(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光導波路部と、
前記第１の光導波路部の主面に互いに距離をあけて設けられた一対の光学要素部と、
前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側とは反対側の主面に、一方の前記光学要素部から他方の前記光学要素部に向かう方向に並んで設けられた複数の第２の光導波路部と、
前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側とは反対側の主面の表面と、前記第２の光導波路部の表面と、に設けられ、発色剤および検体溶液中の測定対象物質と特異的に反応する物質の少なくともいずれかを含む検出部と、
を備え、
前記第２の光導波路部は、隣接する前記第２の光導波路部から出射した光が前記第１の光導波路部を介して入射する位置に設けられ、
前記第１の光導波路部の材料の屈折率をｎ１、前記第２の光導波路部の材料の屈折率をｎ２、前記検出部の外側に接する物質の屈折率をｎ３とした場合に、下記の式を満足するセンサチップ。
【数６】
0005728419.tif 000007
【数７】
0005728419.tif 000008
【請求項２】
前記第２の光導波路部の第１の側面と、前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側とは反対側の主面と、がなす角度は９０°であり、
前記第２の光導波路部の前記第１の側面と対向する第２の側面と、前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側とは反対側の主面と、がなす角度は９０°である請求項１記載のセンサチップ。
【請求項３】
前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側の主面に入射した光の出射角は、４５°である請求項１または２に記載のセンサチップ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のセンサチップと、
前記センサチップに光を入射させる投光部と、
前記センサチップからの光を受光して光の強度に応じた電気信号に変換する受光部と、
を備えた測定装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のセンサチップを用いた測定方法であって、
検出部に検体溶液を接触させる前の吸光度を求める工程と、
前記検出部に前記検体溶液を接触させる工程と、
所定の時間経過後に接触させた前記検体溶液を排出する工程と、
前記検体溶液を排出した後における吸光度を求める工程と、
前記検体溶液を接触させる前の吸光度と、前記検体溶液を排出した後の吸光度との差から吸光度変化量を求める工程と、
求められた前記吸光度変化量に基づいて、測定対象物質の量を求める工程と、
を備えた測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
後述する実施形態は、概ね、センサチップ、測定装置、および測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
検体溶液に含まれる物質の量を測定する測定装置に用いられるセンサチップには、光導波路型のセンサチップがある。この光導波路型のセンサチップを用いた測定方法においては、検出部の表面にある測定対象物質に起因する吸光度変化量に基づいて測定対象物質の量を測定している。  
しかしながら、例えば、測定対象物質が生体の体液中に溶存している物質などである場合には、さらに高感度の測定を行うことができるセンサチップの開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９６４５４号公報
【特許文献２】特開平３−７２２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、高感度の測定を行うことができるセンサチップ、測定装置、および測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係るセンサチップは、第１の光導波路部と、前記第１の光導波路部の主面に互いに距離をあけて設けられた一対の光学要素部と、前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側とは反対側の主面に、一方の前記光学要素部から他方の前記光学要素部に向かう方向に並んで設けられた複数の第２の光導波路部と、前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側とは反対側の主面の表面と、前記第２の光導波路部の表面と、に設けられ、発色剤および検体溶液中の測定対象物質と特異的に反応する物質の少なくともいずれかを含む検出部と、を備えている。  
