(57)【要約】[課題] 励起光が照射される金属薄膜の厚さのムラや、被検出物質の付着ムラなどの影響を小さくするとともに、検体検出測定に要する時間の短縮を図ることができる光学式検体検出装置を提供する。[解決手段] 金属薄膜に誘電体部材を介して励起光を照射することで検体の検出を行う光学式検体検出装置であって、誘電体部材に入射させる励起光を平行光束として集光するコリメートレンズと、コリメートレンズに対して、所定位置に所定の光束径の励起光を照射する光学ユニットと、励起光の照射により生じる検体からの発光シグナルを測定する光検出手段と、光検出手段により測定された前記発光シグナルに基づき、検体を検出するための演算を行う演算手段とを備え、光学ユニットは、励起光を照射する位置を変化可能なように構成されるとともに、照射する励起光が切替可能に構成され、演算手段において、各所定位置に照射された各励起光のうち、隣接する２つの励起光の照射により生じる検体からの発光シグナルの和に基づいて、検体検出測定を行う。
2015076036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属薄膜に誘電体部材を介して励起光を照射することで検体の検出を行う光学式検体検出装置であって、
前記誘電体部材に入射させる励起光を平行光束として集光するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズに対して、所定位置に所定の光束径の励起光を照射する光学ユニットと、
前記励起光の照射により生じる検体からの発光シグナルを測定する光検出手段と、
前記光検出手段により測定された前記発光シグナルに基づき、前記検体を検出するための演算を行う演算手段と、を備え、
前記光学ユニットは、前記励起光を照射する位置を変化可能なように構成されるとともに、照射する励起光が切替可能に構成され、
前記演算手段において、各所定位置に照射された各励起光のうち、隣接する２つの励起光の照射により生じる検体からの発光シグナルの和に基づいて、検体検出測定を行う光学式検体検出装置。
【請求項２】
前記演算手段には、前記発光シグナルに基づいて増強角を算出するための増強角算出用検量線が事前に記憶されている請求項１に記載の光学式検体検出装置。
【請求項３】
前記増強角算出用検量線は、式３により算出されるシグナルコントラストＣと増強角φnとの関係を示すデータである請求項２に記載の光学式検体検出装置。
【数１】
2015076036.tif 000007
ここで、Ｓ（φn＋θ）は、増強角φnからθだけ傾斜した励起光に基づく発光シグナル、Ｓ（φn−θ）は、増強角φnから−θだけ傾斜した励起光に基づく発光シグナルである。
【請求項４】
前記増強角算出用検量線は、式４により算出されるシグナル比Ｆと増強角φnとの関係を示すデータである請求項２に記載の光学式検体検出装置。
【数２】
2015076036.tif 000008
ここで、Ｓ（φn＋θ）は、増強角φnからθだけ傾斜した励起光に基づく発光シグナル、Ｓ（φn−θ）は、増強角φnから−θだけ傾斜した励起光に基づく発光シグナルである。
【請求項５】
前記演算手段には、前記増強角に依存する補正係数の分布データである補正係数分布が事前に記憶され、
前記演算手段において、前記補正係数分布と前記増強角算出用検量線により求められた増強角とに基づいて、補正係数を算出し、
前記発光シグナルと前記補正係数を積算することによって算出された発光シグナル補正値に基づいて、検体検出測定が行われる請求項２から４のいずれかに記載の光学式検体検出装置。
【請求項６】
前記光学ユニットは、
平行光束として前記励起光を照射する投光ユニットと、
前記投光ユニットから照射された励起光を所定の光束径の励起光とするシャッター孔を有するシャッターユニットと、
前記シャッターユニットを通過した励起光を集光するための集光レンズと、を備え、
前記シャッターユニットは、所定の間隔だけ離間して形成された複数の前記シャッター孔を有するとともに、該シャッター孔を開閉可能に構成され、
前記シャッター孔を開閉動作させることによって、照射する励起光の切替を行う請求項１から５のいずれかに記載の光学式検体検出装置。
【請求項７】
前記シャッターユニットは、前記シャッター孔を覆うように設けられたシャッターを備える請求項６に記載の光学式検体検出装置。
【請求項８】
前記シャッターが、メカシャッター、電子シャッター、液晶シャッターのいずれかである請求項７に記載の光学式検体検出装置。
【請求項９】
前記シャッターユニットは、液晶基板であり、前記液晶基板の液晶配向を部分的に変化させ、光を透過させるシャッター孔とするように構成される請求項６に記載の光学式検体検出装置。
