(57)【要約】【課題】表面プラズモン共鳴現象を利用して被測定試料の屈折率、濃度、抗体・抗原反応を検出する。【解決手段】ガラス棒２と、ガラス棒の第１片端面２ａに配置された金属反射鏡４と、ガラス棒２の第１片端面２ａ近傍の外周部に形成された金属層３と、ガラス棒２の中間部に配置され、ガラス棒２を被覆する被覆用樹脂層５ａと、被覆用樹脂層５ａ上に配置され、ガラス棒２を把持可能にするホルダ５ｂとを備え、ガラス棒２の屈折率をｎ１とし、被覆用樹脂層５ａの屈折率をｎ２として、ｎ１はｎ２より大きく、０．１０＜(ｎ１2−ｎ２2)1/2＜０．８０であるセンサプローブ、センサプローブ保持具およびセンサ計測システム。【選択図】図１
2008241317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面プラズモン共鳴現象により物質間相互作用を検出するセンサプローブであって、
ガラス棒と、
前記ガラス棒の第１片端面に配置された金属反射鏡と、
前記ガラス棒の前記第１片端の外周部に形成された金属層と、
前記ガラス棒の中間部に配置され、前記ガラス棒を被覆する被覆用樹脂層と、
前記ガラス棒を被覆する被覆用樹脂層上に配置され、前記ガラス棒を把持可能にするホルダとを備え、
前記ガラス棒の屈折率をｎ１とし、前記被覆用樹脂層の屈折率をｎ２として、ｎ１はｎ２より大きく、０．１０＜(ｎ１2−ｎ２2)1/2＜０．８０であることを特徴とするセンサプローブ。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサプローブにおいて、
前記金属層は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇの合金、Ａｕの合金のいずれかで形成されることを特徴とするセンサプローブ。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサプローブにおいて、
前記金属層は、薄いＣｒ層を下地層として、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇの合金、Ａｕの合金のいずれかで形成されることを特徴とするセンサプローブ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のセンサプローブにおいて、
前記金属反射鏡は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇの表面にＡｕを形成した２層構造、Ａｌの表面にＡｕを形成した２層構造のいずれかで形成されることを特徴とするセンサプローブ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のセンサプローブにおいて、
前記ガラス棒は、石英系ガラス、光学ガラス、若しくは、光学ポリマーのいずれかにより形成されることを特徴とするセンサプローブ。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサプローブにおいて、
前記光学ポリマーは、アクリル系ポリマー，エポキシ系ポリマー，ポリイミド系ポリマー，ポリシラン系ポリマー，珪素系ポリマーのいずれかであることを特徴とするセンサプローブ。 
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のセンサプローブにおいて、
前記被覆用樹脂層は、ＵＶ硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱収縮性樹脂のいずれかであることを特徴とするセンサプローブ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のセンサプローブにおいて、
前記金属層上に形成され，特定の物質と相互作用する反応物質を含む反応層を更に備えることを特徴とするセンサプローブ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のセンサプローブを挿入可能な保持円筒と、
前記保持円筒の内壁を被覆する保持用樹脂層と、
前記保持円筒を保持する保持具と、
前記保持具内に配置され、前記センサプローブの脱着機構と
を備えることを特徴とするセンサプローブ保持具。
【請求項１０】
請求項９に記載のセンサプローブ保持具において、
前記保持用樹脂層は、ＵＶ硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱収縮性樹脂のいずれかであることを特徴とするセンサプローブ保持具。
【請求項１１】
請求項９に記載のセンサプローブ保持具において、
前記脱着機構は、脱着ピンとばねを備えることを特徴とするセンサプローブ保持具。
【請求項１２】
表面プラズモン共鳴現象を応用して物質間相互作用を検出するセンサ計測システムであって、
表面プラズモン共鳴現象により物質間相互作用を検出する請求項１乃至８のいずれかに記載のセンサプローブと、
前記センサプローブを保持する請求項９乃至１１のいずれかに記載のセンサプローブ保持具と、
前記センサプローブに光を入射する光源と、
前記光源からの入射光を、前記センサプローブに伝搬し、前記センサプローブからの反射光を光検出器まで伝搬する光カプラと、
前記反射光を検出する光検出器と
を備えることを特徴とするセンサ計測システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のセンサ計測システムにおいて、
前記光カプラは、溶融型ファイバカプラにより構成されたことを特徴とするセンサ計測システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載のセンサ計測システムにおいて、
前記光カプラは、フィルタ型ファイバカプラにより構成されたことを特徴とするセンサ計測システム。
【請求項１５】
請求項１２に記載のセンサ計測システムにおいて、
前記光カプラは、導波路型ファイバカプラにより構成されたことを特徴とするセンサ計測システム。
