(57)【要約】      （修正有）【課題】電極上のみならず、その周辺を検出領域とし、かつ、目的物質を高感度に検出可能な目的物質検出チップ、目的物質検出装置及び目的物質検出方法を提供すること。【解決手段】目的物質検出チップ１は、光透過性基板２と、光透過性基板２上に金属材料、半導体材料及び第１の誘電体材料のいずれかで形成される第１の層３と第２の誘電体材料で形成される第２の層４とがこの順で積層されて構成され、導波モードが励起可能とされる導波モード励起層５と、導波モード励起層５上に導波モード励起層５の一部が露出される状態で積層されて構成され、ＳＰＲが励起可能とされるＳＰＲ励起層６ａ，６ｂ（電極）とが配され、光透過性基板２側の面を裏面として前記裏面側から全反射条件で照射される光により、露出される導波モード励起層５及びＳＰＲ励起層６ａ，６ｂの表面上に近接場光が形成可能とされることを特徴とする。【選択図】図１
2019035683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性基板と、
前記光透過性基板上に金属材料、半導体材料及び第１の誘電体材料のいずれかで形成される第１の層と第２の誘電体材料で形成される第２の層とがこの順で積層されて構成され、導波モードが励起可能とされる導波モード励起層と、
前記導波モード励起層上に前記導波モード励起層の一部が露出される状態で積層されて構成され、ＳＰＲが励起可能とされるＳＰＲ励起層とが配され、
前記光透過性基板側の面を裏面として前記裏面側から全反射条件で照射される光により、露出される前記導波モード励起層及び前記ＳＰＲ励起層の表面上に近接場光が形成可能とされることを特徴とする目的物質検出チップ。
【請求項２】
ＳＰＲ励起層が互いに離間された２つ以上の層として配される請求項１に記載の目的物質検出チップ。
【請求項３】
導波モード励起層及びＳＰＲ励起層のそれぞれの表面上に形成される近接場光の波長のピーク位置の差が大きくとも４０ｎｍである請求項１から２のいずれかに記載の目的物質検出チップ。
【請求項４】
ＳＰＲ励起層の形成材料がＡｕ、Ａｇ及びＡｌのいずれかとされる請求項１から３のいずれかに記載の目的物質検出チップ。
【請求項５】
第１の層の形成材料がＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ及びＴｉＯ２のいずれかとされ、かつ、第２の層の形成材料がＳｉＯ２、ＰＭＭＡ及びＢＫ７ガラスのいずれかとされる請求項１から４のいずれかに記載の目的物質検出チップ。
【請求項６】
更に、露出される導波モード励起層及びＳＰＲ励起層の全体又は一部を囲むようにこれらの層の表面上に立設され、前記表面を底とした液体試料槽の構成部とされる側壁部が配される請求項１から５のいずれかに記載の目的物質検出チップ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の目的物質検出チップと、
ＳＰＲ励起層を電極として前記電極に接続される電源部と、
前記目的物質検出チップの裏面側から全反射条件で光を照射可能とされる光照射部と、
前記目的物質検出チップの表面側に配され、前記表面側に導入される液体試料中の目的物質の存在に起因して生ずる被検出光を検出可能とされる光検出部と、
を有することを特徴とする目的物質検出装置。
【請求項８】
光照射部が無偏光の光を照射可能とされる請求項７に記載の目的物質検出装置。
【請求項９】
請求項１から６のいずれかに記載の目的物質検出チップの表面上に液体試料を導入する液体試料導入工程と、
ＳＰＲ励起層を電極として前記電極及び露出される導波モード励起層のいずれかに向けて前記液体試料中の目的物質を引き寄せる電界を発生させる電界発生工程と、
前記目的物質検出チップの裏面側から全反射条件で光を照射する光照射工程と、
前記光照射工程に基づき前記液体試料中の前記目的物質の存在に起因して生ずる被検出光を前記目的物質検出チップの表面側から検出する光検出工程と、
を含むことを特徴とする目的物質検出方法。
【請求項１０】
光照射工程が無偏光の光を照射する工程である請求項９に記載の目的物質検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＰＲ励起及び導波モード励起に伴う近接場光を利用して目的物質を検出するとともに、前記ＳＰＲ励起のためのＳＰＲ励起層を電極としても利用する目的物質検出チップ、目的物質検出装置及び目的物質検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、溶液中に存在する微小物質、特にＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、ウイルス、細菌等の生体関連物質を検出・定量する方法が開発されている。このような方法としては、例えば、全反射によるエバネッセント場を利用する方法、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ；Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）の励起を利用する方法、導波モード（光導波モード、導波路モード、光導波路モードなどとも呼ばれる）の励起を利用する方法が知られている。
【０００３】
前記全反射によるエバネッセント場を利用する方法としては、全反射照明蛍光顕微鏡が挙げられる。全反射照明蛍光顕微鏡は、試料とカバーガラス或いはスライドガラスとの界面で入射光を全反射させ、これによって生じるエバネッセント場を励起光として利用し、ノイズとなるバックグラウンド光が少ない蛍光観察を行う技術である（特許文献１参照）。
【０００４】
前記ＳＰＲの励起を利用する方法としては、例えば、表面プラズモン共鳴励起増強蛍光分光法が知られている。
