(57)【要約】【課題】  液体試料に含まれる粒子等の高感度な測定が可能な光学的測定装置を提供する。【解決手段】  光源１６と、電源１５と、液体試料を保持する容器１１と、容器内の液体試料と接する位置に形成され、光源１６から光が照射されることにより基本回折光パターンを生じる回折格子１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂと、この回折格子の少なくとも一部を構成するとともに、電源１５から正負の電圧を印加することが可能な電極対１３、１４と、回折格子による回折光を検出する光検出器１８とを備え、電極対１３、１４に電圧を印加して液体試料の屈折率分布を変化することにより、基本回折光パターンとは異なる変形回折光パターンを発生させ、変形回折光パターンに基づいて液体試料に関する情報を計測する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、電源と、液体試料を保持する容器と、容器内の液体試料と接する位置に形成され、光源から光が照射されることにより基本回折光パターンを生じる回折格子と、回折格子の少なくとも一部を構成するとともに、電源から正負の電圧を印加することが可能な電極対と、前記回折格子による回折光を検出する光検出器とを備え、
電極対に電圧を印加して液体試料の屈折率分布を変化させることにより、基本回折光パターンとは異なる変形回折光パターンを発生させ、変形回折光パターンに基づいて液体試料に関する情報を計測することを特徴とする光学的測定装置。
【請求項２】
電源には交流電源が用いられ、電極対に交流電圧を印加することにより、液体試料に誘電泳動を引き起こして、変形回折光パターンを発生させることを特徴とする請求項１に記載の光学的測定装置。
【請求項３】
電極対は、正の電極と負の電極とが隣接する部分が、回折格子の格子周期の２倍以上の整数倍の周期で繰り返すように配置されることを特徴とする請求項１に記載の光学的測定装置。
【請求項４】
電極対を構成するそれぞれの電極は、平行に並んだ複数の直線状電極片とこの直線状電極片どうしを電気的に接続する接続部とからなり、
さらに、それぞれの電極は、少なくとも２本の直線状電極片が隣接する直線状電極片偏在領域と、直線状電極片の存在しない直線状電極片不在領域とが交互に並ぶように形成され、
一方の電極における直線状電極片不在領域に、他方の電極の直線状電極片偏在領域が重なるようにして、回折格子が形成されてなることを特徴とする請求項３に記載の光学的測定装置。
【請求項５】
電極対を構成するそれぞれの電極は、平行に並んだ複数の直線状電極片とこの直線状電極片どうしを電気的に接続する接続部とからなり、回折格子は、それぞれの電極の直線状電極片と、いずれの電極とも電気的に接続されず、かつ、前記直線状電極片とほぼ同形状の直線状部材からなる浮遊部とが規則的に配列することにより形成されることを特徴とする請求項３に記載の光学的測定装置。
【請求項６】
少なくとも容器の一部が光源光を透過する材料で形成されるとともに、この光源光を透過する容器部分に電極対が形成されており、当該電極対に向けて光源光を入射させ、光検出器は液体試料を透過した回折光または液体試料で反射した回折光を検出することを特徴とする請求項１に記載の光学的測定装置。
【請求項７】
電極対は、光源光が照射されることにより表面プラズモン共鳴を生じる金属膜で形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の光学的測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体試料を光学的に測定する光学的測定装置に関し、さらに詳細には、液体試料の屈折率の変化から液体中に存在する物質について測定する光学的測定装置に関する。本発明の光学的測定装置は、例えば、溶液中の粒子の有無の確認、溶液の電気化学反応により発生する粒子の有無、さらには粒子濃度測定をする装置に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
溶液中の被測定物質に光を直接照射することなく光学的測定を行う測定手法として、被測定物と隣接する部分に光導波路を接するように配置して、光導波路の等価屈折率、光路長の変化を測定することにより、間接的に被測定物の光学的特性を測定するセンサデバイス技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