【請求項１０】
前記光学ユニットは、
平行光束として前記励起光を照射する複数の投光ユニットと、
前記投光ユニットから照射された励起光を集光するための集光レンズと、を備え、
前記複数の投光ユニットを切り替えて動作させることによって、照射する励起光の切替を行う請求項１から５のいずれかに記載の光学式検体検出装置。
【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（ＳＰＲ：Surface Plasmon Resonance）現象を応用した表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ：Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）の原理に基づいた、表面プラズモン励起増強蛍光測定装置などの光学式検体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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。
このような検体検出装置の一つとして、ナノメートルレベルなどの微細領域中で電子と光が共鳴することにより、高い光出力を得る現象（表面プラズモン現象（ＳＰＲ：Surface Plasmon Resonance）現象）を応用し、例えば、生体内の極微少なアナライトの検出を行うようにした表面プラズモン共鳴装置（以下、「ＳＰＲ装置」と言う）が挙げられる。【０００３】
また、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）現象を応用した、表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ：Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）の原理に基づき、ＳＰＲ装置よりもさらに高精度にアナライト検出を行えるようにした表面プラズモン励起増強蛍光分光測定装置（以下、「ＳＰＦＳ装置」と言う）も、このような検体検出装置の一つである。【０００４】
この表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ）は、光源より照射したレーザー光などの励起光が、金属薄膜表面で全反射減衰（ＡＴＲ：Attenuated Total Reflectance）する条件において、金属薄膜表面に表面プラズモン光（疎密波）を発生させることによって、光源より照射した励起光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。【０００５】
ところで、全反射減衰（ＡＴＲ）する条件は、金属薄膜表面に向かって光源より照射された励起光の金属薄膜表面に対する入射角を変えながら、金属薄膜表面で反射した反射光を受光部によって受光し、その反射光の光強度を測定したり、金属薄膜表面に発生した表面プラズモン光の光強度を測定したりすることによって求められる。【０００６】
特に、ＳＰＦＳ装置では、ＡＴＲ条件の中でも、金属薄膜表面に発生する表面プラズモン光の光量がピークとなる「増強角」を求め、この増強角で励起光を金属薄膜表面に照射することによって、検体検出測定が行われている。【０００７】
従来、金属薄膜表面に対する励起光の入射角を変えるためには、ステッピングモーターや歯車列などを用いて、光源を含む投光ユニットを回動させる方法が用いられている。しかしながら、この方法では、投光ユニットの重量が大きくなるため、回動させること、特に鉛直方向に回動させることによって、重量負荷がかかり、振動ノイズなどが信号に混入してしまい、測定精度が低下してしまっていた。【０００８】
このため、特許文献１，２に開示されるように、投光ユニットを回動させることなく検体検出測定を行う方法が提案されている。
特許文献１に開示された方法では、入射角度が異なり、かつ強度が実質的に等しい複数の光線を入射させることにより、増強角が変化した場合などであっても、発生する表面プラズモンに起因して発生する増強電場の強度を均一にし、増強角を事前に測定せずに検体検出測定を行うことができる。【０００９】