この方法は、クレッチマン配置と呼ばれる光学配置を用いて、プリズムに接したガラス表面の金属薄膜と液体試料との界面での入射光の全反射によって、前記金属薄膜上にＳＰＲを励起させ、前記金属薄膜の表面近傍に増強電場を形成することを特徴とする。この方法によれば、前記ＳＰＲの励起によって前記金属薄膜の表面近傍において増強された光を励起光として、前記増強電場内に存在する蛍光分子を励起し、強い蛍光を生じさせ、バックグラウンド光が少ない蛍光観察を行うことができる（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、前記導波モードの励起を利用する方法は、シリカガラス基板上にシリコン層（半導体層）とＳｉＯ２層とをこの順で積層した検出チップを、シリカガラス製の台形プリズム上に設置して、前記検出チップの表面で全反射される条件で前記台形プリズム側から光を照射し、増強電場を得ることを特徴とする（非特許文献１参照）。この方法では、前記検出チップに対して裏面側（シリカガラス基板側）から前記全反射条件を満たしつつ特定の入射角度で前記光を照射すると、特定波長の光が前記検出チップ内を伝搬する前記導波モードと結合し、前記導波モードが励起されることを利用する。前記導波モードが励起されると、前記検出チップ表面近傍に前記増強電場が発生する。これにより、前記増強電場内に存在する蛍光分子が励起され、バックグラウンド光が少ない蛍光観察を行うことができる（非特許文献２参照）。なお、前記半導体層としては、金属層で形成することもでき、前記半導体層を前記金属層で構成する検出チップにおいて励起される前記導波モードは、リーキーモード、漏洩モードなどと呼ばれることもある（非特許文献３参照）。
【０００６】
ところで、前記ＳＰＲの励起を利用する方法では、形成される前記増強電場が前記金属薄膜の表面近傍の限られた領域にしか及ばないため、前記ＳＰＲの励起のための前記金属薄膜を電極として利用することで、電気泳動や誘電泳動を用いて前記電極上に液体試料中の目的物質を引き寄せて濃縮した上で、前記電極上の前記目的物質を前記ＳＰＲの励起により光学的に検出する手法が知られている（例えば、特許文献３〜５、非特許文献４参照）。
しかしながら、前記目的物質を前記電極上に引き寄せたとしても、前記目的物質の全てが必ず前記電極上に乗るとは限らない。また、前記誘電泳動を用いた場合、印加する電圧の周波数によっては、前記電極上ではなく、電極対を構成する２つの電極間に前記目的物質が引き寄せられることもある。
即ち、前記手法では、前記電極の周辺における前記目的物質を検出できない問題がある。
【０００７】
一方、前記電極の周辺における前記目的物質を検出する手法として、電極対の間の領域に位置するガラス基板で光を前記全反射させ、前記エバネッセント場を利用した前記目的物質の蛍光観察を行う方法が提案されている（特許文献６参照）。この提案によれば、前記電極対の間における前記目的物質を検出することができる。
しかしながら、この提案では、前記電極対が前記ＳＰＲを励起するものではないことから、前記電極上の前記目的物質を検出することができない問題がある。また、前記全反射によるエバネッセント場を利用する方法は、前記ＳＰＲの励起を利用する方法及び前記導波モードを利用する方法に比べて感度が低いことから、前記提案では、高感度に前記目的物質を検出することができない問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２３６２５８号公報
【特許文献２】国際公開２０１５／１９４６６３号公報
【特許文献３】特開平９−２５７７０２号公報
【特許文献４】特開平１０−３０７１０４号公報
【特許文献５】特開２００５−１９５３９７号公報
【特許文献６】特開２００５−２１４８９０号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】M. Fujimaki et al. Optics Express, Vol. 23 (2015) pp.10925 - 10937
【非特許文献２】K. Nomura et al. J. Appl. Phys. Vol. 113, (2013) pp.143103-1-143103-6
【非特許文献３】R. P. Podgorsek, H. Franke, J. Woods, and S .Morrill, Sensor. Actuat. B51 pp.146-151 (1998)
【非特許文献４】C. Kuroda et al., 5th International Conference on Bio-Sensing Technology, P114, Riva del Garda, Italy (2017)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来技術における前記諸問題を解決し、電極上のみならず、その周辺を検出領域とし、かつ、目的物質を高感度に検出可能な目的物質検出チップ、目的物質検出装置及び目的物質検出方法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】
【００１１】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞  光透過性基板と、前記光透過性基板上に金属材料、半導体材料及び第１の誘電体材料のいずれかで形成される第１の層と第２の誘電体材料で形成される第２の層とがこの順で積層されて構成され、導波モードが励起可能とされる導波モード励起層と、前記導波モード励起層上に前記導波モード励起層の一部が露出される状態で積層されて構成され、ＳＰＲが励起可能とされるＳＰＲ励起層とが配され、前記光透過性基板側の面を裏面として前記裏面側から全反射条件で照射される光により、露出される前記導波モード励起層及び前記ＳＰＲ励起層の表面上に近接場光が形成可能とされることを特徴とする目的物質検出チップ。
＜２＞  ＳＰＲ励起層が互いに離間された２つ以上の層として配される前記＜１＞に記載の目的物質検出チップ。
＜３＞  導波モード励起層及びＳＰＲ励起層のそれぞれの表面上に生じる近接場光の波長のピーク位置の差が大きくとも４０ｎｍである前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の目的物質検出チップ。
＜４＞  ＳＰＲ励起層の形成材料がＡｕ、Ａｇ及びＡｌのいずれかとされる前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の目的物質検出チップ。
＜５＞  第１の層の形成材料がＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ及びＴｉＯ２のいずれかとされ、かつ、第２の層の形成材料がＳｉＯ２、ＰＭＭＡ及びＢＫ７ガラスのいずれかとされる前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の目的物質検出チップ。
＜６＞  更に、露出される導波モード励起層及びＳＰＲ励起層の全体又は一部を囲むようにこれらの層の表面上に立設され、前記表面を底とした液体試料槽の構成部とされる側壁部が配される前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の目的物質検出チップ。