このセンサデバイスは、基準導波路（参照側）と感知導波路（試料側）との２本の光導波路を用いる。このうち、感知導波路側は、被測定物に接した状態と、被測定物と接していない状態との２つの異なる状態で測定するようにし、感知導波路近傍に存在する被測定物の影響によって感知導波路側の透過光の等価屈折率が変化するようにする。一方、基準導波路側は、被測定物から離隔した位置に配置されており、被測定物の影響を受けないようにしてある。この基準導波路の透過光の屈折率を参照用（基準用）に測定する。そして、これら２本の光導波路を通過した光束を干渉させる。このとき、感知導波路側が被測定物に接した状態の干渉縞と被測定物に接していない状態の干渉縞とでは、干渉縞の位置が移動する。
【０００４】
そして、干渉縞の移動量は、感知導波路の等価屈折率の変化、すなわち等価屈折率変化の原因となる感知導波路の周囲に存在する被測定物の濃度変化や厚さ変化に対応するので、干渉縞の移動量の測定から被測定物に関する情報を計測することができる（２光束干渉法）。
【０００５】
また、出願人自身による先行特許出願において、粒子（溶質分子）の拡散しやすさを計測するための光学的測定装置として、液体中の粒子に誘電泳動を生じさせて移動することにより、粒子集中領域を形成し、その後、誘電泳動を停止して粒子集中領域から粒子を拡散させたときの屈折率変化から、粒子の拡散に関する評価を行う装置を提案している（特願２００４−２０４０２４号）。この光学的測定装置では、２本の平行に並ぶ電極を通じて被測定溶液に電圧を印加して誘電泳動を引き起こすことにより、溶液の局所的な屈折率変化を発生させている。そして、屈折率変化の検出のための光学的手法としては、特許文献１と同様に、干渉縞の移動量の測定を行う２光束干渉法などの方法が用いられている。
【特許文献１】特表２００３−５１５１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に開示された光学的測定方法では、単に、静的な屈折率測定を行えるにすぎず、例えば、試料中の粒子を積極的に移動させた上で、光学的測定を行うことはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、誘電泳動などによって粒子移動や粒子発生を起こした後に、高感度に液体試料の光学的測定を行うことができる光学的測定装置を提供することを目的とする。
また、特許文献１に開示されているような２光束干渉法による屈折率変化の検出方法では、干渉縞の移動量を測定することになる。干渉縞の移動量を測定する場合、通常は、干渉縞をなす明線および暗線のうち、明線の移動を、例えばＣＣＤなどのアレイ検出器を用いて測定した上で、移動量を算出する演算処理を行うようにしている。この場合、演算が必要であることもさることながら、明線のピーク位置の移動を測定することになるため、ピーク移動に伴う微小な光量変化を検出しなければならず、高感度な測定が困難である。すなわち、明線のピーク位置のすぐ隣（明線のピークが移動する位置）は、その時点の明線ピーク位置より光量がわずかに劣るだけの、元々、明るい場所であり、明線のピーク位置が移動した時のわずかな光量の差を検出することは困難である。
【０００８】
むしろ、これまで暗線のあった位置に明線を移動した場合のように、明暗のコントラストがはっきりする位置でピークを検出できるようにすることが望ましい。
【０００９】
そこで、本発明は、液体試料の屈折率変化を、干渉縞の移動量の検出ではなく、新しい光学的測定手法により明暗のコントラストがはっきり得られる状態で信号を検出するようにして、高感度、高精度な光学的測定を行うことができるようにした光学的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】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた本発明の光学的測定装置は、光源と、電源と、液体試料を保持する容器と、容器内の液体試料と接する位置に形成され、光源から光が照射されることにより基本回折光パターンを生じる回折格子と、回折格子の少なくとも一部を構成するとともに、電源から正負の電圧を印加することが可能な電極対と、前記回折格子による回折光を検出する光検出器とを備え、電極対に電圧を印加して液体試料の屈折率分布を変化させることにより、基本回折光パターンとは異なる変形回折光パターンを発生させ、変形回折光パターンに基づいて液体試料に関する情報を計測するようにしている。