また、特許文献２に開示された方法では、集光レンズの焦点位置に配置された点光源やアパーチャー部材などを用いることによって、投光ユニット全体を回動させることなく、点光源などを集光レンズの光軸と直交する平面上を直線移動させることで金属薄膜表面に対する励起光の入射角を変化させ、増強角を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２０４４８４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８１０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、励起光として集束光線を用いているため、励起光が照射される金属薄膜の厚さのムラや、被検出物質の付着ムラなどの影響を大きく受けてしまうため、この影響を小さくするためは、集束点の位置及び光束中心の傾斜角度が異なる多数の光束を入射する必要がある。【００１２】
さらに、励起光のピントがずれてしまった場合などには、金属薄膜表面に対する入射角がそれぞれ異なっているため、計算による補正が困難であり、再度測定し直す必要がある。【００１３】
また、特許文献２に開示された方法では、点光源の位置を移動させて増強角を測定した後、増強角で検体検出測定が行われることになるが、１回の検体検出測定の度に増強角を測定するための時間が必要となる。【００１４】
本発明では、このような現状に鑑み、励起光が照射される金属薄膜の厚さのムラや、被検出物質の付着ムラなどの影響を小さくするとともに、検体検出測定に要する時間の短縮を図ることができる光学式検体検出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を解決するために発明されたものであって、上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した光学式検体検出装置は、金属薄膜に誘電体部材を介して励起光を照射することで検体の検出を行う光学式検体検出装置であって、
前記誘電体部材に入射させる励起光を平行光束として集光するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズに対して、所定位置に所定の光束径の励起光を照射する光学ユニットと、
前記励起光の照射により生じる検体からの発光シグナルを測定する光検出手段と、
前記光検出手段により測定された前記発光シグナルに基づき、前記検体を検出するための演算を行う演算手段と、を備え、
前記光学ユニットは、前記励起光を照射する位置を変化可能なように構成されるとともに、照射する励起光が切替可能に構成され、
前記演算手段において、各所定位置に照射された各励起光のうち、隣接する２つの励起光の照射により生じる検体からの発光シグナルの和に基づいて、検体検出測定を行う。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、異なる入射角で照射された所定の光束径の各励起光により生じる検体からの発光シグナルの和に基づいて、検体検出測定を行うように構成しているため、ＡＴＲ条件や増強角の測定をすることなく、増強角における発光シグナルを算出することができ、検体検出測定に要する時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の光学式検体検出装置の一態様であるＳＰＦＳ装置の概略を模式的に示す概略図である。
【図２】図２は、図１のＳＰＦＳ装置における光学ユニットを模式的に示す模式図である。
【図３】図３は、反応空間形成部材の一例を説明するための概略構成図であって、図３（ａ）は、ウェル部材の例を示す概略構成図、図３（ｂ）は、流路部材の例を示す概略構成図である。
【図４】図４は、増強角が異なるセンサーチップにおける励起光の照射角と蛍光シグナルの関係を示す蛍光シグナル分布である。
【図５】図５は、各増強角の蛍光シグナル分布において、φ0±θの際の蛍光シグナルの和の示す蛍光シグナル和分布である。
【図６】図６は、図５の蛍光シグナル和分布を１／最大値で規格化した補正係数分布である。
【図７】図７は、ＳＰＦＳ装置１０による検体検出測定における光学ユニットの動作を説明するための模式図である。
【図８】図８は、本発明の光学式検体検出装置の一態様であるＳＰＦＳ装置の別の実施例における光学ユニットの概略を模式的に示す概略図である。
【図９】図９は、シャッターユニット自体を液晶基板とした場合の構成を説明するための概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
図１は、本発明の光学式検体検出装置の一態様であるＳＰＦＳ装置の概略を模式的に示す概略図、図２は、図１のＳＰＦＳ装置における光学ユニットを模式的に示す模式図である。
【００１９】
