(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面プラズモン共鳴を利用して、血液の少なくとも一部を含む検体中の被測定物質の量を測定する方法であって、
入射面、出射面および成膜面を有する誘電体のプリズムと、前記成膜面上に配置され、前記検体を収容するための収容部と、前記成膜面上に離間して配置され、少なくとも１つに捕捉体が固定されているとともに少なくともその一部が前記収容部内に露出している複数の金属膜とを有する測定チップに、前記検体を提供して前記被測定物質を前記捕捉体に結合させる工程と、
前記複数の金属膜のうち、前記収容部内に露出している２つの金属膜上およびその間に亘って前記検体が存在する状態で、前記２つの金属膜の間に電圧を印加することで前記検体の電気的特性を測定し、得られた測定値を用いて前記検体における血液の内容物の特定値を求める工程と、
前記被測定物質と前記捕捉体とが結合した状態であって、かつ前記収容部に前記検体が存在しない状態で、前記入射面を介して前記捕捉体が固定されている領域に対応した前記金属膜の裏面に励起光を照射して、励起された蛍光物質から放出された蛍光の光量、または前記成膜面で反射され前記出射面から出射された励起光の光量を測定して、前記検体中の前記被測定物質の量を示す第１のシグナル値を得る工程と、
前記血液の内容物の特定値を用いて、前記第１のシグナル値を、前記検体の液体成分中の前記被測定物質の量を示す第２のシグナル値に変換する工程と、
を含む、測定方法。
【請求項２】
前記血液の内容物の特定値を求める工程は、前記被測定物質を前記捕捉体に結合させる工程に並行して行われる、請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
前記複数の金属膜は、前記捕捉体が固定されている第１の金属膜および前記捕捉体が固定されていない第２の金属膜を含み、
前記検体の電気的特性の測定は、前記収容部内に露出している前記第１の金属膜上、前記第２の金属膜上およびその間に亘って前記検体が存在する状態で、前記第１の金属膜および前記第２の金属膜の間に電圧を印加することで行う、
請求項１または請求項２に記載の測定方法。
【請求項４】
前記複数の金属膜は、前記捕捉体が固定されている第１の金属膜と、前記捕捉体が固定されていない第２の金属膜と、前記捕捉体が固定されていない第３の金属膜とを含み、
前記検体の電気的特性の測定は、前記収容部内に露出している前記第２の金属膜上、前記第３の金属膜上およびその間に亘って前記検体が存在する状態で、前記第２の金属膜および前記第３の金属膜の間に電圧を印加することで行う、請求項１または請求項２に記載の測定方法。
【請求項５】
前記血液の内容物の特定値を求める工程では、得られた測定値を用いて前記検体が血液もしくは血液の希釈液であるか、または血清、血漿もしくはこれらの希釈液であるかを判定するとともに、前記検体が血液または血液の希釈液であると判定した場合に、得られた測定値を用いて血液の内容物の特定値を求め、
前記第１のシグナル値を第２のシグナル値に変換する工程では、前記検体が血液または血液の希釈液であると判定した場合に、前記被測定物質の量を示す第２のシグナル値に変換する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の測定方法。
【請求項６】
前記血液の内容物の特定値は、ヘマトクリット値である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の測定方法。
【請求項７】
前記第１のシグナル値を前記第２のシグナル値に変換する工程では、
前記検体が希釈をしていない血液の場合は、前記第１のシグナル値に、以下の式（１）で表される変換係数ｃ１を掛けることで、前記第１のシグナル値を前記第２のシグナル値に変換し、
前記検体が血液の希釈液の場合は、前記第１のシグナル値に、以下の式（２）で表される変換係数ｃ２を掛けることで、前記第１のシグナル値を前記第２のシグナル値に変換する、
請求項６に記載の測定方法。
【数１】
0006460104.tif 000004
【数２】
0006460104.tif 000005
［上記式（１）および式（２）において、Ｈｔは前記ヘマトクリット値であり、ｄｆは前記希釈液の希釈率である。］
【請求項８】
前記検体の電気的特性は、前記検体のインピーダンスである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の測定方法。
【請求項９】
表面プラズモン共鳴を利用して、血液の少なくとも一部を含む検体中の被測定物質の量を測定するためのチップであって、
入射面、出射面および成膜面を有する誘電体のプリズムと、
前記成膜面上に配置され、前記検体を収容するための収容部と、
前記成膜面上に離間して配置され、少なくとも１つに捕捉体が固定されているとともに少なくともその一部が前記収容部内に露出している複数の金属膜と、
を有する、測定チップ。
【請求項１０】
前記複数の金属膜は、前記捕捉体が固定されている第１の金属膜および前記捕捉体が固定されていない第２の金属膜を含む、請求項９に記載の測定チップ。
【請求項１１】
前記複数の金属膜は、前記捕捉体が固定されている第１の金属膜と、前記捕捉体が固定されていない第２の金属膜と、前記捕捉体が固定されていない第３の金属膜とを含む、請求項９に記載の測定チップ。
【請求項１２】
表面プラズモン共鳴を利用して、血液の少なくとも一部を含む検体中の被測定物質の量を測定するための装置であって、
入射面、出射面および成膜面を有する誘電体のプリズムと、前記成膜面上に配置され、前記検体を収容するための収容部と、前記成膜面上に離間して配置され、少なくとも１つに捕捉体が固定されているとともに少なくともその一部が前記収容部内に露出している複数の金属膜とを有する測定チップを、保持するためのホルダーと、
前記収容部内に露出している２つの金属膜上およびその間に亘って前記検体が存在する状態で、前記２つの金属膜の間に電圧を印加することで前記検体の電気的特性を測定する電気的特性測定部と、
前記入射面に向かって光を照射する光照射部と、
前記被測定物質と前記捕捉体とが結合した状態であって、かつ前記収容部に前記検体が存在しない状態で、前記入射面を介して前記捕捉体が固定されている領域に対応した前記金属膜の裏面に励起光を照射して、励起された蛍光物質から放出された蛍光の光量、または前記プリズムの前記成膜面で反射され前記出射面から出射された励起光の光量を検出する光検出部と、
前記光検出部の検出結果に基づいて前記検体中の前記被測定物質の量を示す第１のシグナル値を算出し、かつ前記電気的特性測定部の測定結果に基づいて前記血液の内容物の特定値を算出するとともに、前記血液の内容物の特定値を用いて前記第１のシグナル値を前記検体の液体成分中の前記被測定物質の量を示す第２のシグナル値に変換する処理部と、
を有する、測定装置。
【請求項１３】
前記複数の金属膜は、前記捕捉体が固定されている第１の金属膜および前記捕捉体が固定されていない第２の金属膜を含み、
前記電気的特性測定部は、前記収容部内に露出している前記第１の金属膜上、前記第２の金属膜上およびその間に亘って前記検体が存在する状態で、前記第１の金属膜および前記第２の金属膜の間に電圧を印加することで前記検体の電気的特性の測定を行う、請求項１２に記載の測定装置。
【請求項１４】
前記複数の金属膜は、前記捕捉体が固定されている第１の金属膜と、前記捕捉体が固定されていない第２の金属膜と、前記捕捉体が固定されていない第３の金属膜とを含み、
前記電気的特性測定部は、前記収容部内に露出している前記第２の金属膜上、前記第３の金属膜上およびその間に亘って前記検体が存在する状態で、前記第２の金属膜および前記第３の金属膜の間に電圧を印加することで前記検体の電気的特性の測定を行う、請求項１２に記載の測定装置。
【請求項１５】