【００１１】
この発明によれば、容器内に液体試料を入れて保持した状態で、回折格子を構成する電極対に向けて光源から光を照射する。このとき、回折格子によって光が回折され、回折光パターンを生じる。このときの回折光パターンが基本回折光パターンとなる。
【００１２】
続いて、電源から電極対に正負の電圧を印加する。液体試料（あるいは液体試料中の粒子）が電圧による影響を受けて、化学変化したり、粒子移動したりすることにより、回折格子部分近傍の液体試料の屈折率分布が変化すると、基本回折光パターンを生じる回折格子とは異なる周期の派生的な回折格子が、新たに発生する。この派生的な回折格子によって、新たな回折光が発生し、その結果、基本回折光パターンに新たな回折光が追加された変形回折光パターンが発生する。この変形回折光パターンにおいて、新たに追加されている回折光は、基本回折光パターンでは回折光が存在していなかった位置（暗い部分）に発生している。したがって、基本回折光パターンから変形回折光パターンへの変化を光検出器で測定することにより、液体試料の動的変化（例えば粒子移動による屈折率変化）を測定する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回折格子を構成する電極対に正負の電圧を印加することによって発生させた屈折率変化により、基本回折光パターンを発生する回折格子とは周期が異なる派生的な回折格子が発生し、この派生的な回折格子によって、基本回折光パターンに新たな回折光が追加された変形回折光パターンが発生している。変形回折光パターンに新たに追加された回折光は、基本回折光パターンでは回折光が存在していなかった位置（暗い部分）に発生しているので、明暗のコントラストがはっきりした位置で、新たに発生した回折光を検出することができ、高感度かつ高精度の測定を行うことができる。
【００１４】
また、新たに発生する回折光の出現位置は、派生的な回折格子の周期に依存して定まるものであり、液体試料の温度変化などには依存せず、常に一定の位置であるので、この位置に出現する回折光の明るさを単一の検出器で直接測定すればよく、検出光学系の構成を簡便にすることもできる。
【００１５】
上記発明において、電源には交流電源が用いられ、電極対に交流電圧を印加することにより、液体試料に誘電泳動を引き起こして、変形回折光パターンを発生させるようにしてもよい。
【００１６】
電極対に、交流電圧を印加することで誘電泳動を引き起こすと、液体試料中に粒子が存在する場合には、誘電泳動によって、粒子が電極近傍の電気力線の集中する領域に集まるようになり、その結果、回折格子近傍の液体試料の光学的特性が変化することで、回折光パターンが変化することになる。この回折光パターンを光検出器で高感度に検出することができる。
【００１７】
上記発明において、正負の電極対は、正の電極と負の電極とが隣接する部分が、回折格子の格子間隔周期の２倍以上の整数倍の周期で繰り返すように配置されるようにしてもよい。
【００１８】
正の電極と負の電極とが隣接する部分には、電気力線が集中するので、誘電泳動や化学変化が最も生じる領域となる。この領域が回折格子の周期の２倍、３倍、・・・の整数倍の周期で発生させることにより、回折格子による基本回折光パターンで得られる回折光の間に新たに回折光が発生することになる。したがって、基本回折光パターン以外に新しい回折光が発生するか否かにより、液体試料の変化を高感度に検出することができる。
【００１９】
上記発明において、電極対を構成するそれぞれの電極は、平行に並んだ複数の直線状電極片とこの直線状電極片どうしを電気的に接続する接続部とからなり、さらに、それぞれの電極は、少なくとも２本の直線状電極片が隣接する直線状電極片偏在領域と、直線状電極片の存在しない直線状電極片不在領域とが交互に並ぶように形成され、一方の電極における直線状電極片不在領域に、他方の電極の直線状電極片偏在領域が重なるようにして、回折格子が形成されるようにしてもよい。