＜７＞  前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の目的物質検出チップと、ＳＰＲ励起層を電極として前記電極に接続される電源部と、前記目的物質検出チップの裏面側から全反射条件で光を照射可能とされる光照射部と、前記目的物質検出チップの表面側に配され、前記表面側に導入される液体試料中の目的物質の存在に起因して生ずる被検出光を検出可能とされる光検出部と、を有することを特徴とする目的物質検出装置。
＜８＞  光照射部が無偏光の光を照射可能とされる前記＜７＞に記載の目的物質検出装置。
＜９＞  前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の目的物質検出チップの表面上に液体試料を導入する液体試料導入工程と、ＳＰＲ励起層を電極として前記電極及び露出される導波モード励起層のいずれかに向けて前記液体試料中の目的物質を引き寄せる電界を発生させる電界発生工程と、前記目的物質検出チップの裏面側から全反射条件で光を照射する光照射工程と、前記光照射工程に基づき前記液体試料中の前記目的物質の存在に起因して生ずる被検出光を前記目的物質検出チップの表面側から検出する光検出工程と、を含むことを特徴とする目的物質検出方法。
＜１０＞  光照射工程が無偏光の光を照射する工程である前記＜９＞に記載の目的物質検出方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来技術における前記諸問題を解決することができ、電極上のみならず、その周辺を検出領域とし、かつ、目的物質を高感度に検出可能な目的物質検出チップ、目的物質検出装置及び目的物質検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る目的物質検出チップの概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る目的物質検出装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】実施例に係る目的物質検出装置において、ｓ偏光された光を照射した場合の検出領域の様子を示す図である。
【図４】実施例に係る目的物質検出装置において、ｐ偏光された光を照射した場合の検出領域の様子を示す図である。
【図５】実施例に係る目的物質検出装置において、無偏光の光を照射した場合の検出領域の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（目的物質検出チップ）
本発明の目的物質検出チップは、光透過性基板、導波モード励起層及びＳＰＲ励起層が配されて構成され、前記光透過性基板側の面を裏面として前記裏面側から全反射条件で照射される光により、露出される前記導波モード励起層及び前記ＳＰＲ励起層の表面上に近接場光が形成可能とされる。
なお、本明細書において「近接場光」とは、前記増強電場を構成する光を示す。前記近接場光は、いずれも前記目的物質検出チップの表面近傍のみに形成され、前記目的物質検出チップから遠ざかるにつれて急激に減衰する性質を有する。
【００１５】
＜光透過性基板＞
前記光透過性基板は、光を透過させる部材である。
前記光透過性基板としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス基板やプラスチック基板等の公知の光透過性基板を用いることができる。
なお、本明細書において、「光透過性」とは、可視光透過率が０．５％以上であることを示す。
【００１６】
＜導波モード励起層＞
前記導波モード励起層は、前記光透過性基板上に第１の層と第２の層とがこの順で積層されて構成され、導波モードが励起可能とされる層である。
前記導波モード励起層では、前記目的物質検出チップの裏面側から全反射条件で照射される前記光によって表面側の前記第２の層内に前記導波モードが励起され、表面上に前記増強電場が形成される。
【００１７】
前記第１の層は、金属材料、半導体材料及び第１の誘電体材料で形成される。
前記金属材料としては、特に制限はなく、例えば、金、銀、銅等の金属材料が挙げられる。
前記半導体材料としては、特に制限はなく、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ等の公知の半導体材料又は化合物半導体材料が挙げられるが、中でも、３．０以上の高い屈折率が得られ易いＳｉ、Ｇｅが好ましい。
前記第１の誘電体材料としては、特に制限はなく、例えば、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の公知の光透過性の誘電体材料が挙げられるが、中でも、３．０以上の高い屈折率が得られ、消衰係数が低い（光透過性が高い）ＴｉＯ２が好ましい。
なお、本明細書において、「屈折率」とは、前記導波モードの励起に用いる光の波長における屈折率を示す。
また、前記第１の層の厚みとしては、構成材料及び照射する光の波長によって最適値が決定されるとともに、この値は、フレネルの式を用いた計算から算出可能であることが知られている。一般に、近紫外から近赤外域の波長帯の光を使用する場合、前記第１の厚みは、数ｎｍ〜数百ｎｍとなる。
【００１８】
前記第２の層は、第２の誘電体材料で形成される。
前記第２の誘電体材料としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）等の樹脂材料、ＢＫ７ガラス等のガラス材料、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の酸化物、ＡｌＮ等の窒化物、ＭｇＦ２、ＣａＦ等のフッ化物が挙げられるが、中でも、屈折率が１．３５〜１．５程度の低い屈折率が得られ易く、消衰係数が低いＳｉＯ２、ＰＭＭＡ、ＢＫ７ガラスが好ましい。また、前記第２の層は、複数種の前記第２の誘電体材料を積層させて形成してもよい。
また、前記第２の層の厚みとしては、前記第１の層と同様に構成材料及び照射する光の波長によって最適値が決定されるとともに、この値は、フレネルの式を用いた計算から算出可能であることが知られている。一般に前記第２の層の厚みは、数十ｎｍ〜数μｍとなる。
なお、前記第１の層及び前記第２の層の形成方法としては、材料に応じて公知の形成方法から適宜選択することができる。
【００１９】
＜ＳＰＲ励起層＞
前記ＳＰＲ励起層は、前記導波モード励起層上に前記導波モード励起層の一部が露出される状態で積層されて構成され、前記ＳＰＲが励起可能とされる層である。
前記ＳＰＲ励起層は、金属材料で形成され、前記ＳＰＲの励起に加え、電極としても作用する。即ち、前記ＳＰＲ励起層は、電気泳動や誘電泳動により、前記目的物質を引き寄せる前記電極として作用するとともに、引き寄せられた前記目的物質を前記ＳＰＲの励起を利用して高感度に検出可能とする。