前記処理部は、前記電気的特性測定部の測定結果に基づいて前記検体が血液もしくは血液の希釈液であるか、または血清、血漿もしくはこれらの希釈液であるかを判定し、かつ前記検体が血液または血液の希釈液であると判定した場合に、前記血液の内容物の特定値を算出するとともに、前記第１のシグナル値を前記第２のシグナル値に変換する、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項１６】
前記血液の内容物の特定値は、ヘマトクリット値である、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項１７】
前記処理部は、
前記検体が希釈をしていない血液の場合は、前記第１のシグナル値に、以下の式（１）で表される変換係数ｃ１を掛けることで、前記第１のシグナル値を前記第２のシグナル値に変換し、
前記検体が血液の希釈液の場合は、前記第１のシグナル値に、以下の式（２）で表される変換係数ｃ２を掛けることで、前記第１のシグナル値を前記第２のシグナル値に変換する、
請求項１６に記載の測定装置。
【数３】
0006460104.tif 000006
【数４】
0006460104.tif 000007
［上記式（１）および式（２）において、Ｈｔは前記ヘマトクリット値であり、ｄｆは前記希釈液の希釈率である。］
【請求項１８】
前記検体の電気的特性は、前記検体のインピーダンスである、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面プラズモン共鳴を利用して、血液の少なくとも一部を含む検体中の被測定物質の量を測定する測定方法および測定装置、ならびにこの測定方法および測定装置に用いられうる測定チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
臨床検査などにおいて、血液中のタンパク質やＤＮＡなどの微量の被測定物質を高感度かつ定量的に測定することができれば、患者の状態を迅速に把握して治療を行うことが可能となる。このため、血液中の被測定物質を高感度かつ定量的に測定できる方法が求められている。【０００３】
血液中の被測定物質を高感度に測定できる方法として、表面プラズモン共鳴（Surface Plasmon Resonance：以下「ＳＰＲ」と略記する）法および表面プラズモン励起増強蛍光分光法（Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy：以下「ＳＰＦＳ」と略記する）が知られている。これらの方法では、所定の条件で光を金属膜に照射すると表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）が生じることを利用する（例えば特許文献１参照）。【０００４】
たとえば、ＳＰＦＳでは、被測定物質に特異的に結合できる捕捉体（例えば１次抗体）を金属膜上に固定化して、被測定物質を特異的に捕捉するための反応場を形成する。この反応場に被測定物質を含む検体（例えば血液）を提供すると、被測定物質は反応場に結合する。次いで、蛍光物質で標識された捕捉体（例えば２次抗体）を反応場に提供すると、反応場に結合した被測定物質は蛍光物質で標識される。この状態で金属膜に励起光を照射すると、被測定物質を標識する蛍光物質は、ＳＰＲにより増強された電場により励起され、蛍光を放出する。したがって、蛍光を検出することで、被測定物質の存在またはその量を検出することができる。ＳＰＦＳでは、ＳＰＲにより増強された電場により蛍光物質を励起するため、高感度で被測定物質を測定することができる。【０００５】
一方、ＳＰＲ法やＳＰＦＳなどに限らず、各種測定方法で液体中の被測定物質を測定する場合、通常、測定値は、液体の単位体積当たりの被測定物質の質量や、それに相当するシグナル量などで示される。したがって、検体として血液を用いる場合、測定値は、血液中の液体成分（血漿または血清）の単位体積当たりの被測定物質の質量や、それに相当するシグナル量などで示される。血液中の液体成分の割合は個々人で異なるため、血液の測定値を一律に液体成分の測定値に変換することはできない。このため、検体として血液を用いる場合は、その血液のヘマトクリット値（血液中の血球の体積の割合）を測定し、ヘマトクリット値を用いて血液の測定値を液体成分（血漿または血清）の測定値に変換することが行われている。従来のヘマトクリット値の測定方法としては、血液を遠心分離するミクロヘマトクリット法や溶血させた血液のヘモグロビン濃度からヘマトクリット値を求める方法（例えば特許文献２参照）などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３０７１４１号公報
【特許文献２】特開２００１−２７２４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＳＰＲ法やＳＰＦＳなどのＳＰＲを利用する測定方法および測定装置において、上記従来のヘマトクリット値の測定方法を採用すると、遠心分離機やヘモグロビン濃度の測定装置などのヘマトクリット値を測定するための装置を新たに用意しなければならず、製造コストおよび測定コストが増大してしまう。【０００８】
本発明の第１の目的は、ＳＰＲを利用する測定方法および測定装置であって、新たな装置を追加することなく、ヘマトクリット値などの血液の内容物の特定値を用いて測定値の補正を行うことができる測定方法および測定装置を提供することである。また、本発明の第２の目的は、この測定方法および測定装置に用いられうる測定チップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る測定方法は、表面プラズモン共鳴を利用して、血液の少なくとも一部を含む検体中の被測定物質の量を測定する方法であって、入射面、出射面および成膜面を有する誘電体のプリズムと、前記成膜面上に配置され、前記検体を収容するための収容部と、前記成膜面上に離間して配置され、少なくとも１つに捕捉体が固定されているとともに少なくともその一部が前記収容部内に露出している複数の金属膜とを有する測定チップに、前記検体を提供して前記被測定物質を前記捕捉体に結合させる工程と、前記複数の金属膜のうち、前記収容部内に露出している２つの金属膜上およびその間に亘って前記検体が存在する状態で、前記２つの金属膜の間に電圧を印加することで前記検体の電気的特性を測定し、得られた測定値を用いて前記検体における血液の内容物の特定値を求める工程と、前記被測定物質と前記捕捉体とが結合した状態であって、かつ前記収容部に前記検体が存在しない状態で、前記入射面を介して前記捕捉体が固定されている領域に対応した前記金属膜の裏面に励起光を照射して、励起された蛍光物質から放出された蛍光の光量、または前記成膜面で反射され前記出射面から出射された励起光の光量を測定して、前記検体中の前記被測定物質の量を示す第１のシグナル値を得る工程と、前記血液の内容物の特定値を用いて、前記第１のシグナル値を、前記検体の液体成分中の前記被測定物質の量を示す第２のシグナル値に変換する工程と、を含む。【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る測定チップは、表面プラズモン共鳴を利用して、血液の少なくとも一部を含む検体中の被測定物質の量を測定するためのチップであって、入射面、出射面および成膜面を有する誘電体のプリズムと、前記成膜面上に配置され、前記検体を収容するための収容部と、前記成膜面上に離間して配置され、少なくとも１つに捕捉体が固定されているとともに少なくともその一部が前記収容器内に露出している複数の金属膜と、を有する。