そして、実施形態に係るセンサチップは、前記第２の光導波路部は、隣接する前記第２の光導波路部から出射した光が前記第１の光導波路部を介して入射する位置に設けられ、前記第１の光導波路部の材料の屈折率をｎ１、前記第２の光導波路部の材料の屈折率をｎ２、前記検出部の外側に接する物質の屈折率をｎ３とした場合に、下記の式を満足する。
【０００６】
【数１】
0005728419.tif 000002
【数２】
0005728419.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係るセンサチップを例示するための模式断面図である。
【図２】第２の光導波路部８を例示するための模式断面図である。
【図３】他の実施形態に係る第２の光導波路部１８を例示するための模式断面図である。
【図４】第２の実施形態に係るセンサチップを例示するための模式断面図である。
【図５】粒子９を例示するための模式図である。
【図６】第３の実施形態に係る測定装置１００を例示するための模式図である。
【図７】第４の実施形態に係る測定方法について例示するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
[第１の実施形態]  
図１は、第１の実施形態に係るセンサチップを例示するための模式断面図である。  
図２は、第２の光導波路部８を例示するための模式断面図である。  
図１に示すように、センサチップ１には、第１の光導波路部３、光学要素部４、検出部５、保持部６、保護部７、第２の光導波路部８が設けられている。
【０００９】
第１の光導波路部３は、高分子樹脂などから形成され、３μｍ〜３００μｍ程度のほぼ均一な厚みの膜状体とすることができる。なお、後述するように、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８とを一体に形成することもできる。この場合、例えば、成形型を用いたり、インプリント法を用いたりすることで、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８とを一体に形成することもできる。
【００１０】
光学要素部４は、第１の光導波路部３の主面の両端部付近に一対設けられている。すなわち、光学要素部４は、第１の光導波路部３の主面に互いに距離をあけて一対設けられている。図１に例示をした光学要素部４は、第１の光導波路部３に光を導入、出射させる際に回折格子として機能する。そのため、光学要素部４は、所定のピッチ寸法で格子状に設けられている。例えば、光学要素部４は、ピッチ寸法を１μｍとし、格子状に設けられたものとすることができる。ただし、ピッチ寸法はこれに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００１１】
光学要素部４は、例えば、第１の光導波路部３に形成された溝とすることができ、溝の内部にセンサチップ１の測定環境における気体（例えば、空気）が存在するものとすることができる。なお、溝状の光学要素部４は、例えば、成形型を用いたり、インプリント法を用いたりすることで、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８とを一体に形成する際に同時に形成することもできる。
なお、溝の内部に酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、ポリイミドなどが充填されたものとすることもできる。なお、回折格子として機能する光学要素部４を例示したが、光を第１の光導波路部３内に導入させることができる光学要素を適宜選択することができる。例えば、光学要素部４は、第１の光導波路部３に光を導入、出射させる際にプリズムとして機能するものであってもよい。
【００１２】
検出部５は、膜状を呈し、保持部６の内側であって、第１の光導波路部３の表面、および、第２の光導波路部８の表面に設けられている。すなわち、検出部５は、第１の光導波路部３の光学要素部４が設けられた側とは反対側の主面３ａの表面と、第２の光導波路部８の表面と、に設けられている。
【００１３】
検出部５は、例えば、発色剤、発色剤を保持する膜形成体、測定対象となる酵素に対する基質、素反応をさせる際に用いられる試薬類、発色反応促進剤などを有するものとすることができる。  