この実施例のＳＰＦＳ装置１０は、鉛直断面形状が略台形であるプリズム形状の誘電体部材１２と、この誘電体部材１２の水平な上面１２ａに形成された金属薄膜１４とからなるセンサーチップ１６を備えており、このセンサーチップ１６は、ＳＰＦＳ装置１０のセンサーチップ装填部１８に装填されている。
【００２０】
なお、センサーチップ１６の金属薄膜１４上には、蛍光物質で標識されたアナライトを捕捉するための固相膜４８と、この固相膜４８上にアナライトを含有する検体液を導入するための反応空間形成部材５０とが設けられている。
【００２１】
固相膜４８は、アナライトを捕捉するためのリガンドが固定化されたものであって、例えば、ＳＡＭ（Self-Assembled Monolayer：自己組織化単分子膜）及びＳＡＭ上に形成された固相化層によって構成することができる。
【００２２】
なお、固相化層としては、例えば、グルコース，カルボキシメチル化グルコース，ならびにビニルエステル類，アクリル酸エステル類，メタクリル酸エステル類，オレフィン類，スチレン類，クロトン酸エステル類，イタコン酸ジエステル類，マレイン酸ジエステル類，フマル酸ジエステル類，アリル化合物類，ビニルエーテル類およびビニルケトン類それぞれに包含される単量体からなる群より選択される少なくとも１種の単量体から構成される高分子を含むことが好ましく、デキストランおよびデキストラン誘導体などの親水性高分子ならびにビニルエステル類，アクリル酸エステル類，メタクリル酸エステル類，オレフィン類，スチレン類，クロトン酸エステル類，イタコン酸ジエステル類，マレイン酸ジエステル類，フマル酸ジエステル類，アリル化合物類，ビニルエーテル類およびビニルケトン類それぞれに包含される疎水性単量体から構成される疎水性高分子を含むことがより好ましく、カルボキシメチルデキストラン（ＣＭＤ）などのデキストランが生体親和性、非特異的な吸着反応の抑制性、高い親水性の観点から特に好適である。
【００２３】
また、反応空間形成部材５０としては、検体液を一時的に貯留するためのウェル部材５１や、検体液を固相膜４８の反応エリア４８ａに対して循環させることができる流路部材５２などを用いることができる。
【００２４】
ウェル部材５１は、図３（ａ）に示すように、固相膜４８の反応エリア４８ａを囲繞するように反応エリア４８ａの壁を構成し、反応空間５４を形成するための部材である。
この反応空間５４に、例えば、ピペットなどを用いて検体液を注入することによって、検体液中のアナライトと固相膜４８とが反応して、固相膜４８にアナライトが捕捉されることになる。
【００２５】
また、流路部材５２は、図３（ｂ）に示すように、誘電体部材１２と流路部材５２とによって流路５６を形成し、検体液が反応エリア４８ａに対して循環するように構成するための部材である。
【００２６】
すなわち、流路５６内の反応エリア４８ａ上が反応空間５４となっており、この反応空間５４に検体液を流通させることによって、検体液中のアナライトと固相膜４８とが反応して、固相膜４８にアナライトが捕捉されることになる。
【００２７】
なお、流路５６に検体液を流通させる方法としては、特に限定されるものではないが、流路５６の両端部５６ａ，５６ｂにポンプ（図示せず）を接続して、検体液を一方向に循環させてもよいし、流路５６の端部５６ａからピペットを用いて検体液を注入するとともに、ピペットによって検体液を吸排することによって、反応エリア４８ａに対して検体液を往復移動させてもよい。
【００２８】
特に、反応エリア４８ａに対して検体液を往復移動させることによって、少量の検体液であっても、アナライトと固相膜４８との反応効率が高くなり、アナライトの検出精度を向上させることができる。
【００２９】
また、このような反応空間形成部材５０（ウェル部材５１、流路部材５２）の材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、ガラス、セラミックスなどの各種の無機物、天然ポリマー、合成ポリマーなどを用いることができる。
【００３０】
なお、流路部材５２のように反応エリア４８ａを反応空間形成部材５０によって覆う場合には、後述する光検出手段４０によって蛍光３８を観測可能なように、光学的に透明な材料を用いる必要がある。
【００３１】
なお、このような検体液としては、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。
【００３２】
また、検体液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。
【００３３】