【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る測定装置は、表面プラズモン共鳴を利用して、血液の少なくとも一部を含む検体中の被測定物質の量を測定するための装置であって、入射面、出射面および成膜面を有する誘電体のプリズムと、前記成膜面上に配置され、前記検体を収容するための収容部と、前記成膜面上に離間して配置され、少なくとも１つに捕捉体が固定されているとともに少なくともその一部が前記収容部内に露出している複数の金属膜とを有する測定チップを、保持するためのホルダーと、前記収容部内に露出している２つの金属膜上およびその間に亘って前記検体が存在する状態で、前記２つの金属膜の間に電圧を印加することで前記検体の電気的特性を測定する電気的特性測定部と、前記入射面に向かって光を照射する光照射部と、前記被測定物質と前記捕捉体とが結合した状態であって、かつ前記収容部に前記検体が存在しない状態で、前記入射面を介して前記捕捉体が固定されている領域に対応した前記金属膜の裏面に励起光を照射して、励起された蛍光物質から放出された蛍光の光量、または前記プリズムの前記成膜面で反射され前記出射面から出射された励起光の光量を検出する光検出部と、前記光検出部の検出結果に基づいて前記検体中の前記被測定物質の量を示す第１のシグナル値を算出し、かつ前記電気的特性測定部の測定結果に基づいて前記血液の内容物の特定値を算出するとともに、前記血液の内容物の特定値を用いて前記第１のシグナル値を前記検体の液体成分中の前記被測定物質の量を示す第２のシグナル値に変換する処理部と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＳＰＲを利用する測定方法および測定装置において、新たな装置を追加することなく、かつ測定時間の遅延を生じさせることなく、血液の内容物の特定値を利用して被測定物質の量を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る表面プラズモン励起増強蛍光分析装置（ＳＰＦＳ装置）の構成を示す模式図である。
【図２】図２Ａは、実施の形態１に係る測定チップの平面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】図３Ａは、プリズムの平面図であり、図３Ｂは、枠体の平面図であり、図３Ｃは、流路蓋の平面図である。
【図４】図１に示される装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５Ａは、実施の形態２に係る測定チップの平面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。
【図６】図６は、実施の形態２の変形例に係る測定チップの平面図である。
【図７】図７Ａは、チップホルダーに設置された実施の形態２の変形例に係る測定チップの平面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明に係る測定装置の代表例として、血液の少なくとも一部を含む検体に含まれる被測定物質の量を測定する表面プラズモン励起増強蛍光分析装置（ＳＰＦＳ装置）について説明する。本実施の形態では、血液の内容物の特定値として、血液のヘマトクリット値を求める場合について説明する。また、血液のヘマトクリット値を求めるための検体の電気的特性として、検体のインピーダンスの測定を行うＳＰＦＳ装置について説明する。検体の例には、血液（分離および希釈をしていない血液）、血漿、血清、これらの希釈液が含まれる。
【００１５】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に係る表面プラズモン励起増強蛍光分析装置（ＳＰＦＳ装置）１００の構成を示す模式図である。図１に示されるように、ＳＰＦＳ装置１００は、電気的特性測定部１０５、励起光照射ユニット１１０、反射光検出ユニット１２０、蛍光検出ユニット１３０、送液ユニット１４０、搬送ユニット１５０および制御部１６０を有する。ＳＰＦＳ装置１００は、搬送ユニット１５０のチップホルダー１５２に測定チップ１０を装着した状態で使用される。そこで、測定チップ１０について先に説明し、その後にＳＰＦＳ装置１００の各構成要素について説明する。
【００１６】
図２は、本実施の形態にて使用される測定チップ１０を示す模式図である。図２Ａは、測定チップ１０の平面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。測定チップ１０は、入射面２１、成膜面２２および出射面２３を有するプリズム２０と、成膜面２２上に離間して配置された第１の金属膜３０および第２の金属膜３１と、成膜面２２の上に配置された枠体３５と、流路蓋４０とを有する。
【００１７】
図３Ａは、プリズム２０の平面図であり、図３Ｂは、枠体３５の平面図であり、図３Ｃは、流路蓋４０の平面図である。
【００１８】
前述したプリズム２０、第１の金属膜３０、第２の金属膜３１、枠体３５および流路蓋４０により、液体が流れる流路４１（収容部）が形成される。液体の例には、被測定物質を含む検体（血液、血漿、血清またはこれらの希釈液）や、蛍光物質で標識された捕捉体を含む標識液、洗浄液などが含まれる。また、流路４１は、検体のインピーダンスを測定するときに検体を収容するための被測定部４２を含む。ここで、「被測定部」とは、インピーダンス測定の対象となる検体が存在する流路４１内の領域をいう。本実施の形態では、被測定部４２は、第１の金属膜３０の一部および第２の金属膜３１の一部を含む領域である。
【００１９】
プリズム２０は、励起光αに対して透明な誘電体からなる。プリズム２０は、入射面２１、成膜面２２および出射面２３を有する（図１参照）。入射面２１は、励起光照射ユニット１１０からの励起光αをプリズム２０の内部に入射させる。成膜面２２上には、第１の金属膜３０および第２の金属膜３１が離間して配置されている。本実施の形態では、プリズム２０の内部に入射した励起光αは、被測定物質が捕捉される第１の金属膜３０に照射される。励起光αは、第１の金属膜３０の裏面で反射して反射光βとなる。より具体的には、励起光αは、プリズム２０と第１の金属膜３０との界面（成膜面２２）で反射して反射光βとなる。出射面２３は、反射光βをプリズム２０の外部に出射させる。
【００２０】
プリズム２０の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、プリズム２０の形状は、台形を底面とする柱体である。台形の一方の底辺に対応する面が成膜面２２であり、一方の脚に対応する面が入射面２１であり、他方の脚に対応する面が出射面２３である。底面となる台形は、等脚台形であることが好ましい。これにより、入射面２１と出射面２３とが対称になり、励起光αのＳ波成分がプリズム２０内に滞留しにくくなる。
【００２１】
入射面２１は、励起光αが励起光照射ユニット１１０に戻らないように形成される。励起光αの光源がレーザーダイオード（以下「ＬＤ」ともいう）である場合、励起光αがＬＤに戻ると、ＬＤの励起状態が乱れてしまい、励起光αの波長や出力が変動してしまう。そこで、理想的な共鳴角または増強角を中心とする走査範囲において、励起光αが入射面２１に垂直に入射しないように、入射面２１の角度が設定される。ここで「共鳴角」とは、第１の金属膜３０に対する励起光αの入射角を走査した場合に、出射面２３から出射される反射光βの光量が最小となるときの、入射角を意味する。また、「増強角」とは、第１の金属膜３０に対する励起光αの入射角を走査した場合に、測定チップ１０の上方に放出される励起光αと同一波長の散乱光（以下「プラズモン散乱光」という）δの光量が最大となるときの、入射角を意味する。本実施の形態では、入射面２１と成膜面２２との角度および成膜面２２と出射面２３との角度は、いずれも約８０°である。
【００２２】
なお、測定チップ１０の設計により、共鳴角（およびその極近傍にある増強角）が概ね決まる。設計要素は、プリズム２０の屈折率や、第１の金属膜３０の屈折率、第１の金属膜３０の膜厚、第１の金属膜３０の消衰係数、励起光αの波長などである。第１の金属膜３０上に捕捉された被測定物質によって共鳴角および増強角がシフトするが、その量は数度未満である。
