間に、反応部であるリガンド固定部３８の中心Ａが位置する場合に、高精度で正確なＳＰＦＳ測定が実施できる。
【００７９】
［比較例１］
図６は、比較例１のＳＰＦＳ測定用センサーチップの斜視図、図７は、図６のＳＰＦＳ測定用センサーチップの上面図、図８は、図６のＳＰＦＳ測定用センサーチップの下面図、図９は、評価方法の結果を示すグラフである。
【００８０】
前述の評価試験と同様にして、ＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０を作製した。但し、図６、図８に示したように、誘電体部材１２の底部４０に樹脂注入口（ゲート）２４を配置している。
【００８１】
そして、実施例１の評価試験と同様に評価試験を行った。
【００８２】
その結果、図９のグラフの実線で示したように、ＳＰＦＳ測定用センサーチップでは、誘電体部材１２の底部４０に樹脂注入口２４を配置して射出成形した場合には、蛍光測定において検出対象のアッセイシグナルとアッセイブランクシグナルとの比であるＳ／Ｎ比が、初期Ｓ／Ｎ比（iniＳ／Ｎ）に比較して、環境放置後のＳ／Ｎ比（finalＳ／Ｎ）が低下して、高精度で正確なＳＰＦＳ測定の障害となってしまうという問題がある。
【００８３】
また、比較例１の図９のグラフの点線で示したように、ＳＰＦＳ測定用センサーチップでは、変動係数であるＣＶ値が安定せず、高精度で正確なＳＰＦＳ測定の障害となってしまうという問題があることが分かる。
【００８４】
［実施例２］
図１０は、本発明の別の実施例のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０の上面図、図１１は、図１０のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０のＡ−Ａ線での断面図、図１２は、図１０のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０のＢ−Ｂ線での断面図である。
【００８５】
この実施例のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０は、図１〜図５に示したＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０と基本的には同様な構成であるので、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８６】
この実施例のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０では、図１０〜図１２に示したように、誘電体部材１２の金属薄膜形成面１４上に、スペーサーから構成される流路壁４２を備えており、この流路壁４２の上面に流路蓋部材４４を備えている。
【００８７】
これにより、誘電体部材１２の金属薄膜形成面１４上に、検体を導入可能な流路４６が形成されている。また、流路蓋部材４４には、２つの離間した試薬注入口４８が形成されている。
【００８８】
さらに、流路蓋部材４４の幅方向の一方の突設部５０の両側端部５２には、検出を行うＳＰＦＳ測定装置内にＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０の位置決め固定を行うための凹部形状の位置決め固定部５４が形成されている。
【００８９】
また、この実施例のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０では、前述したように、樹脂注入口２４の側端面位置１２ａから、３ｂ／８〜６ｂ／８の距離の間に、反応部であるリガンド固定部３８の中心Ａが位置するので、流路壁４２と流路蓋部材４４は、全体的に誘電体部材１２の樹脂注入口２４の側端面位置１２ａから離間する位置にずれて形成されている。
【００９０】
なお、この実施例では、位置決め固定部５４として凹部形状の位置決め固定部が形成されているが、凸部形状、スリット形状など、この位置決め固定部５４の形状、数、配置位置などは、ＳＰＦＳ測定装置側の位置固定部の形状などに応じて適宜変更可能である。
【００９１】
このように構成することによって、検体を導入可能な流路４６が形成されているので、検出対象となる検体（アナライト）を含有する試料溶液をこの流路４６内に流すことによって、金属薄膜近傍に捕捉したアナライトと結合（標識）した蛍光物質を効率良く励起させ、この蛍光を観察することによって、極微量、極低濃度のアナライトを検出することが可能である。
【００９２】
また、ＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０上に備えられた位置決め固定部５４を用いて、検出を行うＳＰＦＳ測定装置内にＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０を正確に位置決めできるので、反応部であるリガンド固定部３８の中心の位置と照射領域との正確な位置調整ができ、高精度で正確なＳＰＦＳ測定が実施できる。
【００９３】
また、この場合、流路４６における流れ方向は、図１０の矢印で示したように、誘電体部材１２の励起光入射面１８と反射光出射面２０とに平行な方向となるように構成されている。なお、平行であれば、誘電体部材１２の樹脂注入口２４の側端面位置１２ａから離間する方向、その逆の方向のいずれであっても良い。
【００９４】
このように構成することによって、誘電体部材１２の励起光入射面１８と反射光出射面２０とに平行な方向に試料溶液が流れて、流路４６内に形成したリガンド固定部３８にアナライトが確実に捕捉できる。
【００９５】
従って、金属薄膜１６の近傍に捕捉したアナライトと結合（標識）した蛍光物質を効率良く励起させ、この蛍光を観察することによって、極微量、極低濃度のアナライトを検出することが可能である。
【００９６】
［実施例３］