【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現象を利用して被測定試料の屈折率、濃度、たんぱく質，抗体・抗原反応などを検出できるセンサプローブ、センサプローブ保持具およびセンサ計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）現象とは、誘電体表面に厚さ数１０ｎｍの金属薄膜を形成した誘電体内に白色光を入射した場合において、特定の入射角或は特定の波長の光が生じさせるエバネッセント波が金属薄膜表面の電子振動と共鳴する現象である。このときに、この特定の入射角或は特定の波長の反射光は減衰する。
【０００３】
このＳＰＲ現象を応用して物質の屈折率を測定するセンサが開発されており、その一つとして、光ファイバを用いたものがある。この光ファイバセンサは、光ファイバの先端のグラッド層を除去し、むき出しになった光ファイバコアの表面に金属薄膜を形成し、さらにこの金属薄膜上に特定の物質と相互作用する物質、例えば抗体・抗原などを結合させたものであり、この抗体・抗原と被検出物の試料中の抗原・抗体との結合に伴う共鳴波長の変化或いは光減衰量の変化を検出することによって、試料中の抗原・抗体の検出及び濃度などの測定ができる。このような光ファイバセンサとしては、従来、例えば、以下のものが開示されている（例えば、特許文献１乃至３参照。）。
【特許文献１】特許第２９３８９７３号公報
【特許文献２】特許第３５９２０６５号公報
【特許文献２】特開２００５−１２１４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の光ファイバセンサは、高価な特殊光ファイバが必要であり、光ファイバのクラッド・被覆の除去や光ファイバ端面の切断研磨などの取り扱いも難しく、安価で大量に製造することが困難のため普及されていない。
【０００５】
近年、微量な試料中に微量ずつ含まれる多品種の物質を測定するために、光ファイバセンサの小型化及び低価格化の要求が高まっている。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みて為されたものであり、安価、かつ簡易に脱着でき、表面プラズモン共鳴現象を利用して被測定試料の屈折率、濃度、たんぱく質，抗体・抗原反応などを検出できるセンサプローブ、センサプローブ保持具およびセンサ計測システム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】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の請求項１に記載のセンサプローブは、表面プラズモン共鳴現象により物質間相互作用を検出するセンサプローブであって、ガラス棒と、前記ガラス棒の第１片端面に配置された金属反射鏡と、前記ガラス棒の前記第１片端の外周部に形成された金属層と、前記ガラス棒の中間部に配置され、前記ガラス棒を被覆する被覆用樹脂層と、前記ガラス棒を被覆する被覆用樹脂層上に配置され、前記ガラス棒を把持可能にするホルダとを備え、前記ガラス棒の屈折率をｎ１とし、前記被覆用樹脂層の屈折率をｎ２として、ｎ１はｎ２より大きく、０．１０＜(ｎ１2−ｎ２2)1/2＜０．８０であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に記載のセンサプローブは、請求項１に記載のセンサプローブにおいて、前記金属層は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇの合金、Ａｕの合金のいずれかで形成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に記載のセンサプローブは、請求項１に記載のセンサプローブにおいて、前記金属層は、薄いＣｒ層を下地層として、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇの合金、Ａｕの合金のいずれかで形成されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に記載のセンサプローブは、請求項１乃至３のいずれかに記載のセンサプローブにおいて、前記金属反射膜は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇの表面にＡｕを形成した２層構造、Ａｌの表面にＡｕを形成した２層構造のいずれかで形成されることを特徴とする。本発明の請求項５に記載のセンサプローブは、請求項１乃至４のいずれかに記載のセンサプローブにおいて、前記ガラス棒は、石英系ガラス、光学ガラス、若しくは、光学ポリマーのいずれかにより形成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項６に記載のセンサプローブは、請求項５に記載のセンサプローブにおいて、前記光学ポリマーは、アクリル系ポリマー，エポキシ系ポリマー，ポリイミド系ポリマー，ポリシラン系ポリマー，珪素系ポリマーのいずれかであることを特徴とする。 
発明の請求項７に記載のセンサプローブは、請求項１乃至６のいずれかに記載のセンサプローブにおいて、前記被覆用樹脂層は、ＵＶ硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱収縮性樹脂のいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項８に記載のセンサプローブは、請求項１乃至７のいずれかに記載のセンサプローブにおいて、前記金属層上に形成され，特定の物質と相互作用する反応物質を含む反応層を更に備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項９に記載のセンサプローブ保持具は、請求項１乃至８のいずれかに記載のセンサプローブを挿入可能な保持円筒と、前記保持円筒の内壁を被覆する保持用樹脂層と、前記保持円筒を保持する保持具と、前記保持具内に配置され、前記センサプローブの脱着機構とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項１０に記載のセンサプローブ保持具は、請求項９に記載のセンサプローブ保持具において、