【００２３】
プリズム２０は、第１の金属膜３０および第２の金属膜３１の間に電圧を印加したときにプリズム２０を介して導通することを防ぐ観点から、絶縁体（誘電体）からなる。一方で、プリズム２０は、複屈折特性を少なからず有する。プリズム２０の材料の例には、絶縁性の樹脂およびガラスが含まれる。プリズム２０の材料は、好ましくは、屈折率が１.４〜１.６であり、かつ複屈折が小さい樹脂である。
【００２４】
第１の金属膜３０および第２の金属膜３１は、プリズム２０の成膜面２２上にそれぞれ離間して配置されている。第１の金属膜３０および第２の金属膜３１は、少なくともその一部が流路４１（被測定部４２）内に露出している。本実施の形態では、第１の金属膜３０および第２の金属膜３１は、検体のインピーダンスを測定するための電極として利用される。また、第１の金属膜３０により、成膜面２２に全反射条件で入射した励起光αの光子と、第１の金属膜３０中の自由電子との間で相互作用（ＳＰＲ）が生じ、第１の金属膜３０の表面上に局在場光（一般に「エバネッセント光」または「近接場光」とも呼ばれる）を生じさせることもできる。
【００２５】
第１の金属膜３０および第２の金属膜３１の材料は、検体のインピーダンスを測定するための電極として使用でき、かつＳＰＲを生じさせることができる金属であれば特に限定されない。第１の金属膜３０および第２の金属膜３１の材料の例には、金、銀、銅、アルミ、これらの合金が含まれる。本実施の形態では、第１の金属膜３０および第２の金属膜３１は、金薄膜である。第１の金属膜３０および第２の金属膜３１の形成方法は、特に限定されない。第１の金属膜３０および第２の金属膜３１の形成方法の例には、スパッタリング、蒸着、メッキが含まれる。第１の金属膜３０および第２の金属膜３１の厚みは、特に限定されないが、３０〜７０ｎｍの範囲内が好ましい。
【００２６】
また、図２Ｂおよび図３Ａに示されるように、第１の金属膜３０の表面には、被測定物質を捕捉するための捕捉体５０が固定化されている。捕捉体５０を固定化することで、被測定物質を選択的に測定することが可能となる。本実施の形態では、第１の金属膜３０上の所定の領域に、捕捉体５０が均一に固定化されている。捕捉体５０が固定化されている領域は、後述する一次反応および二次反応が起こる反応場となる。第１の金属膜３０に固定化されている捕捉体５０は、流路４１内に露出している。捕捉体５０の種類は、被測定物質を捕捉することができれば特に限定されない。本実施の形態では、捕捉体５０は、被測定物質に特異的な抗体またはその断片である。
【００２７】
図２Ｂおよび図３Ｂに示されるように、枠体３５は、プリズム２０の成膜面２２、第１の金属膜３０および第２の金属膜３１と、流路蓋４０との間に配置されている、第１の貫通孔３６を有する薄板である。なお、枠体３５は、成膜面２２上に直接配置されていてもよい。第１の貫通孔３６は、液体が流れる流路４１の側面となる。第１の貫通孔３６の形状は、液体が流れることができ、かつ検体を収容することができれば特に限定されず、用途に応じて適宜選択されうる。
【００２８】
枠体３５の素材は、インピーダンス測定時に枠体３５を介して導電するのを防止する観点から、絶縁体であることが好ましい。枠体３５の素材は、絶縁体であれば特に限定されず、公知のマイクロプレートなどと同じ素材であってもよい。枠体３５の素材の例には、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルメタクリレート、環状オレフィンコポリマーなどの樹脂が含まれる。また、枠体３５は、両面に粘着性を有するシリコンシート（両面シール）などであってもよい。枠体３５として両面シールを使用することで、プリズム２０（または第１の金属膜３０および第２の金属膜３２）と、枠体３５と、流路蓋４０とを容易に固定することができる。
【００２９】
図２Ｂおよび図３Ｃに示されるように、流路蓋４０は、枠体３５上に配置されている、２つの貫通孔を有する薄板である。２つの貫通孔は、それぞれ注入口６０および排出口７０となる。流路４１の両端は、注入口６０および排出口７０にそれぞれ接続されている。
【００３０】
流路蓋４０は、第１の金属膜３０上から放出される蛍光γおよびプラズモン散乱光δに対して透明な材料からなることが好ましい。流路蓋４０の材料の例には、樹脂が含まれる。蛍光γおよびプラズモン散乱光δを外部に取り出す部分が蛍光γおよびプラズモン散乱光δに対して透明であれば、流路蓋４０の他の部分は、不透明な材料で形成されていてもよい。流路蓋４０は、例えば、両面テープや接着剤などによる接着や、レーザー溶着、超音波溶着、クランプ部材を用いた圧着などにより枠体３５に接合されている。
【００３１】
なお、測定チップ１０において、枠体３５の代わりに、その裏面に流路溝を形成した流路蓋４０を使用していてもよい。この場合、流路４１（収容部）は、プリズム２０、第１の金属膜３０および流路蓋４０のみにより形成される。このとき、流路蓋４０は、インピーダンス測定時に流路蓋４０を介して導電するのを防止する観点から、絶縁体であることが好ましい。
【００３２】
図１に示されるように、励起光αは、入射面２１でプリズム２０内に入射する。プリズム２０内に入射した励起光αは、第１の金属膜３０に全反射角度（ＳＰＲが生じる角度）で照射される。このように第１の金属膜３０に対して励起光αをＳＰＲが生じる角度で照射することで、第１の金属膜３０上に局在場光を発生させることができる。この局在場光により、第１の金属膜３０上に存在する被測定物質を標識する蛍光物質が励起され、蛍光γが放出される。ＳＰＦＳ装置１００は、蛍光物質から放出された蛍光γの光量を測定することで、被測定物質の量を測定する。
【００３３】
次に、本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００の各構成要素について説明する。前述のとおり、ＳＰＦＳ装置１００は、電気的特性測定部１０５、励起光照射ユニット１１０、反射光検出ユニット１２０、蛍光検出ユニット１３０、送液ユニット１４０、搬送ユニット１５０および制御部１６０を有する。
【００３４】
電気的特性測定部１０５は、チップホルダー１５２に保持された測定チップ１０の第１の金属膜３０および第２の金属膜３１の間に電圧を印加し、流路４１内（被測定部４２）に露出している第１の金属膜３０上、第２の金属膜３１上およびその間に亘って存在する検体のインピーダンスを測定する。電気的特性測定部１０５は、第１の金属膜３０および第２の金属膜３１の間に電圧を印加するための電源と、第１の金属膜３０および第２の金属膜３１の間を流れる電流を測定するための電流計とを有する。電源の種類は、特に限定されないが、交流電源を用いることが好ましい。交流を用いることにより検体の組成に変化を与えることなく、後述する検体のインピーダンス測定を行うことができる。本実施の形態では、電源と接続された電圧印加用の２つの端子が、注入口６０および排出口７０を介して第１の金属膜３０および第２の金属膜３１にそれぞれ接続される。電圧印加用の端子は、検体に接触するため測定ごとに交換されることが好ましい。電流計の種類は、例えば直流電流計や交流電流計、電流力計型電流計などである。
【００３５】
励起光照射ユニット１１０は、チップホルダー１５２に保持された測定チップ１０の入射面２１に向かって励起光αを照射する。蛍光γまたはプラズモン散乱光δの測定時には、励起光照射ユニット１１０は、第１の金属膜３０に対する入射角がＳＰＲを生じさせる角度となるように、第１の金属膜３０に対するＰ波のみを入射面２１に向けて出射する。ここで「励起光」とは、蛍光物質を直接または間接的に励起させる光である。たとえば、励起光αは、プリズム２０の入射面２１を介して第１の金属膜３０にＳＰＲが生じる角度で照射されたときに、蛍光物質を励起させる局在場光を第１の金属膜３０の表面上に生じさせる光である。励起光照射ユニット１１０は、光源ユニット１１１、角度調整機構１１２および光源制御部１１３を含む。