図１３は、本発明のさらに別の実施例のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０の上面図、図１４は、図１３のＳＰＦＳ測定用センサーチップの正面図、図１５は、図１３のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０の右側面図である。
【００９７】
この実施例のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０は、図１〜図１２に示したＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０と基本的には同様な構成であるので、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
上述する実施例２では、流路蓋部材４４の幅方向の一方の突設部５０の両側端部５２に凹部形状の位置決め固定部５４を形成しているが、この実施例のＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０では、図１３〜図１５に示したように、誘電体部材１２の両側端面２２，２３に凸部形状の位置決め固定部５４が形成されている。
【００９９】
なお、本実施例においては、位置決め固定部５４は、樹脂材料を射出成形することによって、誘電体部材１２と一体的に成形することができる。
【０１００】
なお、一方の位置決め固定部５４を、樹脂注入口２４とすることもできる。
【０１０１】
このように位置決め固定部５４を有する誘電体部材１２で構成されたＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０は、ＳＰＦＳ測定装置内に固定されたセンサーチップホルダーに位置決め固定されて使用される。
【０１０２】
具体的には、図１６に示すように、ＳＰＦＳ測定装置内に固定されたセンサーチップホルダー５６に、センサーチップ１０を載置した状態で、Ａ方向に付勢する。これにより、位置決め固定部５４の基準面５４ａが、センサーチップホルダー５６の内面と接触することにより、Ａ方向についての位置決めがなされる。
【０１０３】
さらに、Ｂ方向に付勢することにより、位置決め固定部５４の基準面５４ｂが、センサーチップホルダー５６の内面と接触することにより、Ｂ方向についての位置決めがなされる。
【０１０４】
なお、この実施例では、位置決め固定部５４として凸部形状の位置決め固定部が形成されているが、凹部形状、スリット形状など、この位置決め固定部５４の形状、数、配置位置などは、ＳＰＦＳ測定装置側のセンサーチップホルダー５６の形状などに応じて適宜変更可能である。
【０１０５】
このように構成することによって、誘電体部材１２と一体的に成形された位置決め固定部５４を用いて、検出を行うＳＰＦＳ測定装置内にＳＰＦＳ測定用センサーチップ１０を正確に位置決めできるので、反応部であるリガンド固定部３８の中心の位置と照射領域との正確な位置調整ができ、高精度で正確なＳＰＦＳ測定が実施できる。
【０１０６】
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、プリズムを構成する誘電体部材１２を、断面略台形形状の六面体（截頭四角錐形状）としたが、この誘電体部材１２の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、断面三角形の三角柱形状とすることもできるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、例えば、医療、バイオテクノロジーなどの分野において、表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ；Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）（以下、単に「ＳＰＦＳ」と言う）を用いた表面プラズモン増強蛍光分光測定装置に用いられるＳＰＦＳ測定用センサーチップ、およびＳＰＦＳ測定用センサーチップを用いたＳＰＦＳ測定方法、ならびにＳＰＦＳ測定用センサーチップを備えたＳＰＦＳ測定装置に適用できる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０   ＳＰＦＳ測定用センサーチップ
１２   誘電体部材
１２ａ  側端面位置
１４   金属薄膜形成面
１６   金属薄膜
１８   励起光入射面
２０   反射光出射面
２２    側端面
２３    側端面
２４    樹脂注入口
２６    光源
２８    波長分離フィルター
３０    偏向板
３２    集光手段
３４    波長分離フィルター
３６    受光センサー
３８    リガンド固定部
４０    底部
４２   流路壁
４４   流路蓋部材
４６   流路
４８   試薬注入口
５０   突設部
５２   両側端部
５４   位置決め固定部
５４ａ  基準面
５６   センサーチップホルダー
【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】
2013099871.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2013099871.tif 000013
【図１２】
2013099871.tif 000014
【図１３】
2013099871.tif 000015
【図１４】
2013099871.tif 000016
【図１５】
2013099871.tif 000017
【図１６】
2013099871.tif 000018
【国際調査報告】
2013099871.tif 000019
2013099871.tif 000020
2013099871.tif 000021
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