一方、前記ＳＰＲ励起層の周辺には、一部が露出される状態の前記導波モード励起層が存在し、前記電極に引き寄せられない前記目的物質についても、前記導波モード励起層により前記導波モードの励起を利用した高感度検出が可能となる。
また、前記ＳＰＲ励起層は、前記電気泳動や前記誘電泳動の設定に応じて、前記目的物質を遠ざける電極としても作用させることができる。この場合、遠ざけられた前記目的物質は、露出された前記導波モード励起層上に濃縮され、前記導波モードの励起により高感度に検出可能とされる。
一方、前記導波モード励起層上に向けて遠ざけ切れず、前記ＳＰＲ励起層上に残留する前記目的物質についても、前記ＳＰＲ励起層により前記ＳＰＲの励起を利用した高感度の検出が可能とされる。
更には、前記ＳＰＲ励起層を前記電極として用いた前記電気泳動や前記誘電泳動により、前記目的物質が前記導波モード励起層上及び前記ＳＰＲ励起層上を移動する様子を観測することも可能となる。
前記ＳＰＲ励起層を構成する金属材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ及びＡｌ等の金属材料が挙げられるが、これらの中でも、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌが好ましく、これらは、前記目的物質検出チップに照射される前記光の波長に応じて選択され、前記波長が６００ｎｍ〜１，７００ｎｍではＡｕが好ましく、前記波長が５５０ｎｍ〜１，７００ｎｍではＡｇが好ましく、前記波長が２５０ｎｍ〜５５０ｎｍではＡｌが好ましい。
前記ＳＰＲ励起層の厚みとしては、前記導波モード励起層と同様、構成材料及び照射する光の波長によって最適値が決定されるが、この値は、フレネルの式を用いた計算から算出可能であることが知られている。一般に、近紫外から近赤外域で前記ＳＰＲを励起させる場合、前記ＳＰＲ励起層の厚みは、数ｎｍ〜数十ｎｍとなる。
【００２０】
前記ＳＰＲ励起層の形成方法としては、特に制限はなく、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、スピンコート法等の公知の形成方法が挙げられる。
また、前記ＳＰＲ励起層の形状としては、前記導波モード励起層上に積層された構成である限り制限はなく、前記電極として好適に作用させる観点から、任意の形状に加工されていてもよい。
【００２１】
前記目的物質又は前記目的物質を標識化する標識物質からの発光を観察する場合、前記目的物質及び前記標識物質が前記ＳＰＲ励起層に近接すると、前記目的物質及び前記標識物質等がＳＰＲから得たエネルギーが前記金属層に移行され、発光効率が低下するクエンチングと呼ばれる現象が生ずる場合がある。
この場合、前記目的物質及び前記標識物質を前記ＳＰＲ励起層の表面から離間させる目的で、前記ＳＰＲ励起層の表面上に被覆層を形成すると、前記クエンチングが抑制され、発光効率の低下を抑制することができる。
前記被覆層としては、特に制限はなく、酸化アルミニウムなどの透明材料、シリカガラスなどのガラス材料、有機高分子材料等で形成される厚みが数ｎｍ〜数十ｎｍの層が挙げられる。
【００２２】
前記ＳＰＲ励起層の形成数としては、特に制限はなく、前記目的物質を引き寄せる電極として、前記導波モード励起層の表面の一部上に１つあればよい。公知の前記電気泳動及び前記誘電泳動では、２つの電極を電極対として、一方の電極に前記目的物質を引き寄せる電界を発生させるが、前記ＳＰＲ励起層の形成数を１つとする場合、前記電極対を構成する残りの１つの電極は、前記目的物質検出チップの外部のものを用いてもよい。
ただし、前記ＳＰＲ励起層の形成数が２つ以上であると、これらＳＰＲ励起層により前記電極対を構成することができ、前記電極対の間における前記目的物質の検出漏れをより一層低減させ易くすることができる。
【００２３】
前記目的物質検出チップでは、前記目的物質（又は前記標識物質）に応じて前記目的物質検出チップ表面に生じる前記近接場光の波長を設定することで、前記目的物質等の蛍光観察を好適に行うことができる。つまり、前記近接場光の波長が前記目的物質等の蛍光の励起波長の波長帯に属すると、前記目的物質等の励起に伴う前記目的物質の蛍光観察を好適に行うことができる。
また、前記目的物質検出チップでは、前記ＳＰＲ励起層及び前記導波モード励起層の双方が前記近接場光の形成による前記目的物質の検出手段となるため、前記ＳＰＲ励起層及び前記導波モード励起層のそれぞれの表面上に生じる前記近接場光の波長が、被検出対象とされる前記目的物質又は前記標識物質の蛍光の励起波長と等しいことが理想的な態様の一つとされる。
よって、前記導波モード励起層及び前記ＳＰＲ励起層のそれぞれの表面上に生じる前記近接場光の波長のピーク位置の差が大きくとも４０ｎｍであることが好ましい。
【００２４】
前記ＳＰＲ励起層は、ｓ偏光の光では前記ＳＰＲを励起できない。一方、前記導波モード励起層は、前記ｓ偏光及び前記ｐ偏光のいずれの光でも励起可能であるが、前記ｓ偏光の光の方が高効率に前記導波モードを励起可能である。
よって、前記ｓ偏光の光を用いると、前記ＳＰＲ励起層にて前記ＳＰＲを励起させられず、前記ｐ偏光を用いると、前記導波モード励起層を高効率で励起させにくい。
一方で、無偏光の光を用いれば、前記ＳＰＲ励起層及び前記導波モード励起層の双方を効果的に励起させることができ、延いては、前記ＳＰＲ励起層及び前記導波モード励起層の双方の表面上に前記近接場光を形成させることができる。
【００２５】
＜設計方法＞
前記ＳＰＲの励起を利用する検出チップでは、これまでガラス基板上に前記ＳＰＲが励起される金属材料の金属薄膜を形成することとしている（例えば、特許文献２参照）。
そのため、前記導波モード励起層上に前記ＳＰＲ励起層を形成した前記目的物質検出チップは、新規な層構造をもつ検出チップとなる。
したがって、前記導波モード励起層上に形成された前記ＳＰＲ励起層が前記近接場光を形成するかが問題となるが、前記導波モード励起層上に前記ＳＰＲ励起層を形成した場合であっても、前記ＳＰＲ励起層が前記近接場光を形成可能であることが確認された（後掲の実施例参照）。また、前記導波モード励起層上に形成された前記ＳＰＲ励起層の光学特性は、既存のフレネルの式に基づく設定方法で設定された光学特性に従うことが確認され、前記ＳＰＲ励起層としては、既存の設定方法により前記ＳＰＲ励起層を設計することができる。
以下では、前記ＳＰＲ励起層に加え、前記導波モード励起層をもつ前記目的物質検出チップの構成例を設計方法の観点から具体的に説明する。