また、アナライトを蛍光物質により標識する方法としては、特に限定されるものではないが、反応空間形成部材５０内にアナライトを含有する検体液を注入してアナライトを固相膜４８に捕捉させた後、アナライトと特異的に吸着する標識用抗体及びこの標識用抗体と特異的に吸着する蛍光物質を反応空間形成部材５０内に順次注入することにより行うことができる。
【００３４】
なお、蛍光物質としては、所定の励起光を照射するか、または電界効果を利用することで励起し、蛍光を発する物質であれば、特に限定されない。本明細書において、「蛍光」とは、燐光などの各種の発光も含まれる。
【００３５】
また、誘電体部材１２の上方には、金属薄膜１４上に発生した表面プラズモン光（疎密波）により励起された蛍光物質により発光される蛍光３８の強度を測定するための光検出手段４０が設けられている。
【００３６】
光検出手段４０としては、特に限定されるものではないが、例えば、超高感度の光電子倍増管や、多点計測が可能なＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ、ＡＰＤ（Avalanche PhotoDiode）などを用いることができる。
【００３７】
なお、光検出手段４０は、演算手段３０に接続されており、後述するように光検出手段４０において測定された発光シグナル（本実施例においては、「蛍光シグナル」とも言う）が演算手段３０に送信されるように構成されている。
【００３８】
また、誘電体部材１２と光検出手段４０との間には、光を効率よく集光するための集光部材４４と、蛍光３８のみを選択的に透過するように形成された波長選択機能部材４６が設けられている。
【００３９】
集光部材４４としては、光検出手段４０に蛍光を効率よく集光することを目的とするものであれば、任意の集光系でよい。簡易な集光系としては、例えば、顕微鏡などで使用されている市販の対物レンズを転用してもよい。対物レンズの倍率としては、１０〜１００倍が好ましい。
【００４０】
また、波長選択機能部材４６としては、光学フィルタ、カットフィルタなどを用いることができる。
光学フィルタとしては、減光（ＮＤ）フィルタ、ダイアフラムレンズなどが挙げられる。さらに、カットフィルタとしては、外光（装置外の照明光）、励起光（励起光の透過成分）、迷光（各所での励起光の散乱成分）、プラズモンの散乱光（励起光を起源とし、センサーチップ表面上の構造体または付着物などの影響で発生する散乱光）、酸素蛍光基質の自家蛍光などの各種ノイズ光を除去するフィルタであって、例えば、干渉フィルタ、色フィルタなどが挙げられる。
【００４１】
また、誘電体部材１２の下方の一方の側面１２ｂの側には、図１に示すように、投光ユニット２０と、投光ユニット２０から照射される光を一部だけ通過させるシャッターユニット２２と、シャッターユニット２２を通過した光を集光するための集光レンズ２３とを含む光学ユニット３４と、集光された励起光２６を平行光束とするためのコリメートレンズ２４とが設けられている。
【００４２】
投光ユニット２０は、例えば、ＬＤ（Laser Diode：レーザーダイオード）やＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）、ＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプ（高輝度放電ランプ）などからなる光源２７と、光源２７から照射された光を平行光束とするコリメートレンズ２８を含んで構成されている。
【００４３】
また、シャッターユニット２２は、所定位置において、所定の光束径の励起光を通過させるシャッター孔を開閉可能なように構成されていればよく、本実施例においては、所定の間隔だけ離間して形成されたシャッター孔２２ａ，２２ｂ及びシャッター孔２２ａ，２２ｂを覆うように設けられたシャッター２２ｃ，２２ｄを備えている。
【００４４】
なお、シャッター２２ｃ，２２ｄとしては、特に限定されるものではないが、例えば、メカシャッター、電子シャッター、液晶シャッターなどを用いることができる。
また、シャッター孔としては３つ以上設けられていても構わないが、２つのシャッター孔とすることが好ましい。
【００４５】
また、シャッター孔２２ａ，２２ｂは、所定の径を有する略円形状の孔であり、シャッター孔２２ａ，２２ｂを通過した励起光２６は、所定の光束径で金属薄膜１４表面に照射されることになる。
【００４６】
なお、シャッター孔２２ａ，２２ｂの直径ωは、下記式１によって求められる大きさとすることが好ましい。
【００４７】
【数１】
2015076036.tif 000003