【００３６】
光源ユニット１１１は、コリメートされ、かつ波長および光量が一定の励起光αを、第１の金属膜３０裏面における照射スポットの形状が略円形となるように出射する。光源ユニット１１１は、例えば、励起光αの光源、ビーム整形光学系、ＡＰＣ機構および温度調整機構（いずれも不図示）を含む。
【００３７】
光源の種類は、特に限定されず、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）である。光源の他の例には、発光ダイオード、水銀灯、その他のレーザー光源が含まれる。光源から出射される光がビームでない場合は、光源から出射される光は、レンズや鏡、スリットなどによりビームに変換される。また、光源から出射される光が単色光でない場合は、光源から出射される光は、回折格子などにより単色光に変換される。さらに、光源から出射される光が直線偏光でない場合は、光源から出射される光は、偏光子などにより直線偏光の光に変換される。
【００３８】
ビーム整形光学系は、例えば、コリメーターやバンドパスフィルター、直線偏光フィルター、半波長板、スリット、ズーム手段などを含む。ビーム整形光学系は、これらのすべてを含んでいてもよいし、一部を含んでいてもよい。コリメーターは、光源から出射された励起光αをコリメートする。バンドパスフィルターは、光源から出射された励起光αを中心波長のみの狭帯域光にする。光源からの励起光αは、若干の波長分布幅を有しているためである。直線偏光フィルターは、光源から出射された励起光αを完全な直線偏光の光にする。半波長板は、第１の金属膜３０にＰ波成分が入射するように励起光αの偏光方向を調整する。スリットおよびズーム手段は、第１の金属膜３０の裏面における照射スポットの形状が所定サイズの円形となるように、励起光αのビーム径や輪郭形状などを調整する。
【００３９】
ＡＰＣ機構は、光源の出力が一定となるように光源を制御する。より具体的には、ＡＰＣ機構は、励起光αから分岐させた光の光量を不図示のフォトダイオードなどで検出する。そして、ＡＰＣ機構は、回帰回路で投入エネルギーを制御することで、光源の出力を一定に制御する。
【００４０】
温度調整機構は、例えば、ヒーターやペルチェ素子などである。光源の出射光の波長およびエネルギーは、温度によって変動することがある。このため、温度調整機構で光源の温度を一定に保つことにより、光源の出射光の波長およびエネルギーを一定に制御する。
【００４１】
角度調整機構１１２は、第１の金属膜３０（プリズム２０と第１の金属膜３０との界面（成膜面２２））に対する励起光αの入射角を調整する。角度調整機構１１２は、プリズム２０の入射面２１を介して第１の金属膜３０の所定の位置に向けて所定の入射角で励起光αを照射するために、励起光αの光軸とチップホルダー１５２とを相対的に回転させる。
【００４２】
たとえば、角度調整機構１１２は、光源ユニット１１１を励起光αの光軸と直交する軸（図１の紙面に対して垂直な軸）を中心として回動させる。このとき、入射角を走査しても第１の金属膜３０上での照射スポットの位置がほとんど変化しないように、回転軸の位置を設定する。回転中心の位置を、入射角の走査範囲の両端における２つの励起光αの光軸の交点近傍（成膜面２２上の照射位置と入射面２１との間）に設定することで、照射位置のズレを極小化することができる。
【００４３】
前述のとおり、第１の金属膜３０に対する励起光αの入射角のうち、プラズモン散乱光δの光量が最大となる角度が増強角である。励起光αの入射角を増強角またはその近傍の角度に設定することで、高強度の蛍光γを測定することが可能となる。測定チップ１０のプリズム２０の材料および形状、第１の金属膜３０の膜厚、流路４１内の液体の屈折率などにより、励起光αの基本的な入射条件が決まるが、流路４１内の蛍光物質の種類および量、プリズム２０の形状誤差などにより、最適な入射条件はわずかに変動する。このため、測定ごとに最適な増強角を求めることが好ましい。
【００４４】
光源制御部１１３は、光源ユニット１１１に含まれる各種機器を制御して、光源ユニット１１１からの励起光αの出射を制御する。光源制御部１１３は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。
【００４５】
反射光検出ユニット１２０は、共鳴角の測定を行うために、測定チップ１０への励起光αの照射によって生じた反射光βの光量を測定する。反射光検出ユニット１２０は、照射スポットを通る、第１の金属膜３０に対する法線を挟んで、励起光照射ユニット１１０の反対側に配置されている。反射光検出ユニット１２０は、受光センサー１２１、角度調整機構１２２およびセンサー制御部１２３を含む。なお、蛍光検出ユニット１３０（後述）がプラズモン散乱光δの光量を測定することにより増強角を決定する場合は、反射光検出ユニット１２０は、無くてもよい。
【００４６】
受光センサー１２１は、反射光βが入射する位置に配置され、反射光βの光量を測定する。受光センサー１２１の種類は、特に限定されない。たとえば、受光センサー１２１は、フォトダイオード（ＰＤ）である。
【００４７】
角度調整機構１２２は、第１の金属膜３０に対する励起光αの入射角に応じて、受光センサー１２１の位置（角度）を調整する。角度調整機構１２２は、反射光βが受光センサー１２１に入射するように、受光センサー１２１とチップホルダー１５２とを相対的に回転させる。
【００４８】
センサー制御部１２３は、受光センサー１２１の出力値の検出や、検出した出力値による受光センサー１２１の感度の管理、適切な出力値を得るための受光センサー１２１の感度の変更などを制御する。センサー制御部１２３は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。
【００４９】
蛍光検出ユニット１３０は、第１の金属膜３０への励起光αの照射によって生じた蛍光γを検出する。また、必要に応じて、蛍光検出ユニット１３０は、第１の金属膜３０への励起光αの照射によって生じたプラズモン散乱光δも検出する。蛍光検出ユニット１３０は、受光ユニット１３１、位置切り替え機構１３２およびセンサー制御部１３３を含む。
【００５０】
受光ユニット１３１は、測定チップ１０の第１の金属膜３０の法線方向に配置される。受光ユニット１３１は、第１レンズ１３４、光学フィルター１３５、第２レンズ１３６および受光センサー１３７を含む。
【００５１】
第１レンズ１３４は、例えば、集光レンズであり、第１の金属膜３０上から出射される光を集光する。第２レンズ１３６は、例えば、結像レンズであり、第１レンズ１３４で集光された光を受光センサー１３７の受光面に結像させる。両レンズの間の光路は、略平行になっている。
【００５２】
光学フィルター１３５は、両レンズの間に配置されている。光学フィルター１３５は、蛍光成分のみを受光センサー１３７に導き、高いＳ／Ｎ比で蛍光γを検出するために、励起光成分（プラズモン散乱光δ）を除去する。光学フィルター１３５の例には、励起光反射フィルター、短波長カットフィルターおよびバンドパスフィルターが含まれる。光学フィルター１３５は、例えば、所定の光成分を反射する多層膜を含むフィルター、または所定の光成分を吸収する色ガラスフィルターである。
【００５３】
受光センサー１３７は、蛍光γおよびプラズモン散乱光δを検出する。受光センサー１３７は、微小量の被測定物質からの微弱な蛍光γを検出することが可能な、高い感度を有する。受光センサー１３７は、例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ）やアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などである。
【００５４】