膜形成体は、例えば、多孔質組織を有し、多孔質組織内の空孔に発色剤などを保持するものとすることができる。膜形成体の材料としては、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）やポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などを例示することができる。  
検出部５は、例えば、水と水溶性有機溶媒（例えば、アルコールなど）との混合溶媒に、発色剤、造膜用高分子などを均質に混合した前駆溶液を生成し、これを膜状に乾燥させることで形成することができる。
【００１４】
反応生成物として過酸化水素などの過酸化物が生成される場合には、発色剤は、例えば、ベンジジン系発色剤とすることができる。ベンジジン系発色剤としては、例えば、４−クロロ−１−ナフトール、３，３’−ジアミノベンジジン、３，３’，５，５’−テトラメチルベンジジン（以下、適宜、ＴＭＢＺと称する）、ＴＭＢＺの塩酸塩（３，３’，５，５’−テトラメチルベンジジン・２ＨＣｌ・２Ｈ２Ｏ）などを例示することができる。この場合、発色剤としては、水への溶解度が低く、生体への有害性が極めて低いＴＭＢＺを用いるようにすることができる。
【００１５】
反応生成物としてＮＡＤＨ（還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）などが生成される場合には、発色剤は、例えば、テトラゾリウム塩などとすることができる。  
また、測定対象となる酵素がＡＬＴ（ＧＰＴ）である場合には、基質は、例えば、Ｌ−アラニン、α-ケトグルタル酸などとすることができる。  
測定対象となる酵素がＡＬＴ（ＧＰＴ）である場合には、試薬類は、例えば、ピルビン酸オキシダーゼなどとすることができる。  
反応生成物として過酸化水素などの過酸化物が生成される場合には、発色反応促進剤は、例えば、ペルオキシダーゼ（ＰＯＤ）などとすることができる。  
反応生成物としてＮＡＤＨ（還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）などが生成される場合には、発色反応促進剤は、例えば、ジアホラーゼなどとすることができる。  ただし、例示をした発色剤、膜形成体、基質、試薬類、発色反応促進剤などに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００１６】
保持部６は、枠状を呈し、検出部５を囲むようにして設けられている。保持部６の一方の端部は第１の光導波路部３の主面３ａに液密に設けられ、他方の端部は第１の光導波路部３の主面３ａから突出するようにして設けられている。そのため、保持部６の内側の保持空間６ａに検体溶液を保持することができる。  
なお、後述する測定方法によっては、保持部６を設けないようにすることができる。
【００１７】
保護部７は、第１の光導波路部３の両端部であって光学要素部４が形成されている領域に対向する部分を覆うようにして設けられている。すなわち、保持部６の外側の第１の光導波路部３の主面３ａを覆うようにして設けられている。  
保護部７は、第１の光導波路部３を形成する材料よりも低い屈折率の材料から形成されている。また、保護部７は、保持部６に保持される検体溶液に対する耐性の高い材料から形成されている。保護部７は、例えば、フッ素樹脂などから形成することができる。
【００１８】
図２に示すように、第２の光導波路部８は、第１の光導波路部３の主面３ａから突出するようにして設けられている。第２の光導波路部８の側面８ａ１（第１の側面の一例に相当する）と、第１の光導波路部３の主面３ａとがなす角度は９０°である。また、第２の光導波路部８の側面８ａ１と対向する側面８ａ２（第２の側面の一例に相当する）と、第１の光導波路部３の主面３ａとがなす角度は９０°である。そして、第２の光導波路部８の側面８ａ１、８ａ２と、第２の光導波路部８の頂面８ｂとがなす角度は９０°である。すなわち、第２の光導波路部８の断面形状は、正方形または長方形となっている。
【００１９】
なお、第２の光導波路部８は、第１の光導波路部３の主面３ａに接合されたものであってもよいし、第１の光導波路部３と一体に形成されたものであってもよい。この場合、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８とを一体に形成すれば、界面がなくなるので界面における反射による損失をなくすことができる。
【００２０】
ここで、投光部２１から出射し第１の光導波路部３の他方の主面３ｂに入射した光Ｌの出射角（屈折角）θ１は４５°となっている。また、第１の光導波路部３の主面３ａと主面３ｂとは平行となっている。
【００２１】