【００２６】
先ず、被検出対象とされる前記目的物質又は前記標識物質を選定し、これらの蛍光の励起波長を決定する。
次いで、前記励起波長の波長帯に属する波長の前記近接場光を生じさせる前記ＳＰＲ励起層の形成材料を選定し、前記フレネルの式に基づく設定方法により前記ＳＰＲの励起に適した光の入射角度及び前記ＳＰＲ励起層の厚みを決定する。これにより好適な前記ＳＰＲ励起層が設定される。
次いで、以上により特定された前記励起波長及び前記光の入射角度に基づき、前記導波モードが励起されるよう、前記フレネルの式に基づく設定方法により前記導波モード励起層を構成する前記第１の層及び前記第２の層のそれぞれの形成材料と厚みを決定する。これにより好適な前記導波モード励起層が設定される。
ここで、前記導波モード励起層の設定よりも先に前記ＳＰＲ励起層の設定を行うのは、前記導波モード励起層よりも前記ＳＰＲ励起層の方が前記近接場光の波長の設計範囲が狭く、前記ＳＰＲ励起層について設定可能な前記近接場光の波長であれば、前記導波モード励起層についても設定条件を満たすことができるためである。
最後に、前記導波モード励起層上に前記ＳＰＲ励起層を形成した構造に対して、最も効率よく前記ＳＰＲが励起されるよう、前記ＳＰＲ励起層の厚みを微調整する。
注意点として、前記ＳＰＲ励起層では前記ｓ偏光の光により前記ＳＰＲを励起させられない一方で、前記導波モード励起層では前記ｐ偏光及び前記ｓ偏光のいずれの光でも励起が可能であるが、前記ｓ偏光の光の方が高効率で前記導波モードを励起可能である点が挙げられる。
このことから、前記ＳＰＲ励起層の励起に適した条件を算出する際には、前記ｐ偏光を用いて計算を行い、前記導波モード励起層の励起に適した条件を算出する際には、前記ｓ偏光を用いて計算を行う。実際に作製した前記目的物質検出チップを用いて前記目的物質を検出する際には、前記ＳＰＲ及び前記導波モードを同時に励起するため、前記ｐ偏光及び前記ｓ偏光の双方を含んだ励起光を照射するのが好ましい。
前記ｐ偏光及び前記ｓ偏光の双方を含む光としては、前記無偏光の光を利用することが最も容易であり、かつ、前記ＳＰＲ励起層及び前記導波モード励起層の同時励起に適している。
【００２７】
具体例として、前記励起波長が３７５ｎｍの光で波長が４０７ｎｍの蛍光が発せられるビーズＢｒｉｇｈｔ  Ｂｌｕｅ（Ｆｌｕｏｒｅｓｂｒｉｔｅ（登録商標）、Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ）を前記目的物質として検出する場合について説明する。
先ず、前記励起波長が３７５ｎｍの前記近接場光を形成する前記ＳＰＲ励起層の形成材料としてＡｌを選定する。また、前記近接場光を得るために前記ＳＰＲ励起層に入射させる入射光の波長は、前記励起波長に等しく、３７５ｎｍである。
波長が３７５ｎｍのｐ偏光された光により、シリカガラス基板上のＡｌ層に対して前記ＳＰＲを励起させる最適な入射角度及び前記Ａｌ層の厚みは、前記フレネルの式に基づく設定方法により、それぞれ７２．３°及び１６ｎｍと決定される。
次に、波長が３７５ｎｍのｓ偏光された光が入射角度７２．３°で前記導波モードの励起が可能な前記導波モード励起層の層構造を決定する。ここでは、一例としてシリカガラス基板上に、前記第１の層としてのＴｉＯ２層と、前記第２の層としてのＳｉＯ２層をこの順で積層したケースを想定する。
前記ｓ偏光された光及びその入射角度で前記導波モードが励起されるように、前記フレネルの式に基づく設定方法により、前記ＴｉＯ２層及び前記ＳｉＯ２層の厚みを最適化すると、最適な厚みは、それぞれ３９．２ｎｍ及び２４１ｎｍと決定される。
更に、ここで厚みが３９．２ｎｍの前記ＴｉＯ２層と、２４１ｎｍの前記ＳｉＯ２層とで構成される前記導波モード励起層上に前記Ａｌ層を積層した場合について、波長３７５ｎｍのｐ偏光でＳＰＲが最も強く励起されるように、前記フレネルの式に基づく設定方法により、前記ＳＰＲ励起層としての前記Ａｌ層の厚みを再調整する。すると、前記Ａｌ層の最適な厚みが１２ｎｍと決定される。
このようにして、入射波長、入射角度及び層構造を決定する。
実際に作製した前記目的物質検出チップに対しては、以上の設定に基づき、波長が３７５ｎｍの無偏光の光を入射角度７２．３°で前記目的物質検出チップに照射すればよい。これにより、前記目的物質検出チップでは、前記ＳＰＲと前記導波モードとを同時に励起させることができる。
【００２８】
前記ＳＰＲ励起層の形成材料としては、先に述べたように、前記入射光の波長が、６００ｎｍ〜１，７００ｎｍではＡｕが好ましく、５５０ｎｍ〜１，７００ｎｍではＡｇが好ましく、２５０ｎｍ〜５５０ｎｍではＡｌが好ましい。
そのため、前記ＳＰＲ励起層と前記導波モード励起層との組み合わせとしては、例えば、前記入射光に紫外光を用いる場合、前記ＳＰＲ励起層をＡｌで形成し、前記導波モード励起層における前記第２の層をＳｉＯ２で形成し、前記第１の層をＴｉＯ２で形成することが挙げられ、前記入射光に可視光を用いる場合、前記ＳＰＲ励起層をＡｕやＡｇで形成し、前記導波モード励起層における前記第２の層をＳｉＯ２で形成し、前記第１の層をＴｉＯ２やＳｉで形成することが挙げられる。
また、前記目的物質等の前記励起波長からみた場合の設計例としては、（１）前記励起波長が３７５ｎｍである場合、前記入射角度を７２．３°として、前記ＳＰＲ励起層を厚みが１２ｎｍのＡｌ層で形成し、前記導波モード励起層における前記第２の層を厚みが２４１ｎｍのＳｉＯ２層で形成し、前記第１の層を厚みが３９．２ｎｍのＴｉＯ２層で形成することが挙げられ、（２）前記励起波長が７００ｎｍである場合、前記入射角度を７２．３°として、前記ＳＰＲ励起層を厚みが２５ｎｍのＡｕ層で形成し、前記導波モード励起層における前記第２の層を厚みが４９５ｎｍのＳｉＯ２層で形成し、前記第１の層を厚みが８９．２ｎｍのＴｉＯ２層で形成することが挙げられ、（３）前記励起波長が５００ｎｍである場合、前記入射角度を６９．８°として、前記ＳＰＲ励起層を厚みが１４ｎｍのＡｌ層で形成し、前記導波モード励起層における前記第２の層を厚みが２８４ｎｍのＳｉＯ２層で形成し、前記第１の層を厚みが６０．４ｎｍのＴｉＯ２層で形成することが挙げられる。
なお、前記（１）の設計例に係る目的物質検出チップでは、前記導波モード励起層の最表面における電場強度Ｎは、４２．２と見積もられ、前記ＳＰＲ励起層の最表面における電場強度Ｎは、１４．９と見積もられる。ここで、電場強度Ｎの数値は、入射光の電場強度を１としたときの相対的な値である。
【００２９】
＜その他＞