位置切り替え機構１３２は、光学フィルター１３５の位置を、受光ユニット１３１における光路上または光路外に切り替える。具体的には、受光センサー１３７が蛍光γを検出する時には、光学フィルター１３５を受光ユニット１３１の光路上に配置し、受光センサー１３７がプラズモン散乱光δを検出する時には、光学フィルター１３５を受光ユニット１３１の光路外に配置する。
【００５５】
センサー制御部１３３は、受光センサー１３７の出力値の検出や、検出した出力値による受光センサー１３７の感度の管理、適切な出力値を得るための受光センサー１３７の感度の変更、などを制御する。センサー制御部１３３は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。
【００５６】
送液ユニット１４０は、チップホルダー１５２に保持された測定チップ１０の流路４１内に、検体や標識液、洗浄液などを供給する。送液ユニット１４０は、液体チップ１４１、シリンジポンプ１４２および送液ポンプ駆動機構１４３を含む。
【００５７】
液体チップ１４１は、検体や標識液、洗浄液などの液体を収容する容器である。液体チップ１４１としては、通常、複数の容器が液体の種類に応じて配置されるか、または複数の容器が一体化したチップが配置される。
【００５８】
シリンジポンプ１４２は、シリンジ１４４と、シリンジ１４４内を往復動作可能なプランジャー１４５とによって構成される。プランジャー１４５の往復運動によって、液体の吸引および排出が定量的に行われる。シリンジ１４４が交換可能であると、シリンジ１４４の洗浄が不要となる。このため、不純物の混入などを防止する観点から好ましい。シリンジ１４４が交換可能に構成されていない場合は、シリンジ１４４内を洗浄する構成をさらに付加することにより、シリンジ１４４を交換せずに使用することが可能となる。
【００５９】
送液ポンプ駆動機構１４３は、プランジャー１４５の駆動装置、およびシリンジポンプ１４２の移動装置を含む。シリンジポンプ１４２の駆動装置は、プランジャー１４５を往復運動させるための装置であり、例えば、ステッピングモーターを含む。ステッピングモーターを含む駆動装置は、シリンジポンプ１４２の送液量や送液速度を管理できるため、測定チップ１０の残液量を管理する観点から好ましい。シリンジポンプ１４２の移動装置は、例えば、シリンジポンプ１４２を、シリンジ１４４の軸方向（例えば垂直方向）と、軸方向を横断する方向（例えば水平方向）との二方向に自在に動かす。シリンジポンプ１４２の移動装置は、例えば、ロボットアーム、２軸ステージまたは上下動自在なターンテーブルによって構成される。
【００６０】
送液ユニット１４０は、液体チップ１４１より各種液体を吸引し、測定チップ１０の流路４１内に供給する。このとき、プランジャー１４５を動かすことで、測定チップ１０中の流路４１内を液体が往復し、流路４１内の液体が攪拌される。これにより、液体の濃度の均一化や、流路４１内における反応（例えば抗原抗体反応）の促進などを実現することができる。このような操作を行う観点から、測定チップ１０の注入口６０は多層フィルムで保護されており、かつシリンジ１４４がこの多層フィルムを貫通した時に注入口６０を密閉できるように、測定チップ１０およびシリンジ１４４が構成されていることが好ましい。
【００６１】
流路４１内の液体は、再びシリンジポンプ１４２で吸引され、液体チップ１４１などに排出される。これらの動作の繰り返しにより、各種液体による反応、洗浄などを実施し、流路４１内の反応場に、蛍光物質で標識された被測定物質を配置することができる。
【００６２】
搬送ユニット１５０は、測定チップ１０を測定位置または送液位置に搬送し、固定する。ここで「測定位置」とは、励起光照射ユニット１１０が測定チップ１０に励起光αを照射し、それに伴い発生する反射光β、蛍光γまたはプラズモン散乱光δを反射光検出ユニット１２０または蛍光検出ユニット１３０が検出する位置である。また、「送液位置」とは、送液ユニット１４０が測定チップ１０の流路４１内に液体を供給するか、または測定チップ１０の流路４１内の液体を除去する位置である。搬送ユニット１５０は、搬送ステージ１５１およびチップホルダー１５２を含む。チップホルダー１５２は、搬送ステージ１５１に固定されており、測定チップ１０を着脱可能に保持する。チップホルダー１５２の形状は、測定チップ１０を保持することが可能であり、かつ励起光α、反射光β、蛍光γおよびプラズモン散乱光δの光路を妨げない形状である。たとえば、チップホルダー１５２には、励起光α、反射光β、蛍光γおよびプラズモン散乱光δが通過するための開口が設けられている。搬送ステージ１５１は、チップホルダー１５２を一方向およびその逆方向に移動させる。搬送ステージ１５１も、励起光α、反射光β、蛍光γおよびプラズモン散乱光δの光路を妨げない形状である。搬送ステージ１５１は、例えば、ステッピングモーターなどで駆動される。
【００６３】
制御部１６０は、電気的特性測定部１０５、角度調整機構１１２、光源制御部１１３、角度調整機構１２２、センサー制御部１２３、位置切り替え機構１３２、センサー制御部１３３、送液ポンプ駆動機構１４３および搬送ステージ１５１を制御する。また、制御部１６０は、電気的特性測定部１０５の測定結果に基づいて、検体が血液を含む検体であるか否か、すなわち血液もしくは血液の希釈液であるか、または血清、血漿もしくはこれらの希釈液であるかを判定する処理部としても機能する。さらに、制御部１６０は、検体が血液または血液の希釈液であると判定した場合に、電気的特性測定部１０５の測定結果に基づいて、検体に含まれる血液のヘマトクリット値を算出する処理部としても機能する。制御部１６０は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。
【００６４】
次に、ＳＰＦＳ装置１００の検出動作（本発明の実施の形態に係る測定方法）について説明する。図４は、ＳＰＦＳ装置１００の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【００６５】
まず、測定の準備をする（工程Ｓ１０）。具体的には、ＳＰＦＳ装置１００のチップホルダー１５２に測定チップ１０を設置する。また、測定チップ１０の流路４１内に保湿剤が存在する場合は、捕捉体５０が適切に被測定物質を捕捉できるように、流路４１内を洗浄して保湿剤を除去する。
【００６６】
次いで、検体のインピーダンスを指標として、検体が血液を含む検体（例えば、血液または血液の希釈液）であるか、それ以外の検体（例えば、血漿、血清またはこれらの希釈液）であるかを判定する。また、検体が血液を含む検体である場合は、検体に含まれる血液のヘマトクリット値を測定する。流路４１内では、抗原抗体反応によって、第１の金属膜３０上に被測定物質が捕捉される（一次反応；工程Ｓ２０）。なお、検体の種類判定および血液のヘマトクリット値の測定は、被測定物質を捕捉体５０に結合させる工程中に（すなわち一次反応と並行して）行われてもよいし、被測定物質を捕捉体５０に結合させる工程の後（すなわち一次反応の後）に行われてもよい。
【００６７】
具体的には、制御部１６０は、搬送ステージ１５１を操作して、測定チップ１０を送液位置に移動させる。この後、制御部１６０は、送液ユニット１４０を操作して、液体チップ１４１内の検体を流路４１内に導入する。流路４１内では、抗原抗体反応によって、第１の金属膜３０上に被測定物質が捕捉される（１次反応）。次いで、制御部１６０は、搬送ステージ１５１を操作して、測定チップ１０を測定位置に移動させる。次いで、注入口６０および排出口７０を介して電圧印加用の２つの端子を第１の金属膜３０および第２の金属膜３１にそれぞれ接続する。この後、制御部１６０は、電気的特性測定部１０５を操作して、検体のインピーダンスを測定する。インピーダンスの測定は、流路４１内（被測定部４２）に露出している第１の金属膜３０上、第２の金属膜３１上およびその間に亘って検体が存在する状態で、第１の金属膜３０および第２の金属膜３１の間に電圧を印加することで行う。測定値は、制御部１６０に記録される。このとき、第１の金属膜３０および第２の金属膜３１の間に印加される電圧（０．１〜１Ｖ程度）は、非常に小さい。また、インピーダンスの測定時間（数秒）は、一次反応を行う時間（数分）より、非常に短い。このため、一次反応に影響を及ぼすことなく、検体のインピーダンスを測定することができる。したがって、検体の種類判定および血液のヘマトクリット値の測定は、被測定物質を捕捉体５０に結合させる間に行われてもよい。それにより、被測定物質の量の測定時間を短縮することができる。