【００２０】
これにより、正の電極と負の電極とが隣接する部分が、回折格子の格子間隔周期の２倍以上の整数倍の周期で繰り返すように配置することができる。
【００２１】
上記発明において、電極対を構成するそれぞれの電極は、平行に並んだ複数の直線状電極片とこの直線状電極片どうしを電気的に接続する接続部とからなり、回折格子は、それぞれの電極の直線状電極片と、いずれの電極とも電気的に接続されず、かつ、前記直線状電極片とほぼ同形状の直線状部材からなる浮遊部とが規則的に配列することにより形成されるようにしてもよい。
【００２２】
これにより、正の電極と負の電極とが隣接する部分が、回折格子の格子間隔周期の２倍以上の整数倍の周期で繰り返すように配置することができる。
【００２３】
上記発明において、少なくとも容器の一部が光源光を透過する材料で形成されるとともに、この光源光を透過する容器部分に電極対が形成されており、当該電極対に向けて光源光を入射させ、光検出器は液体試料を透過した回折光または液体試料で反射した回折光を検出するようにしてもよい。
【００２４】
これにより、容器の一部に形成した電極対に向けて光源光を入射させることにより、透過回折光または反射回折光を簡単に得ることができる。ここで、光源光を透過する容器部分は底面であってもよいし、側壁面であってもよい。
【００２５】
また、電極対は、光源光が照射されることにより表面プラズモン共鳴を生じる金属膜で形成されるようにしてもよい。
【００２６】
表面プラズモン共鳴を利用することにより、電極直上部分の屈折率のわずかな変化で、回折光強度が大きく変化するようになる。これにより、回折光パターンとともに回折光強度の測定により、より高感度な測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
（実施形態１）
図１は、本発明の一実施形態である光学的測定装置の構成を示す概略断面図、図２はその上面図である。
【００２８】
この実施形態の光学的測定装置は、誘電泳動を行いながら、光学的測定を行うものであり、液体試料を保持する容器１１、容器１１の底面となる底板１２aに形成され、回折格子を形成する一対の電極１３、１４と、電極１３および電極１４に交流電圧を印加する交流電源１５と、光源１６と、光源光を収束するレンズ光学系１７と、回折光を検出する光検出器１８とからなる。
【００２９】
容器１１は、底板１２ａの上に、側壁となる枠体１２ｂを貼り付けることにより形成してある。この容器１１は、ガラス等の光透過性の材料が用いられ、底板１２ａを通して、入射光が電極１３、１４（回折格子）に照射できるようにしてある。
【００３０】
電極１３、１４は、マスクパターニング手法を用いて，底板１２ａ上に形成される。なお、本実施形態では、底板１２ａに電極１３、１４を形成しているが、容器１１が十分に深い場合には、底板１２ａに代えて、側壁となる枠体１２ｂに電極１３、１４を形成してもよい。
【００３１】
電極１３は、２本の平行な直線状電極片１３ａ、１３ｂが隣接する直線状電極片偏在領域１３ｆと、直線状電極片形成されていない直線状電極片不在領域１３ｃとが、交互に繰り返すようにしてあり、すべての直線状電極片１３ａ、１３ｂは、接続部１３ｄにより電気的に接続され、いわゆる櫛型電極構造としてある。
【００３２】
電極１４についても同様であり、２本の平行な直線状電極片１４ａ、１４ｂが隣接する直線状電極片偏在領域１４ｆと、直線状電極片が形成されていない直線状電極片不在領域１４ｃとが、交互に繰り返すようにしてあり、すべての直線状電極片１４ａ、１４ｂは、接続部１４ｄにより電気的に接続され、櫛型電極構造としてある。
【００３３】
そして、電極１３の直線状電極片不在領域１３ｃの位置に、電極１４の直線状電極片１４ａ、１４ｂがくるように配置して、電極１３の直線状電極片１３ａ、１３ｂと、電極１４の直線状電極片１４ａ、１４ｂとが、等間隔で連続的に並ぶようにして、直線状電極片１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂにより回折格子が形成されるようにしてある。