前記目的物質検出チップが表面と裏面とが平行な板状とされる場合、裏面側から照射される前記光が表面上に液体が存在すると全反射されない。よって、このような場合には、前記目的物質検出チップの裏面部分に回折格子を形成することで、前記回折格子に特定の角度で前記光を照射したときに、前記光が前記回折格子で回折されて前記目的物質検出チップ内に導入されるとともに、前記目的物質検出チップ内に導入された前記光が前記全反射条件で表面に照射されて表面近傍に近接場光が形成されるように前記目的物質検出チップを構成してもよい。または、表面と裏面とが平行にならないように形成するとよい。或いは、前記光を公知の光学プリズムを介して前記目的物質検出チップの裏面に照射することとしてもよい。
前記光学プリズムとしては、前記目的物質検出チップの裏面に対し、屈折率調整オイル又は光学用接着剤等を用いて光学的に貼り合せて用いることができる。また、前記光学プリズムの形成材料として、前記光透過性基板の形成材料と同じ形成材料が選択される場合には、前記光透過性基板と前記光学プリズムとが一体成型されたものを用いることもできる。
【００３０】
また、前記目的物質検出チップの表面には、前記目的物質の検出対象とされる液体試料が導入される。前記液体試料を前記目的物質検出チップの表面上に保持させる方法としては、例えば、前記液体試料を前記目的物質検出チップの表面上に滴下した後、カバーガラス等で覆うことが挙げられる。
また、前記液体試料を確実に保持させるため、前記目的物質検出チップの表面上に液体試料槽を形成してもよい。前記液体試料槽としては、特に制限はないが、簡易な構成とする観点から、露出される前記導波モード励起層及び前記ＳＰＲ励起層の全体又は一部を囲むようにこれらの層の表面上に立設され、前記表面を底とした前記液体試料槽の構成部とされる側壁部が配されることで、構成されることが好ましい。
なお、前記側壁部の形成材料としては、特に制限はなく、公知のガラス材料、樹脂材料等を挙げることができ、前記側壁部の形成方法としても、材料に応じた公知の方法を挙げることができる。
【００３１】
続いて、本発明の前記目的物質チップの構成例を図１を参照しつつ、具体的に説明する。なお、図１は、本発明の一実施形態に係る目的物質検出チップの概略構成を示す説明図である。
【００３２】
図１に示すように、目的物質検出チップ１は、光透過性基板２と、光透過性基板２上に形成される第１の層３と第２の層４とがこの順で積層されて構成され、前記導波モードが励起可能とされる導波モード励起層５と、導波モード励起層５上に導波モード励起層５の一部が露出される状態で積層されて構成され、前記ＳＰＲが励起可能とされるＳＰＲ励起層６ａ，６ｂとが配される。なお、前記導波モードの励起を目的として、第１の層３は、前記金属材料、前記半導体材料及び前記第１の誘電体材料で形成され、第２の層４は、前記第２の誘電体材料で形成される。
目的物質検出チップ１では、光透過性基板２側の面を裏面として前記裏面側から全反射条件で照射される光により、露出される導波モード励起層５及びＳＰＲ励起層６ａ，６ｂの表面上に近接場光が形成可能とされる。
【００３３】
２つのＳＰＲ励起層６ａ，６ｂは、互いに離間された２つ以上の層として配され、前記電極対を構成可能とされる。
また、目的物質検出チップ１では、露出される導波モード励起層５及びＳＰＲ励起層６ａ，６ｂの全体又は一部を囲むようにこれらの層の表面上に立設され、前記表面を底とした液体試料槽の構成部とされる側壁部７が配され、前記液体試料槽に前記液体試料が導入、保持される。また、側壁部７で囲まれた目的物質検出チップ１の表面上の領域が検出領域とされ、この位置に対応する目的物質検出チップ１の裏面側から前記光を照射する。
【００３４】
このように構成される目的物質検出チップ１では、ＳＰＲ励起層６ａ，６ｂを陽極、陰極の電極対として、これらに電圧を印加させると、極性に応じてＳＰＲ励起層６ａ，６ｂのいずれかの表面上の位置に前記目的物質が引き寄せられ、当該位置で前記目的物質が濃縮された高感度な検出を行うことができる。また、ＳＰＲ励起層６ａ，６ｂのいずれかの表面上に引き寄せられず、導波モード励起層５の表面上に位置する前記目的物質についても、導波モード励起層５により検出が可能であり、検出漏れを抑制して高感度な検出を行うことができる。
【００３５】
（目的物質検出装置）
本発明の目的物質検出装置は、本発明の前記目的物質検出チップ、電源部、光照射部及び光検出部が配されて構成される。
前記目的物質検出装置では、前記目的物質検出チップにおける前記ＳＰＲ及び前記導波モードの励起に伴う前記近接場光により、前記目的物質又は前記目的物質を標識化する前記標識物質を蛍光発光させるか又は散乱光を発生させ、これら蛍光及又は散乱光を被検出光として前記目的物質を検出する。
前記標識物質としては、特に制限はなく、前記目的物質と特異的に吸着ないし結合して前記目的物質を標識化する蛍光標識物質や光散乱物質が挙げられる。
前記蛍光標識物質としては、例えば、蛍光色素、量子ドット、蛍光染色剤等の公知の蛍光物質を用いることができる。
また、前記光散乱物質としては、例えば、ナノ粒子、例えばポリスチレンビーズや金ナノ粒子などの公知の光散乱物質を用いることができる。
なお、前記目的物質と前記標識物質との結合方法としては、特に制限はなく、物理吸着、抗原−抗体反応、ＤＮＡハイブリダイゼーション、ビオチン−アビジン結合、キレート結合、アミノ結合などの公知の結合方法を適用することができる。
【００３６】
＜電源部＞
前記電源部は、前記ＳＰＲ励起層を電極として前記電極に接続される部である。
前記電源部としては、特に制限はなく、公知の電気泳動装置、誘電泳動装置に用いられる電源部が挙げられる。
【００３７】
＜光照射部＞
前記光照射部は、前記目的物質検出チップの裏面側から全反射条件で光を照射可能とされる部である。
前記光照射部の光源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知のランプ、ＬＥＤ、レーザー等が挙げられる。
本発明では、前記目的物質検出チップの裏面側から全反射条件で光を照射することで前記目的物質検出チップの表面上に前記近接場光を形成し、前記近接場光に基づく前記目的物質等からの前記被検出光を発生させる。
そのため、前記光照射部に求められる役割としては、前記目的物質検出チップの裏面側から全反射条件で光を照射することのみであり、このような役割を担うものであれば光源の選択に制限がない。
【００３８】
ランプ、ＬＥＤ等の放射光源を用いる場合には、前記目的物質検出チップの表面側からの照射光の漏れ出しを避けるため、放射される光のうち前記目的物質検出チップの裏面側に照射される全ての方位における光が全反射条件を満たす必要がある。こうしたことから、放射光源を用いる場合には、照射光の照射方向を特定の方位に規制するコリメートレンズ等の案内部を用いてもよい。