第１の光導波路部３に入射したことで屈折した光Ｌは、第２の光導波路部８の側面８ａ１（受光部２２側の側面）に入射するようになっている。側面８ａ１に入射した光Ｌは全反射され、第２の光導波路部８の頂面８ｂに入射する。頂面８ｂに入射した光Ｌは全反射され、第２の光導波路部８の側面８ａ２（投光部２１側の側面）に入射する。側面８ａ２に入射した光Ｌは全反射され、第１の光導波路部３の主面３ｂに入射する。第１の光導波路部３の主面３ｂに入射した光Ｌは全反射され、第１の光導波路部３の主面３ａに入射する。その後、第１の光導波路部３の主面３ｂと主面３ａとの間を全反射しながら進み、隣接する第２の光導波路部８の側面８ａ１に入射する。以降、これを繰り返し、センサチップ１から受光部２２に向けて出射する。
【００２２】
この場合、全反射する箇所においてはエバネッセント波（evanescent wave）が生じる。エバネッセント波とは、光が界面において全反射する際に、その界面に発生して表面だけを伝わる電磁波をいう。このエバネッセント波が到達する距離は、界面から波長程度（１μｍ以下）の長さである。
【００２３】
そして、前述した検出部５の発色剤が発色することで生じる吸光度変化量に応じてエバネッセント波が吸収される。受光部２２により受光される光の強度は、検出部５の発色剤が発色することで生じる吸光度変化量に応じて変化した値（エバネッセント波の吸収に応じて変化した値）となるので、その変化率などから測定対象物質の量を測定することができる。
【００２４】
本実施の形態に係るセンサチップ１においては、第１の光導波路部３の主面３ａから突出する第２の光導波路部８を設けているので、全反射する箇所を増加させることができる。そのため、高感度の測定を行うことができる。
【００２５】
また、第２の光導波路部８の側面８ａ１、８ａ２と、第１の光導波路部３の主面３ａとがなす角度は９０°であり、第２の光導波路部８の側面８ａ１、８ａ２と第２の光導波路部８の頂面８ｂとがなす角度は９０°である。そして、第１の光導波路部３の主面３ａと主面３ｂとは平行である。そのため、全反射における入射角θ２は４５°となり、出射角θ３も４５°となる。  
また、第２の光導波路部８は、第１の光導波路部３からの光Ｌが側面８ａ１に入射することができる位置に設けられている。  
そのため、センサチップ１に入射した光Ｌをセンサチップ１から効率よく出射させることができる。
【００２６】
ここで、入射角θ２が４５°の場合に全反射となるには、第１の光導波路部３の材料の屈折率ｎ１、第２の光導波路部８の材料の屈折率ｎ２、検出部５の外側に接する物質の屈折率ｎ３、第１の光導波路部３の光学要素部４が設けられた側の主面に接する物質の屈折率ｎ４が所定の関係にあればよい。  
この場合、検出部５は多孔質組織を有し、厚みも薄いため、検出部５の屈折率ではなく検出部５の外側に接する物質の屈折率ｎ３を考慮すればよい。
【００２７】
第１の光導波路部３の光学要素部４が設けられた側の主面に接する物質と第１の光導波路部３との間で全反射となるには以下の（１）式を満足すればよい。 
なお、第１の光導波路部３の光学要素部４が設けられた側の主面に接する物質は、センサチップ１の測定環境における気体（例えば、空気）である。そのため、例えば、センサチップ１の測定環境が大気中である場合には、屈折率ｎ４は１．００となる。
【数３】
0005728419.tif 000004
また、第１の光導波路部３と、検出部５の外側に接する物質との間で全反射となるには以下の（２）式を満足すればよい。 
【数４】
0005728419.tif 000005
また、第２の光導波路部８と、検出部５の外側に接する物質との間で全反射となるには以下の（３）式を満足すればよい。 
【数５】
0005728419.tif 000006
なお、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８との界面においては反射が抑制されるようになっている。例えば、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８とは同じ材料から形成されている。この場合、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８とが一体的に形成されることが好ましい。
【００２８】
なお、第１の光導波路部３の光学要素部４が設けられた側の主面には、例えば、図示しない反射膜などを設けることもできる。
センサチップ１を用いて測定を行う際には、保持空間６ａが検体溶液で満たされているのが一般的である。そのため、一般的には、検出部５の外側に接する物質は検体溶液となる。検体溶液の屈折率は水の屈折率（ｎ＝１．３３）と同等である。そのため、一般的には、検出部５の外側に接する物質の屈折率ｎ３は「１．３３」程度となる。