回折格子の寸法は、回折格子を構成する電極幅ｄ１、電極間隔ｄ２のいずれについても、０．５μｍ〜２０μｍ程度にするのが好ましいが、回折光を発生させることができるものであれば、形状や寸法は、特に限定されない。例えば、電極幅ｄ１と電極間隔ｄ２とが異なる寸法になるようにしてもよいし、回折格子形状が直線状電極片で構成されなくてもよい。なお、本実施形態の回折格子では、電極幅１０μｍ、電極間隔１０μｍの直線状電極片としている。この場合、回折格子の格子間隔ｄは、ｄ１＋ｄ２となる。
【００３４】
交流電源１５には、誘電泳動を引き起こすことができる電圧、周波数の交流電源が用いられる。具体的には、１〜１００Ｖ、１０ＫＨｚ〜１０ＭＨｚ程度の交流電圧が印加できる交流電源を使用する。なお、一般的には、高周波電源を用いるのが好ましい。
【００３５】
光源１６は、測定対象となる液体試料に応じて種類を選択すればよいが、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源（波長６３３ｎｍ）や、その他のレーザ光源を用いるのが好ましい。
【００３６】
レンズ光学系１７は、光源光を収束して、電極１３、１４（回折格子）に照射できるように構成してある。なお、光源光の入射角度を調整できるようにして、測定対象、測定目的に応じて、透過回折光、反射回折光のいずれでも、取得できるようにするのが好ましい。
【００３７】
透過回折光を測定する場合、入射角は、容器底面と液体試料との界面で全反射が生じない条件であればよく、例えば、入射角０度で入射させてもよい。
光検出器１８は、透過回折光を検出するため、液体試料の上部側に配置する。光検出器１８には、回折角を測定するための角度調整機構が設けられており、回折光の強度とともに回折角が検出できるようにしてある。この光検出器１８には、フォトダイオードやＣＣＤが用いられる。なお、角度調整機構を設ける代わりに、複数の素子を並べたアレイセンサを用いて、回折角が計測できるようにしてもよい。
【００３８】
次に、上記装置の計測動作について説明する。まず、電極１３、１４に、電圧を印加しない状態で、光源１６から入射光を照射する。液体試料は、全体がほぼ均一な状態になっている。このとき、入射光は、直線状電極片１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂにより形成される回折格子（以下、周期電極による回折格子（周期ｄ）という）の影響を受け、図５において実線で示すように、周期ｄの回折条件を満たす角度位置に、−１次、０次、１次、・・・の透過回折光による回折光パターン（基本回折光パターンという）が発生する。
【００３９】
次に、交流電源１５により、電極１３、電極１４間に交流電圧を印加する。液体試料中に粒子（例えば蛋白質など）が存在すると、交流電圧による誘電泳動作用が働き、粒子は電気力線が集中する領域に移動する。図３、図４は、交流電圧を印加したときの粒子の状態を説明する図である。図に示すように、正極と負極とが隣接することにより電気力線が集中する、直線状電極片１４ｂと直線状電極片１３ａとの間、あるいは、直線状電極片１３ｂと直線状電極片１４ａとの間に、粒子が凝集するようになり、屈折率が高い粒子集中領域Ｐが形成される。この屈折率が高い粒子集中領域Ｐは、格子間隔ｄの２倍の周期（２ｄ）で発生しており、このときの屈折率分布による周期２ｄの回折格子を形成する。
【００４０】
入射光は、周期電極による回折格子（周期ｄ）の影響を受けて、基本回折光パターンを発生するとともに、屈折率分布による回折格子（周期２ｄ）の影響を受けて、図５に破線で示すように、周期２ｄの回折条件を満たす角度位置に、−１次、１次、・・・の透過回折光による回折光パターンを発生する。（ただし、０次透過回折光は、基本回折光パターンにおける０次の回折光と重なる）。
【００４１】
したがって、基本回折光パターン以外に、周期２ｄの屈折率分布の回折格子による回折光が観測されるか否かにより、誘電泳動によって移動する粒子の有無を計測することができる。新たに発生した回折光の計測は、基本回折光パターンの影響を受けていないので、高感度で電圧印加による屈折率変化を検出することができる。
【００４２】
また、屈折率分布により生じる新たな回折光の強度は、周期的な屈折率分布の最大値と最小値との差により決まるので、たとえ液体試料の温度変化により、溶液全体の屈折率が等しく変化したとしても、その影響を受けることはない。