また、前記検出光が蛍光である場合、蛍光を励起可能な波長を持つ単色光源を用いるか、又は、ランプ、ＬＥＤ等の広い波長帯域を持つ光源からの光をバンドパスフィルタ等の光学フィルタを透過させて単色化し、蛍光を励起可能な波長のみを取り出した後に前記目的物質検出チップの裏面側から照射することが好ましい。
【００３９】
また、前記光照射部により前記目的物質検出チップの裏面側から全反射条件で照射される光としては、前記無偏光の光であることが好ましい。
前記無偏光の光であると、前記ｓ偏光及び前記ｐ偏光の双方を含む光として、最も容易に前記ＳＰＲ励起層及び前記導波モード励起層を同時励起させることができる。
【００４０】
＜光検出部＞
前記光検出部は、前記目的物質検出チップの表面側に配され、前記表面側に導入される液体試料中の目的物質の存在に起因して生ずる被検出光を検出可能とされる部である。
前記光検出部としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知のフォトダイオード、光電子増倍管等の光検出器を用いることができる。
光信号の情報を２次元画像情報として取得することができると、光点として現れる前記２次元画像情報における光信号の位置情報、前記２次元画像から把握されるサイズ情報、前記光点における光信号強度の増減情報を時系列で観察することにより、その光点が、目的物質等によるものであるか否かの情報が得られる。更に、前記２次元画像を動画として取得すると、前記光信号が前記電極間を移動する様子を容易に観測することができる。
このような２次元画像情報の取得を可能とするには、前記光検出部として撮像デバイスを選択すればよい。前記撮像デバイスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知のＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等のイメージセンサを用いることができる。
【００４１】
（目的物質検出方法）
本発明の目的物質検出方法は、本発明の前記目的物質検出チップを用いた目的物質の検出方法に係り、液体試料導入工程、電界発生工程、光照射工程及び光検出工程を含む。
【００４２】
＜液体試料導入工程＞
前記液体試料導入工程は、前記目的物質検出チップの表面上に前記液体試料を導入する工程である。
前記液体試料工程の実施方法としては、特に制限はなく、前記目的物質検出チップの表面上に滴下された前記液体試料をカバーガラスで覆い、保持することや、前記目的物質検出チップに前記液体試料槽が形成される場合には、前記液体試料槽内に前記液体試料を導入することが挙げられる。
【００４３】
＜電界発生工程＞
前記電界発生工程は、前記ＳＰＲ励起層を電極として前記電極及び前記露出される前記導波モード励起層のいずれかに向けて前記液体試料中の目的物質を引き寄せる電界を発生させる工程である。
前記電界発生工程の実施方法としては、特に制限はなく、前記目的物質検出装置における前記電源部を用いて前記ＳＰＲ励起層に電圧を印加することが挙げられる。なお、前記目的物質を前記電極（前記ＳＰＲ励起層）と前記導波モード励起層とのいずれに引き寄せるかは、前記電源部の設定に基づき、前記電極に前記目的物質を引き寄せる作用を付与する電界を発生させるか、前記電極から前記目的物質を遠ざける作用を付与する電界を発生させることにより選択することができる。
【００４４】
＜光照射工程＞
前記光照射工程は、前記目的物質検出チップの裏面側から全反射条件で光を照射する工程である。
前記光照射工程の実施方法としては、特に制限はなく、前記目的物質検出装置における前記光照射部を用いて前記光を照射することが挙げられる。
【００４５】
＜光検出工程＞
前記光検出工程は、前記光照射工程に基づき前記液体試料中の前記目的物質の存在に起因して生ずる前記被検出光を前記目的物質検出チップの表面側から検出する工程である。
前記光検出工程の実施方法としては、特に制限はなく、前記目的物質検出装置における前記光検出部を用いて前記被検出光を検出することが挙げられる。
【００４６】
続いて、本発明の前記目的物質検出装置及び前記目的物質検出方法の例を図２を参照しつつ、具体的に説明する。なお、図２は、本発明の一実施形態に係る目的物質検出装置の概略構成を示す説明図である。
【００４７】
図２に示すように、目的物質検出装置１００は、目的物質検出チップ１と、光学プリズム８と、電源部（不図視）と、光照射部１０１と、光検出部１０２とを有する。
目的物質検出チップ１の構成及び効果は、図１を用いて説明した事項と同様であるため、説明を省略する。
光学プリズム８は、目的物質検出チップ１の裏面に対し、光学的に密着させて配される。
前記電源部は、前記ＳＰＲ励起層を電極として前記電極に接続されて構成される。
また、光照射部１０１は、目的物質検出チップ１の裏面側から全反射条件で光を照射可能に構成される。
光検出部１０２は、目的物質検出チップ１の表面側に配され、前記表面側に導入される液体試料Ａ中の目的物質の存在に起因して生ずる被検出光を検出可能に構成される。
【００４８】
このような目的物質検出装置１００を用いた前記目的物質検出方法としては、先ず、目的物質検出チップ１の表面上に液体試料を導入する、つまり、側壁部７で囲まれた前記液体試料槽に液体試料Ａを導入する（液体試料導入工程）。
次いで、ＳＰＲ励起層６ａ，６ｂを電極として前記電極に向けて目的物質を引き寄せる電界を発生させる、つまり、前記電源部からＳＰＲ励起層６ａ，６ｂの電極対に電圧を印加する（電界発生工程）。
次いで、光照射部１０１を用いて目的物質検出チップ１の裏面側から全反射条件で光を照射する（光照射工程）。
最後に、光検出部１０２により、液体試料Ａ中の前記目的物質の存在に起因して生ずる前記被検出光を目的物質検出チップ１の表面側から検出する（光検出工程）。
なお、前記電界発生工程、前記光照射工程及び前記光検出工程の実施順としては、前記光照射工程及び前記光検出工程を実施しつつ、前記電界発生工程を実施することとしてもよい。このような実施順で実施すると、前記目的物質が前記電界により移動する様子を検出することができる。
【００４９】
このように構成される目的物質検出装置１００及び前記目的物質検出方法では、前記電源部からの電圧印加により、ＳＰＲ励起層６ａ，６ｂのいずれかの表面上の位置に前記目的物質が引き寄せられ、当該位置で前記目的物質が濃縮された高感度な検出を行うことができる。また、ＳＰＲ励起層６ａ，６ｂのいずれかの表面上に引き寄せられず、導波モード励起層５の表面上に位置する前記目的物質についても、導波モード励起層５により検出が可能であり、検出漏れを抑制して高感度な検出を行うことができる。