【００２９】
検出部５の外側に接する物質の屈折率ｎ３を「１．３３」とすると、（２）式、（３）式より、第１の光導波路部３の材料の屈折率ｎ１と第２の光導波路部８の材料の屈折率ｎ２は「１．８８１」以上となる必要がある。  
そのため、入射角θ２が４５°の場合に全反射となるには、屈折率が「１．８８１」以上の材料を用いて第１の光導波路部３と第２の光導波路部８を形成すればよい。
【００３０】
また、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８の材料は、透光性を有するものとする必要もある。  
そのため、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８の材料は、透光性を有し、屈折率が「１．８８１」以上である必要がある。  
しかしながら、透光性を有し、屈折率が「１．８８１」以上の材料とすれば、材料の選定が非常に困難となる。
【００３１】
そこで、センサチップ１を用いて測定を行う際には、保持空間６ａにある検体溶液を排出し、検出部５の外側に接する物質が測定環境における気体（例えば、空気）となるようにする。  
この場合、例えば、空気の屈折率は「１．００」であるので、屈折率が「１．４１４」以上の材料を用いて第１の光導波路部３と第２の光導波路部８を形成すればよいことになる。
【００３２】
透光性を有し、屈折率が「１．４１４」以上の材料とすれば、材料の選定が容易となる。この様な材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂（屈折率は１．５９）、エポキシ樹脂（屈折率は１．５５〜１．６１）などを例示することができる。  
なお、センサチップ１を用いた測定方法に関する詳細は後述する。
【００３３】
図３は、他の実施形態に係る第２の光導波路部１８を例示するための模式断面図である。
前述したように、全反射する箇所が増えるほど、高感度の測定を行うことができる。  
そのため、図３に例示をする第２の光導波路部１８は、第１の光導波路部３の主面３ａから突出する寸法を長くしている。この様にすれば、第２の光導波路部１８の側面１８ａ１、１８ａ２において全反射する箇所を増加させることができる。そのため、さらに高感度の測定を行うことができるようになる。
【００３４】
本実施の形態に係るセンサチップ１によれば、第１の光導波路部３の主面３ａから突出する第２の光導波路部８、１８を設けているので、高感度の測定を行うことができる。  
また、第２の光導波路部８、１８の形状や配置により、全反射における入射角θ２は４５°となり、出射角θ３も４５°となる。また、第１の光導波路部３からの光Ｌが側面８ａ１に入射することができるようになっている。  
そのため、センサチップ１に入射した光Ｌをセンサチップ１から効率よく出射させることができる。
[第２の実施形態]  
図４は、第２の実施形態に係るセンサチップを例示するための模式断面図である。  
図４に示すように、センサチップ１ａには、第１の光導波路部３、光学要素部４、検出部１５、保持部６、保護部７、第２の光導波路部８が設けられている。  
前述したセンサチップ１には発色剤などを有する膜状の検出部５が設けられているが、本実施の形態に係る検出部１５は、第１の光導波路部３の光学要素部４が設けられた側とは反対側の主面３ａの表面と、第２の光導波路部８の表面と、に設けられた第１の物質から構成される。
【００３５】
第１の物質は、検体溶液中の測定対象物質と特異的に反応するものである。  
第１の物質は、例えば、検体溶液中の測定対象物質が抗原の場合には、抗体（一次抗体）とすることができる。  
第１の物質は、第１の光導波路部３の主面３ａの表面、第２の光導波路部８の表面に固定される。第１の物質の固定は、例えば、第１の物質と、第１の光導波路部３の主面３ａの表面および第２の光導波路部８の表面との疎水性相互作用や化学結合により行うことができる。例えば、第１の物質は、シランカップリング剤による疎水化処理を行うことで第１の光導波路部３の主面３ａの表面および第２の光導波路部８の表面に固定することができる。また、第１の光導波路部３の主面３ａの表面および第２の光導波路部８の表面に官能基を形成し、既知のリンカー分子を作用させて化学結合により第１の物質を固定してもよい。
【００３６】
また、センサチップ１ａを用いて測定を行う場合には、粒子９を用いる。  
図５は、粒子９を例示するための模式図である。  
図５に示すように、粒子９は、粒状の基部１２と、基部１２の表面に固定された第２の物質を有する。  
第２の物質は、例えば、検体溶液中の測定対象物質が抗原の場合、抗体（二次抗体）とすることができる。  