【００６８】
次いで、制御部１６０は、得られた検体のインピーダンスに基づいて、検体が血液を含む検体（例えば、血液または血液の希釈液）であるか、それ以外の検体（例えば、血漿、血清またはこれらの希釈液）であるかを判定する。判定結果は、制御部１６０に記録される。検体が血液を含む検体である場合は、さらに、制御部１６０は、前述の検体のインピーダンスを用いて、検体に含まれる血液のヘマトクリット値を算出する。具体的には、あらかじめインピーダンスとＨｃｔ値の検量線を取得しておき、測定されたインピーダンスからＨｃｔ値に換算する。なお、インピーダンスの値からヘマトクリット値を算出する手段は、公知である。
【００６９】
次いで、光学ブランク値を測定する（工程Ｓ３０）。ここで「光学ブランク値」とは、蛍光γの測定（工程Ｓ５０）において測定チップ１０の上方に放出される背景光の光量を意味する。具体的には、制御部１６０は、搬送ステージ１５１を操作して、測定チップ１０を送液位置に移動させる。この後、制御部１６０は、送液ユニット１４０を操作して、測定チップ１０の流路４１内の検体を除去するとともに、液体チップ１４１内の洗浄液を用いて流路４１内を洗浄する。次いで、制御部１６０は、搬送ステージ１５１を操作して、測定チップ１０を測定位置に移動させる。この後、制御部１６０は、励起光照射ユニット１１０および蛍光検出ユニット１３０を操作して、捕捉体５０が固定されている領域に対応した第１の金属膜３０の裏面に入射面２１を介して励起光αを照射するとともに、受光センサー１３７の出力値（光学ブランク値）を記録する。このとき、制御部１６０は、角度調整機構１１２を操作して、励起光αの入射角を増強角に設定する。また、制御部１６０は、位置切り替え機構１３２を制御して、光学フィルター１３５を受光ユニット１３１の光路内に配置する。測定された光学ブランク値は、制御部１６０に記録される。
【００７０】
次いで、第１の金属膜３０上に捕捉されている被測定物質を蛍光物質で標識する（２次反応；工程Ｓ４０）。具体的には、制御部１６０は、搬送ステージ１５１を操作して、測定チップ１０を送液位置に移動させる。この後、制御部１６０は、送液ユニット１４０を操作して、蛍光物質で標識された捕捉体を含む液体（標識液）を測定チップ１０の流路４１内に導入する。流路４１内では、抗原抗体反応によって、第１の金属膜３０上に捕捉されている被測定物質が蛍光物質で標識される。この後、流路４１内の標識液は除去され、流路４１内は洗浄液で洗浄される。
【００７１】
次いで、第１の金属膜３０のプリズム２０と対向しない面の近傍から放出される蛍光γの光量を測定して、検体中の被測定物質の量を示す第１のシグナル値を得る（工程Ｓ５０）。具体的には、制御部１６０は、搬送ステージ１５１を操作して、測定チップ１０を測定位置に移動させる。この後、制御部１６０は、励起光照射ユニット１１０および蛍光検出ユニット１３０を操作して、被測定物質と捕捉体５０とが結合した状態であって、かつ流路４１（収容部）に検体が存在しない状態で、プリズム２０側から捕捉体５０が固定されている領域に対応した第１の金属膜３０の裏面に入射面２１を介して励起光αを照射するとともに、受光センサー１３７の出力値を記録する。このとき、制御部１６０は、角度調整機構１１２を操作して、励起光αの入射角を増強角に設定する。また、制御部１６０は、位置切り替え機構１３２を制御して、光学フィルター１３５を受光ユニット１３１の光路内に配置する。制御部１６０は、検出値から光学ブランク値を引き、検体中の被測定物質の量を示す第１のシグナル値を算出する。第１のシグナル値は、必要に応じて、被測定物質の量や濃度などに換算される。第１のシグナル値は、制御部１６０に記録される。
【００７２】
次いで、検体が血液を含む検体（例えば、血液または血液の希釈液）であるか、それ以外の検体（例えば、血漿、血清またはこれらの希釈液）であるかを判定する（工程Ｓ６０）。この工程では、工程Ｓ２０の判定結果をそのまま利用すればよい。検体が血液を含む検体（例えば、血液または血液の希釈液）である場合は、ヘマトクリット値を用いてシグナル値を変換する工程（工程Ｓ７０）に進む。一方、検体がそれ以外の検体（例えば、血漿、血清またはこれらの希釈液）である場合は、ヘマトクリット値を用いたシグナル値の変換は不要であるため、検出動作を終了する。
【００７３】
検体が血液を含む検体である場合は、工程Ｓ２０で測定された血液のヘマトクリット値を用いて、工程Ｓ５０で測定された第１のシグナル値を、検体の液体成分中の被測定物質の量を示す第２のシグナル値に変換する（工程Ｓ７０）。具体的には、検体が希釈していない血液の場合は、第１のシグナル値に、以下の式（１）で表される変換係数ｃ１を掛けることで、第１のシグナル値を第２のシグナル値に変換する。一方、検体が血液の希釈液の場合は、第１のシグナル値に、以下の式（２）で表される変換係数ｃ２を掛けることで、第１のシグナル値を第２のシグナル値に変換する。なお、第２のシグナル値は、特に限定されない。第２のシグナル値は、例えば、被測定物質の量や濃度などの換算値であってもよい。
【数１】
0006460104.tif 000002
【数２】
0006460104.tif 000003
［上記式（１）および式（２）において、Ｈｔはヘマトクリット値であり、ｄｆは希釈液の希釈率である。］
【００７４】
以上の手順により、検体の液体成分中の被測定物質の量を測定することができる。
【００７５】
本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置では、測定チップに設けられた金属膜を利用して検体のインピーダンス測定をすることができる。したがって、本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置は、遠心分離機やヘモグロビン濃度の測定装置などの新たな装置を追加することなく検体のヘマトクリット値を算出して、シグナル値を補正することができる。また、本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置では、一次反応と同時に検体のインピーダンス測定をすることができる。このため、検体の種類判定およびヘマトクリット値の算出のために別途時間を費やす必要がない。また、少量の検体でインピーダンスの測定を行うことができる。したがって、本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置では、少量の検体により被測定物質の量を短時間で正確に測定することができる。
【００７６】
［実施の形態２］
実施の形態２では、インピーダンスを測定するときに用いられる電圧印加用の端子を検体で濡らすことなく測定を行うことができるＳＰＦＳ装置について説明する。本実施の形態でも、血液の内容物の特定値として、血液のヘマトクリット値を求める場合について説明する。
【００７７】
図５Ａは、実施の形態２に係る測定チップ２００の平面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。なお、図２に示される実施の形態１に係る測定チップ１０と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７８】
実施の形態２に係る測定チップ２００は、捕捉体５０が捕捉されている第１の金属膜２３０および捕捉体５０が固定されていない第２の金属膜２３１に加えて、さらに捕捉体５０が固定されていない第３の金属膜２３２を含む。