また、光照射部１０１から照射される光を前記無偏光の光とすると、高効率でＳＰＲ励起層６ａ，６ｂ及び導波モード励起層５を同時に励起させることができ、延いては、前記目的物質をより一層高感度に検出することができる。
また、光検出部１０２で検出される光信号は、ＳＰＲ励起層６ａ，６ｂ及び導波モード励起層５により形成される前記近接場光が表面近傍に限られるため、２次元画像として取得した際、バックグラウンドが暗視野とされる一方、前記目的物質の存在に起因して生ずる前記被検出光が光点として表示されるため、明確に前記目的物質を検出することができる。
【実施例】
【００５０】
図１に示す目的物質検出チップ１の構成に準じて、次のように実施例に係る目的物質検出チップを製造した。
先ず、光透過性基板２として厚みが１ｍｍのＳｉＯ２基板（英興株式会社製）を用意した。
次いで、光透過性基板２上に、高周波（ＲＦ）マグネトロンスパッタリング装置（芝浦メカトロニクス社製、ＣＦＳ−４ＥＰ−Ｌ）により、厚みが３２ｎｍのＴｉＯ２製の第１の層３を形成した。
次いで、第１の層３上に、前記高周波（ＲＦ）マグネトロンスパッタリング装置により、厚みが２４０ｎｍのＳｉＯ２製の第２の層４を形成した。
次いで、第２の層４上に、前記高周波（ＲＦ）マグネトロンスパッタリング装置により、それぞれ厚みが１２ｎｍのＡｌ製のＳＰＲ励起層６ａ，６ｂを離間させて形成した。
ＳＰＲ励起層６ａ，６ｂ上には、空気中の酸素によりＡｌの自然酸化膜が約４ｎｍ形成される。
なお、実施例に係る目的物質検出チップでは、側壁部７を形成していない。
【００５１】
以上により製造した実施例に係る目的物質検出チップを用いるとともに、図２に示す目的物質検出装置１００の構成に準じて、次のように実施例に係る目的物質検出装置を製造した。
先ず、実施例に係る目的物質検出チップを傾斜角が４２°の台形プリズム（傾斜角は、図２中のφで示す角度が該当する）上に設置した。
次いで、照射光の波長が３７５ｎｍのＬＥＤ光源（Ｔｈｏｒｌａｂｓ社製，Ｍ３７５Ｆ２）を用い、出射端にコリメートレンズを装着した６００μｍコア径の光ファイバにより光を光学プリズム８へ導入可能とし、また、前記出射端と光学プリズム８との間に設置した偏光フィルタにより、ｓ偏光、ｐ偏光及び無偏光のうち、いずれかの光を選択して目的物質検出チップ１に入射可能として、光照射部１０１を設定した。
ここで、目的物質検出チップ１の裏面に照射される光の入射角度θ（図２中のθ参照）を７２．３°に設定した。
最後に、光検出部１０２として１０倍の対物レンズと冷却ＣＭＯＳカメラとを備えた光学顕微鏡を目的物質検出チップ１の表面側上方に配した。なお、カメラのシャッター時間は１００ｍｓである。
【００５２】
以上により製造した実施例に係る目的物質検出装置を用いて、目的物質の検出試験を次のように実施した。
先ず、前記目的物質としては、励起波長が３７５ｎｍの励起光で波長が４０７ｎｍの蛍光が発せられる蛍光ビーズＢｒｉｇｈｔ  Ｂｌｕｅ（Ｆｌｕｏｒｅｓｂｒｉｔｅ（登録商標）、Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ）とした。
次いで、前記蛍光ビーズを水に加え、前記蛍光ビーズが水により体積比で１，０００倍に希釈される形で液体試料Ａを調製した。
次いで、液体試料Ａを約５μＬの量で目的物質検出チップ１の表面上に滴下した。また、滴下される液体試料ＡがＳＰＲ励起層６ａ，６ｂ及び露出する状態の導波モード励起層５の表面上を覆う状態をカバーガラスで保持した。
最後に、光照射部１０１から光を照射した状態の目的物質検出チップ１の表面上の様子を光検出部１０２で撮影し、前記目的物質の検出を行った。
【００５３】
前記目的物質の検出は、光照射部１０１の照射光をｓ偏光、ｐ偏光、無偏光に切り替えて３回行った。なお、前記照射光をｓ偏光としたときの光の強度は２２５μＷであり、前記照射光をｐ偏光としたときの光の強度は１４７μＷであり、前記照射光を無偏光としたときの光の強度は９５８μＷであった。
光検出部１０２により撮影された２次元画像を図３〜５に示す。なお、図３が実施例に係る目的物質検出装置において、ｓ偏光された光を照射した場合の検出領域の様子を示す図であり、図４が実施例に係る目的物質検出装置において、ｐ偏光された光を照射した場合の検出領域の様子を示す図であり、図５が実施例に係る目的物質検出装置において、無偏光の光を照射した場合の検出領域の様子を示す図である。
【００５４】
図３に示すように、ｓ偏光された光では、ＳＰＲ励起層６ａ（及びＳＰＲ励起層６ｂ）上の検出領域で前記目的物質からの被検出光を捉えにくい一方で、導波モード励起層５上の検出領域で前記目的物質からの被検出光を明瞭に捉えることができている。
図４に示すように、ｐ偏光された光では、ＳＰＲ励起層６ａ（及びＳＰＲ励起層６ｂ）上の検出領域で前記目的物質からの被検出光を明瞭に捉えることができているものの、導波モード励起層５上の検出領域では、前記目的物質からの被検出光が図３（ｓ偏光）と比較してやや不明瞭なものとなっている。
図５に示すように、無偏光の光では、ＳＰＲ励起層６ａ（及びＳＰＲ励起層６ｂ）上の検出領域及び導波モード励起層５上の検出領域の双方の検出領域において、前記目的物質からの被検出光を明瞭に捉えることができている。なお、ＳＰＲ励起層６ａ（及びＳＰＲ励起層６ｂ）上の検出領域における被検出光の蛍光強度は、平均で１０，０１０［ａ．ｕ．］であり、導波モード励起層５上の検出領域における被検出光の蛍光強度は、平均で１４，５８５［ａ．ｕ．］であった。
また、図５（無偏光）に示す双方の検出領域における被検出光は、図３（ｓ偏光）及び図４（ｐ偏光）のものと比較して最も強い光であった。
【符号の説明】
【００５５】
１      目的物質検出チップ
２      光透過性基板
３      第１の層
４      第２の層
５      導波モード励起層
６ａ，６ｂ  ＳＰＲ励起層（電極）
７      側壁部
８      光学プリズム
１００    目的物質検出装置
１０１    光照射部
１０２    光検出部
Ａ      液体試料
θ      入射角度
φ      傾斜角
【図１】
2019035683.tif 000003
【図２】
2019035683.tif 000004
【図３】
2019035683.tif 000005
【図４】
2019035683.tif 000006
【図５】
2019035683.tif 000007