第２の物質の固定は、例えば、物理吸着、あるいはカルボキシル基やアミノ基等を介した化学結合により行うことができる。
【００３７】
測定対象物質と、第１の物質あるいは第２の物質と、の組み合わせは、抗原と抗体の組み合わせに限られるものではない。  
例えば、測定対象物質が糖である場合には、第１の物質及び第２の物質はレクチンとすることができる。測定対象物質がヌクレオチド鎖である場合には、第１の物質及び第２の物質はそれに相補的なヌクレオチド鎖とすることができる。測定対象物質がリガンドである場合には、第１の物質及び第２の物質はそれに対する受容体などとすることができる。
【００３８】
第１の光導波路部３の主面３ａの表面および第２の光導波路部８の表面に固定された検出部１５である第１の物質（例えば、一次抗体）と、基部１２の表面に固定された第２の物質（例えば、二次抗体）とは、測定対象物質（例えば、抗原）を介して抗原抗体反応により結合する。これにより、複数の粒子９の一部が検出部１５に結合されることになる。
【００３９】
基部１２の直径寸法は、０．０５μｍ以上、２００μｍ以下とすることができる。この場合、基部１２の直径寸法を０．２μｍ以上、２０μｍ以下とすれば、光の散乱効率を高めることができる。そのため、高精度の測定を行うことが可能となる。  
基部１２は、例えば、高分子材料から形成することができる。  
また、基部１２は、磁性体材料を含むものとすることもできる。  
例えば、基部１２は、γ-Fe2O3等の各種フェライト類、超常磁性の材料などから形成されたものとすることができる。
【００４０】
この場合、基部１２は、磁性体材料から形成された粒子の表面を高分子材料で被覆した形態のものや、高分子材料から形成された粒子の表面を磁性体材料で被覆した形態のものとすることもできる。  
磁性体材料を含む基部１２とすれば、磁場を印加することで検体溶液の攪拌などを行うことができる。そのため、測定対象物質と第２の物質との結合の機会や、測定対象物質を介した第１の物質と第２の物質との結合の機会を増加させることができる。
【００４１】
本実施の形態に係るセンサチップ１ａにおいても全反射する箇所においてエバネッセント波が生じる。  
そして、検出部１５に結合された粒子９により、エバネッセント波の吸収や散乱が生じるので、その変化率などから測定対象物質の量を測定することができる。
【００４２】
また、検出部１５である第１の物質は一次抗体などであるので、前述した（２）式、（３）式においては、検出部１５の屈折率ではなく検出部１５の外側に接する物質の屈折率ｎ３を考慮すればよい。  
そして、センサチップ１ａにおいても前述した（１）式〜（３）式を満足することで、入射角θ２が４５°の場合に全反射となる。  
なお、図３において例示をしたように、第２の光導波路部８の代わりに、第１の光導波路部３の主面３ａから突出する寸法が長い第２の光導波路部１８を用いることもできる。  本実施の形態に係るセンサチップ１ａにおいても、前述したセンサチップ１と同様の効果を享受することができる。
【００４３】
[第３の実施形態]  
次に、第３の実施形態に係る測定装置１００を例示する。  
図６は、第３の実施形態に係る測定装置１００を例示するための模式図である。  
なお、図６は、一例として、センサチップ１を備えた測定装置１００を例示するものである。  
図６に示すように、測定装置１００には、センサチップ１、投光部２１、受光部２２、制御部４０が設けられている。
【００４４】
測定装置１００は、センサチップ１を着脱できるようになっている。  
この場合、センサチップ１は、使い捨てとすることができ、測定毎に交換されるものとすることができる。  
投光部２１は、センサチップ１に設けられた一方の光学要素部４に光を入射させる。  
投光部２１は、例えば、レーザダイオードなどとすることができる。
【００４５】
受光部２２は、センサチップ１に設けられた他方の光学要素部４からの光を受光して、光の強度に応じた電気信号に変換する。  
受光部２２は、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。
【００４６】
制御部４０は、投光部２１、受光部２２の動作を制御する。また、制御部４０は、受光部２２から送られてきた電気信号に基づいて、測定対象物質の量を演算する。  
なお、制御部４０は、測定装置１００と別に設けられていてもよい。この場合、制御部４０が設けられていない複数の測定装置１００に対して１つの制御部４０を設けるようにすることもできる。
【００４７】
制御部４０は、受光部２２からの出力に基づいて、吸光度を演算する。  