このように構成された光学ユニット３４は、図２に示すように、投光ユニット２０から照射された平行光束の光軸に対して、±θの傾斜角で励起光２６が照射されることになる。ここでθは、下記式２を満たすことが好ましい。
【００４８】
【数２】
2015076036.tif 000004
ここで、増強角変動幅p-pとしては、事前に複数のセンサーチップ１６をサンプルとして測定した場合の増強角の最大値と最小値との差分値を用いることができる。なお、増強角の変動が、センサーチップ１６の各構成部材の屈折率変動やアナライトの種類などに影響することを鑑みれば、θ＝３°とすることが妥当である。
【００４９】
なお、光学ユニット３４は、励起光２６を照射する位置、すなわち、金属薄膜１４表面に照射される入射角を変化可能なように構成されるとともに、照射する励起光２６が切替可能に構成されていれば、この実施例の構成に限定されるものではない。
【００５０】
また、演算手段３０は、記憶手段３２を備えており、事前に算出された補正係数分布Ｋ（φ）及び増強角算出用計量線が記憶されている。
補正係数分布Ｋ（φ）は以下のようにして求めることができる。
【００５１】
まず、図４に示すように、増強角がそれぞれ異なるセンサーチップ１６における蛍光シグナル分布を計算もしくは測定することによって求める。図４に示す例では、増強角が、φ-2、φ-1、φ0、φ1、φ2の５種類の場合について、励起光の照射角と蛍光シグナルの関係である蛍光シグナル分布を求めている。
【００５２】
次いで、各蛍光シグナル分布においてφ0±θの際の蛍光シグナルＳn（φ0＋θ）及びＳn（φ0−θ）を算出する（ｎ＝−２、−１、０、１、２）。そして、蛍光シグナルＳn（φ0＋θ）とＳn（φ0−θ）を加算することによって、図５に示すように、蛍光シグナル和分布を算出する。
【００５３】
そして、この蛍光シグナル和分布を１／最大値で規格化することにより、図６に示すように、補正係数分布Ｋ（φ）を求めることができる。
【００５４】
また、増強角算出用計量線は、下記式３または４のように、蛍光シグナルＳn（φ0＋θ）とＳn（φ0−θ）のシグナルコントラストＣやシグナル比Ｆを計算し、増強角φnとの関係を示すデータである。
【００５５】
【数３】
2015076036.tif 000005
【００５６】
【数４】
2015076036.tif 000006
このようにシグナルコントラストｃやシグナル比ｆを用いることによって、２つの励起光に基づく蛍光シグナルから、増強角φを算出することができる。
【００５７】
このように構成される本実施例のＳＰＦＳ装置１０では、以下のようにして検体検出測定を行うことができる。なお、本明細書において「検体検出測定」とは、アナライトの有無の検出と、アナライトの量の測定の両方の意味を含んでいる。
図７は、ＳＰＦＳ装置１０による検体検出測定における光学ユニット３４の動作を説明するための模式図である。
【００５８】
まず、図７（ａ）に示すように、シャッター２２ｃを開、シャッター２２ｄを閉とした状態で、投光ユニット２０から励起光２６を照射する。これにより、シャッター孔２２ａを通過した励起光２６が、＋θの傾斜角で金属薄膜１４表面に照射されることになる。
【００５９】
この状態で、光検出手段４０によって、アナライトを標識する蛍光物質から発生する蛍光３８の光強度を測定し、これを蛍光シグナルＳ（＋θ）とする。
【００６０】
次いで、図７（ｂ）に示すように、シャッター２２ｃを閉、シャッター２２ｄを開と下状態で、投光ユニット２０から励起光２６を照射する。これにより、シャッター孔２２ｂを通過した励起光２６が、−θの傾斜角で金属薄膜１４表面に照射されることになる。
【００６１】
この状態で、光検出手段４０によって、アナライトを標識する蛍光物質から発生する蛍光３８の光強度を測定し、これを蛍光シグナルＳ（−θ）とする。
【００６２】
そして、演算手段３０において、得られた蛍光シグナルＳ（＋θ）、Ｓ（−θ）及び増強角算出用検量線を用いて、増強角φを算出する。
次いで、演算手段３０において、補正係数分布Ｋ（φ）と増強角φとから、補正係数Ｋを算出する。
【００６３】
そして、演算手段３０において、蛍光シグナルＳ（＋θ）とＳ（−θ）の和と補正係数Ｋとを積算することによって、増強角φの時の蛍光シグナル補正値Ｓ（φ）を算出する。
この算出された蛍光シグナル補正値Ｓ（φ）と、事前に求められた蛍光シグナルとアナライトの量の関係を示す検量線とから、アナライトの量を算出することができる。
【００６４】
図８は、本発明の光学式検体検出装置の一態様であるＳＰＦＳ装置の別の実施例における光学ユニット３４の概略を模式的に示す概略図である。