【００４３】
上記実施形態では、電極１３、１４はそれぞれ２本の直線状電極片が隣接するようにしているが、３本の直線状電極片が等間隔で隣接するようにしてもよい。この場合には、図５に示した屈折率分布の回折により増加する新たな回折光の本数が倍増する。同様に、直線状電極片が４本、あるいはそれ以上の本数が隣接するようにしてもよいが、あまり増やしすぎると、新たな回折光の本数が増加しすぎるので、２〜５本程度が好ましい。
（実施形態２）
実施形態１では、透過回折光を利用したが、反射回折光を利用してもよい。反射回折光を利用すれば、光吸収性のある液体試料についても、回折光の検出を容易に行うことができる。また、表面プラズモン共鳴を利用することで、より高感度な検出が可能になる。
【００４４】
反射回折光を測定する光学的測定装置の場合は、図１に示した装置構成において、光検出器１８の位置を、底板１２ａの下部側に配置するようにする。
【００４５】
また、反射回折光測定の場合、好ましくは、光源１６から照射される入射光の入射角を、全反射が生じる条件にして、反射する回折光の光量をできるだけ増やすようにする。例えば、容器１１が、ガラス製であり、液体試料として水系試料が保持されている場合、入射角を４６度前後にするのが好ましい。
【００４６】
計測動作は、実施形態１の場合と比較して、光検出器１８による検出角度範囲が異なるだけで、他は実施形態１で説明した動作とほぼ同じであるので、図１を用いて説明する（ただし、光検出器１８の位置が底板１２ａの下部側にある）。
【００４７】
まず、透過回折光測定を行う図１の場合と同様に、電極１３、１４に、電圧を印加しない状態で、光源１６から入射光を照射する。このとき、直線状電極片１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂの周期電極による回折格子（周期ｄ）の影響を受け、図７において実線で示すように、周期ｄの回折条件を満たす角度位置に、−１次、０次、１次、・・・の反射回折光による反射回折光パターン（基本回折光パターンという）が発生する。
【００４８】
次に、交流電源１５により、電極１３、電極１４間に交流電圧を印加する。液体試料中に粒子（例えば蛋白質など）が存在すると、交流電圧による誘電泳動作用が働き、粒子は電気力線が集中する位置に移動する。図６は、交流電圧を印加したときの粒子の状態を説明する図である。実施形態１の場合と同様に、正極と負極とが隣接して電気力線が集中する領域部分である、直線状電極片１４ｂと直線状電極片１３ａとの間、あるいは、直線状電極片１３ｂと直線状電極片１４ａとの間に、屈折率が高い粒子集中領域Ｐが形成される。粒子集中領域Ｐは、格子間隔ｄの２倍の周期（２ｄ）で発生しており、屈折率分布による周期２ｄの回折格子を形成する。
【００４９】
入射光は、周期電極による回折格子（周期ｄ）の影響を受けて、基本回折光パターンを発生するとともに、屈折率分布による回折格子（周期２ｄ）の影響を受けて、図７に破線で示すように、周期２ｄの回折条件を満たす角度位置に、−１次、１次、・・・の反射回折光による回折光パターンを発生する。（ただし、０次透過回折光は、基本回折光パターンにおける０次の回折光と重なる）。
【００５０】
したがって、この場合も、周期２ｄの屈折率分布の回折格子による回折光が観測されるか否かにより、誘電泳動によって移動することができる粒子の有無を計測することができる。新たに発生した回折光の計測は、基本回折光パターンの影響を受けないので、高感度で電圧印加による屈折率変化を検出することができる。
【００５１】
また、屈折率分布により生じる新たな回折光の強度は、周期的な屈折率分布の最大値と最小値との差により決まるので、たとえ液体試料の温度変化により、溶液全体の屈折率が等しく変化したとしても、その影響を受けることはない。
【００５２】
上述した反射回折光測定において、電極１３、１４に光反射特性の優れたＡｕ、Ａｇなどの材料を用いることにより、表面プラズモン共鳴を生じさせることができるので、表面プラズモン共鳴を利用して高感度測定を行うことができる。
【００５３】