例えば、制御部４０は、実験などを行うことで予め求められた受光部２２からの出力と吸光度との関係と、受光部２２からの出力とから吸光度を演算する。  
そして、制御部４０において吸光度変化量を演算する場合には、まず、検出部５、１５に検体溶液を接触させる前の吸光度を演算する。次に、検出部５、１５に検体溶液を接触させ、所定の時間経過後に接触させた検体溶液を排出し、排出した後における吸光度を演算する。次に、検体溶液を接触させる前の吸光度と、検体溶液を排出した後の吸光度との差から吸光度変化量を演算する。  
そして、制御部４０は、実験などを行うことで予め求められた測定対象物質の量と吸光度変化量との関係と、演算された吸光度変化量とから測定対象物質の量を演算する。
【００４８】
なお、センサチップ１ａの場合であっても、制御部４０は、受光部２２から送られてきた電気信号に基づいて、測定対象物質の量を演算することができる。  
ただし、センサチップ１ａの場合には、検出部１５に結合された粒子９によりエバネッセント波の吸収や散乱が生じるので、測定対象物質の量と吸光度変化量との関係はセンサチップ１の場合とは異なるものとなる。  
そのため、センサチップ１ａの場合における測定対象物質の量と吸光度変化量との関係を予め実験などで求めるようにする。
【００４９】
[第４の実施形態]  
次に、第４の実施形態に係る測定方法について例示する。  
第４の実施形態に係る測定方法は、前述した測定装置１００を用いて行うことができる。
図７は、第４の実施形態に係る測定方法について例示するためのフローチャートである。
まず、検出部５、１５に検体溶液を接触させる前の吸光度を求める（ステップＳ１）。
前述したように、検出部５、１５に検体溶液を接触させる前の吸光度は受光部２２からの出力に基づいて演算することができる。
【００５０】
次に、検出部５、１５に検体溶液を接触させる（ステップＳ２）。  
保持部６が設けられているものの場合には、保持部６の内側に検体溶液を供給する。  
センサチップ１ａの場合には、検体溶液とともに、あるいは、検体溶液とは別に複数の粒子９も供給する。
【００５１】
この場合、検体溶液中に第１の光導波路部３、第２の光導波路部８、１８を浸漬させてもよい。  
検体溶液中に第１の光導波路部３、第２の光導波路部８、１８を浸漬させる場合には、保持部６が設けられていないセンサチップ１、１ａを用いることができる。  
また、センサチップ１ａを用いる場合には、複数の粒子９を含む検体溶液中に第１の光導波路部３、第２の光導波路部８、１８を浸漬させればよい。
【００５２】
次に、所定の時間経過後に接触させた検体溶液を排出する（ステップＳ３）。  
検体溶液を排出すれば、検出部５、１５の外側に接する物質が測定環境における気体（例えば、空気）となる。  
そのため、前述した全反射が行われやすくなるので、高感度の測定を行うことができる。
【００５３】
この場合、検体溶液を完全に排出するために乾燥させることもできるが、検体溶液が部分的に残留している程度に排出すればよい。ただし、乾燥させればさらに高感度の測定を行うことができる。
【００５４】
次に、検体溶液を排出した後における吸光度を求める（ステップＳ４）。  
前述したように、検体溶液を排出した後における吸光度は受光部２２からの出力に基づいて演算することができる。
【００５５】
次に、検体溶液を接触させる前の吸光度と、検体溶液を排出した後の吸光度との差から吸光度変化量を求める（ステップＳ５）。  
次に、求められた吸光度変化量に基づいて、測定対象物質の量を求める（ステップＳ６）。  
例えば、予め求められた測定対象物質の量と吸光度変化量との関係と、求められた吸光度変化量とから測定対象物質の量を求める。  
以上のようにして、検体溶液中における測定対象物質の量を測定することができる。
【００５６】
以上に例示をした実施形態によれば、高感度の測定を行うことができるセンサチップ、測定装置、および測定方法を実現することができる。  
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  センサチップ、１ａ  センサチップ、３  第１の光導波路部、３ａ  主面、３ｂ  主面、４  光学要素部、５  検出部、６  保持部、７  保護部、８  第２の光導波路部、８ａ１  側面、８ａ２  側面、８ｂ  頂面、９  粒子、１５  検出部、１８  第２の光導波路部、１８ａ１  側面、１８ａ２  側面、２１  投光部、２２  受光部、４０  制御部、１００  測定装置
【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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