この実施例のＳＰＦＳ装置１０は、図１，２に示したＳＰＦＳ装置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、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
上述した実施例のＳＰＦＳ装置１０では、シャッターユニット２２を用いて、照射する励起光の切り替えを行っていたが、この実施例では、複数の投光ユニット２０を備え、この投光ユニット２０を切り替えて動作させることによって、照射する励起光の切り替えを行っている。
【００６６】
このように構成した場合であっても、上述した実施例と同様に、複数の蛍光シグナルに基づいて、増強角φにおける蛍光シグナル補正値を算出し、アナライトの量を算出することができる。
【００６７】
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２つの励起光に基づいて検体検出測定を行っているが、３つ以上の励起光を用いて検体検出測定を行うことも可能である。
【００６８】
例えば、３つの励起光の金属薄膜表面に対する入射角がそれぞれθ1、θ2、θ3である場合、蛍光シグナルＳ（θ1）とＳ（θ2）の和に基づき検体検出測定を行うとともに、蛍光シグナルＳ（θ2）とＳ（θ3）の和に基づき検体検出測定を行う。
【００６９】
すなわち、隣接する２つの励起光を用いて上述する検体検出測定と同様に形態検出測定を行うことになる。この場合、隣接する２つの励起光毎に補正係数分布Ｋ（θ）が異なるため、それぞれ事前に求めておき、演算手段３０の記憶手段３２に記憶しておく。
【００７０】
このように３つ以上の励起光を用いて検体検出測定を行うことにより、増強角変動幅p-pの許容範囲を拡大することができたり、隣接する２つの励起光の間隔を狭めることで蛍光シグナル和、すなわち検体検出に用いるシグナルを大きくすることができ、アナライトが極微量であったとしても、精度良く検出することができる。
【００７１】
また、上記実施例では、シャッターユニット２２として、シャッター孔２２ａ，２２ｂを覆うようにシャッター２２ｃ，２２ｄを備えた構成としているが、図９に示すように、シャッターユニット２２自体を液晶基板とし、液晶基板の液晶配向を部分的に変化させ、光を透過させるシャッター孔２２ａとすることもできる。
【００７２】
この場合、液晶基板であるシャッターユニット２２の任意の箇所の液晶配向を変化させて、励起光２６を通過させることができるため、アナライトの種類などに応じてθを変更する場合にも容易に対応可能とすることができる。
【００７３】
このように本発明の光学式検体検出装置は、上記実施例に限定されず、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】
【００７４】
本発明は、例えば、表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ）を用いた、血液検査などの臨床試験のような、高精度の検出が要求される分野において、検体検出を高精度かつ迅速に行うことができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０      装置
１２      誘電体部材
１２ａ    上面
１２ｂ    側面
１４      金属薄膜
１６      センサーチップ
１８      センサーチップ装填部
２０      投光ユニット
２２      シャッターユニット
２２ａ    シャッター孔
２２ｂ    シャッター孔
２２ｃ    シャッター
２２ｄ    シャッター
２３      集光レンズ
２４      コリメートレンズ
２６      励起光
２７      光源
２８      コリメートレンズ
３０      演算手段
３２      記憶手段
３４      光学ユニット
３８      蛍光
４０      光検出手段
４４      集光部材
４６      波長選択機能部材
４８      固相膜
４８ａ    反応エリア
５０      反応空間形成部材
５１      ウェル部材
５２      流路部材
５４      反応空間
５６      流路
５６ａ    端部
５６ｂ    端部
【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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【国際調査報告】
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