すなわち、入射角度を変化させながら光源１６からの入射光を照射することにより、表面プラズモン共鳴が起こる入射角に設定することができる。入射角をこのように設定すると、電極１３、１４部分での反射の際の位相が、電極直上部分の溶液の屈折率に応じて敏感に変化するので、わずかな屈折率変化（例えば誘電泳動による屈折率変化）で、回折光の強度が大きく変化するようになる。したがって、このような表面プラズモン共鳴して、回折光角とともに、回折光強度を検出することにより、高感度な測定が可能になる。
（実施形態３）
実施形態１、実施形態２では、正の電極と負の電極とが隣接する（電気力線が集中する）部分が、回折格子の格子周期の２倍以上の整数倍の周期で繰り返すようにするため、図２に示したように、直線状電極片が２本（あるいはそれ以上）隣接する領域と、直線状電極片不在領域とが、周期的に繰り返される電極形状を用いている。
【００５４】
電気力線集中部分を、回折格子の格子周期の２倍以上の整数倍の周期で繰り返すようにするための電極形状は、上記のものに限られず、種々の形状が考えられる。
【００５５】
図８は、電気力線集中部分を、回折格子の格子周期の２倍以上の整数倍の周期で繰り返すようにするための変形実施形態の構成を示す図である。
【００５６】
この電極は、一対の電極２１、電極２２と、電極２１および電極２２から電気的に独立した直線状の浮遊部２３とからなる。この浮遊部２３は、電極２１、２２と同時に、マスクパターン技術を用いて形成される。電極２１、電極２２は、それぞれ直線状電極片２１ａ、２２ａが一定の間隔を空けて、周期的に配列されるとともに、直線状電極片の端部どうしが接続部２１ｂ、２２ｂにより接続され、いわゆる櫛型電極構造にしてある。そして、電極２１の直線状電極片２１ａ、電極２２の直線状電極片２２ａ、浮遊部２３が交互に並ぶようにして、回折格子が形成されるようにしてある。
【００５７】
この構成の電極において、電極２１、電極２２間に交流電圧を印加して、誘電泳動を発生させると、例えば、図９に示すように、回折格子の周期の３倍の周期をもつ屈折率分布を生じさせることができる。
（実施形態４）
実施形態１〜実施形態３では、交流電源を利用して、電気力線が集中する箇所に誘電泳動を生じさせることによって粒子を集中するようにし、粒子が集中することによる屈折率変化を利用して回折光を変化させている。しかしながら、電気力線が集中する箇所の屈折率変化は、誘電泳動以外の方法によっても発生させることができる。
【００５８】
例えば、液体試料中に、イオン性の粒子が含まれる場合には、電極対に、直流成分をもった電圧を印加することにより、電気泳動によって、イオン粒子を電気力線が集中する部分に移動させ屈折率分布を生じさせてもよい。また、電気化学的反応によって、電気力線の集中領域に屈折率変化を発生させて屈折率分布を形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、液体試料中の粒子の光学的測定を行う光学的測定装置などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態である光学的測定装置の構成を示す概略断面図。
【図２】図１の光学的測定装置の上面図。
【図３】交流電圧を印加したときの屈折率分布状態を説明する図(断面図)。
【図４】交流電圧を印加したときの屈折率状態を説明する図（上面図）。
【図５】図１の光学的測定装置による回折光パターンを説明する図。
【図６】本発明の他の一実施形態である光学的測定装置において、交流電圧を印加したときの屈折率分布状態を説明する図（断面図）。
【図７】図６の光学的測定装置による回折光パターンを説明する図。
【図８】本発明の他の実施形態である光学的測定装置の電極パターン形状を示す図。
【図９】図８の光学的測定装置の交流電圧を印加したときの屈折率分布状態を説明する図。
【符号の説明】
【００６１】
１１：  容器
１２ａ：  底板
１２ｂ：  枠体
１３、１４  電極
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４：  直線状電極片
１５：  交流電源
１６：  光源
１８：  光検出器
２１、２２：  電極
２２ａ、２２ｂ：  直線状電極片
２３：  浮遊部
【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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