【００７９】
図５Ａに示されるように、測定チップ２００では、プリズム２０、第１の金属膜２３０、第２の金属膜２３１、第３の金属膜２３２、枠体２３５および流路蓋２４０により液体が流れる流路２４１（収容部）が形成される。流路２４１は、検体のインピーダンスを測定するときに検体を収容するための被測定部２４２を含む。本実施の形態では、被測定部２４２は、第２の金属膜２３１の一部および第３の金属膜２３２の一部を含む領域である。また、枠体２３５の第１の貫通孔２３６は、被測定部２４２となる凸部を有する。また、枠体２３５および流路蓋２４０は、第２の貫通孔２８０および第３の貫通孔２９０をさらに有する。第２の金属膜２３１および第３の金属膜２３２は、少なくともその一部が流路２４１内（被測定部２４２）に露出している。第２の貫通孔２８０および第３の貫通孔２９０は、蛍光γおよびプラズモン散乱光δの光路に影響を与えない位置であり、かつ第２の金属膜２３１および第３の金属膜２３２の少なくとも一部がそれぞれ露出するように配置されている。特に図示しないが、電圧印加用の２つの端子は、第２の貫通孔２８０および第３の貫通孔２９０を介して、それぞれ第２の金属膜３１および第３の金属膜２３２に接続されうる。
【００８０】
本実施の形態では、検体のインピーダンスの測定は、流路２４１内（被測定部２４２）に露出している第２の金属膜２３１上、第３の金属膜２３２上およびその間に亘って検体が存在する状態で、第２の金属膜２３１および第３の金属膜２３２の間に電圧を印加することで行う。
【００８１】
図６は、実施の形態２の変形例に係る測定チップ３００の平面図である。図７Ａは、チップホルダー３５２に設置された測定チップ３００の平面図であり、図７Ｂは、図７ＡにおけるＡ−Ａ線の断面図である。
【００８２】
図６に示されるように、枠体３３５は、第２の貫通孔２８０および第３の貫通孔２９０の代わりに第１の切り欠き部３８０および第２の切り欠き部３９０を有していてもよい。また、チップホルダー３５２は、電圧印可用の２つの端子３５３を有する。電圧印加用の２つの端子３５３は、第１の切り欠き部３８０および第２の切り欠き部３９０を介して第２の金属膜２３１および第３の金属膜２３２にそれぞれ接続される。２つの端子３５３は、測定チップ３００の位置決めにも利用される。図７Ａおよび図７Ｂに示されるように、第１の切り欠き部３８０および第２の切り欠き部３９０に２つの端子３５３を挿入することで、測定チップ３００が適切な位置に配置される。
【００８３】
以上のように、本実施の形態に係る測定チップ２００、３００では、電圧印加用の２つの端子３５３を流路２４１外で第２の金属膜２３１および第３の金属膜２３２に接続させることができる。このため、本実施の形態に係る測定チップ２００、３００を使用する場合、電圧印加用の２つの端子３５３を検体で濡らすことなく、検体のインピーダンスを測定することができる。したがって、電圧印加用の端子３５３を交換することなく、複数回の測定を行うことが可能となる。
【００８４】
なお、上記実施の形態では、ＳＰＦＳを利用する測定方法および測定装置について説明したが、本発明に係る測定方法および測定装置は、ＳＰＦＳを利用する測定方法および測定装置に限定されない。たとえば、本発明に係る測定方法および測定装置は、ＳＰＲ法を利用する測定方法および測定装置であってもよい。この場合、測定装置１００は、蛍光γの光量を測定せずに、第１のシグナル値として反射光βの光量を測定することで被測定物質を測定する。したがって、光学ブランク値の測定（工程Ｓ５０）および２次反応（工程Ｓ６０）は不要である。
【００８５】
また、上記実施の形態では、不要な処理を避ける観点から、検体のインピーダンスの測定値を用いて検体の種類判定を行う測定方法および測定装置について説明したが、本発明に係る測定方法および測定装置は、検体の種類判定を含む測定方法および測定装置に限定されない。この場合、処理部は、検体の種類に関係なく、血液のヘマトクリット値を求め、かつ第１のシグナル値を第２のシグナル値に変換する。
【００８６】
また、上記実施の形態では、２つの金属膜が配置された測定チップおよび３つの金属膜が配置された測定チップを用いたＳＰＦＳ装置について説明したが、金属膜の数は２つ以上であれば特に限定されない。たとえば、金属膜の数は、４つ以上であってもよい。この場合、複数の金属膜のうち、収容部内に露出している２つの金属膜上およびその間に亘って検体が存在する状態で、当該２つの金属膜の間に電圧を印加することで検体の電気的特性を測定する。
【００８７】
また、上記実施の形態では、ヘマトクリット値を求めるために検体の電気的特性として検体のインピーダンスの測定を行った。しかし、本発明に係る測定方法および測定装置では、ヘマトクリット値を求めるための検体の電気的特性は、検体のインピーダンスに限定されない。たとえば、本発明に係る測定方法および測定装置では、ヘマトクリット値を求めるために検体のゼータ電位を測定してもよい。この場合も、ＳＰＲを利用する測定チップを用いて、ヘマトクリット値を求めることができる。
【００８８】
また、上記実施の形態では、血液の内容物の特定値として、ヘマトクリット値を求める場合について説明した。しかし、本発明に係る測定方法および測定装置では、血液の内容物の特定値は、ヘマトクリット値に限定されない。血液の内容物の特定値の他の例には、ナトリウム（Ｎａ）濃度、カリウム（Ｋ）濃度、クロール（Ｃｌ）濃度、イオン化カルシウム（ｉＣａ）濃度、重炭酸イオン（ＨＣＯ３−）濃度、血液尿素窒素濃度、グルコース濃度、クレアチニン濃度、乳酸濃度、ｐＨ、二酸化炭素分圧（ｐＣＯ２）、細胞外液のベースエクセス（ＢＥ）、Ａｎｉｏｎ  Ｇａｐ、総二酸化炭素（ｔＣＯ２）、酸素分圧（ｐＯ２）および酸素飽和度（ｓＯ２）が含まれる。
【００８９】
本出願は、２０１４年６月１８日出願の特願２０１４−１２５２１９に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明に係る測定方法および測定装置は、血液中の被測定物質を高い信頼性で測定することができるため、例えば疾患の検査などに有用である。
【符号の説明】
【００９１】
１０、２００、３００  測定チップ
２０  プリズム
２１  入射面
２２  成膜面
２３  出射面
３０、２３０  第１の金属膜
３１、２３１  第２の金属膜
３５、２３５、３３５  枠体
３６、２３６  第１の貫通孔
４０、２４０  流路蓋
４１、２４１  流路
４２、２４２  被測定部
５０  捕捉体
６０  注入口
７０  排出口
１００  ＳＰＦＳ装置
１０５  電気的特性測定部
１１０  励起光照射ユニット
１１１  光源ユニット
１１２  角度調整機構
１１３  光源制御部
１２０  反射光検出ユニット
１２１  受光センサー
１２２  角度調整機構
１２３  センサー制御部
１３０  蛍光検出ユニット
１３１  受光ユニット
１３２  位置切り替え機構
１３３  センサー制御部
１３４  第１レンズ
１３５  光学フィルター
１３６  第２レンズ
１３７  受光センサー
１４０  送液ユニット
１４１  液体チップ
１４２  シリンジポンプ
１４３  送液ポンプ駆動機構
１４４  シリンジ
１４５  プランジャー
１５０  搬送ユニット
１５１  搬送ステージ
１５２、３５２  チップホルダー
１６０  制御部
２３２  第３の金属膜
２８０  第２の貫通孔
２９０  第３の貫通孔
３５３  電圧印加用の端子
３８０  第１の切り欠き部
３９０  第２の切り欠き部
α  励起光
β  反射光
γ  蛍光
δ  プラズモン散乱光
【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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