前記保持用樹脂層は、ＵＶ硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱収縮性樹脂のいずれかであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項１１に記載のセンサプローブ保持具は、請求項９に記載のセンサプローブ保持具において、前記脱着機構は、脱着ピンとばねを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項１２に記載のセンサ計測システムは、表面プラズモン共鳴現象を応用して物質間相互作用を検出するセンサ計測システムであって、表面プラズモン共鳴現象により物質間相互作用を検出する請求項１乃至８のいずれかに記載のセンサプローブと、前記センサプローブを保持する請求項９乃至１１のいずれかに記載のセンサプローブ保持具と、前記センサプローブに光を入射する光源と、前記光源からの入射光を、前記センサプローブに伝搬し、前記センサプローブからの反射光を光検出器まで伝搬する光カプラと、前記反射光を検出する光検出器とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項１３に記載のセンサ計測システムは、請求項１２に記載のセンサ計測システムにおいて、前記光カプラは、溶融型ファイバカプラにより構成されたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項１４に記載のセンサ計測システムは、請求項１２に記載のセンサ計測システムにおいて、前記光カプラは、フィルタ型ファイバカプラにより構成されたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項１５に記載のセンサ計測システムは、請求項１２に記載のセンサ計測システムにおいて、前記光カプラは、導波路型ファイバカプラにより構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のセンサプローブ、センサプローブ保持具およびセンサ計測システムによれば、安価、かつ簡易に脱着でき、表面プラズモン共鳴現象を利用して被測定試料の屈折率、濃度、たんぱく質，抗体・抗原反応などを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００２２】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２３】
[第１の実施の形態]
（センサプローブ）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るセンサプローブの模式的断面構造を示す。
【００２４】
本発明の第１の実施の形態に係るセンサプローブは、図１に示すように、表面プラズモン共鳴現象により物質間相互作用を検出するセンサプローブ１であって、ガラス棒２と、ガラス棒２の第１片端面２ａに配置された金属反射鏡４と、ガラス棒２の第１片端面２ａ近傍の外周部に形成された金属層３と、ガラス棒２の中間部に配置され、ガラス棒２を被覆する被覆用樹脂層５ａと、ガラス棒２を被覆する被覆用樹脂層５ａ上に配置され、ガラス棒２を把持可能にするホルダ５ｂとを備える。
【００２５】
金属層３は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇの合金、Ａｕの合金のいずれかで形成されていることを特徴とする。
【００２６】
ガラス棒２との密着性を良好にするために、薄いＣｒ層を下地層として用いてもよい。
【００２７】
薄いＣｒ層を用いる場合には、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇの合金、Ａｕの合金、のいずれかで形成された金属層３の下地層としてＣｒ層を形成する。なお、金属層３には、上述の通り、Ｃｒを下地に付けてもよいが、プラズモン共鳴にあまり適さないので、極力薄く付けることが重要である。
【００２８】
これらの金属層３は、単層として積層形成させてもよく、或いは、組み合わせて多層膜として堆積させても良い。
【００２９】
金属反射鏡４は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇの表面にＡｕを形成した２層構造、Ａｌの表面にＡｕを形成した２層構造のいずれかで形成されることを特徴とする。ＡｇやＡｌは空気中で容易に酸化され易いため、Ａｇの表面にＡｕを形成した２層構造、或いはＡｌの表面にＡｕを形成した２層構造を採用する利点がある。尚、ガラス棒２の表面に金属層３および金属反射鏡４を堆積させる堆積方法は、蒸着法、スパッタリング法、メッキ法などが挙げられる。
【００３０】
金属層３で表面プラズモン共鳴が励起しやすいためには、金属層３の膜厚は１５−９０ｎｍにすることが好ましく、４０−６０ｎｍは最適である。
【００３１】
一例として、ガラス棒２の第１片端面２ａの外周部にＡｕからなる金属層３の膜厚を５０ｎｍにすることができる。
【００３２】
金属反射鏡４は安定な反射率を得るために、膜厚は１００ｎｍ−２５００ｎｍにすることは好ましい。一例として、Ａｇ／Ａｕの２層薄膜構造を採用し、金属反射鏡４の膜厚を５５０ｎｍにすることができる。
【００３３】
また、ガラス棒２の屈折率をｎ１とし、被覆用樹脂層５ａの屈折率をｎ２として、ｎ１はｎ２より大きく、０．１０＜(ｎ１2−ｎ２2)1/2＜０．８０であることを特徴とする。一例として、ｎ１を１．４７５とし、ｎ２を１．４２８として、(ｎ１2−ｎ２2)1/2は０．３７にすることができる。
【００３４】
このようなガラス棒２の屈折率ｎ１と被覆用樹脂層５ａの屈折率ｎ２との関係を採用することによって、ガラス棒２中に有効に光源からの光を入射することができる。すなわち、ガラス棒２は高ＮＡの材料であることが望ましい。
【００３５】
或いはまた、本発明の第１の実施の形態に係るセンサプローブにおいて、ガラス棒２は、石英系ガラス、光学ガラス、若しくは、光学ポリマーのいずれかにより形成されることを特徴とする。石英系ガラスは耐薬品性や環境安定性が優れ、光の伝搬損失が低いため最適である。
【００３６】
或いはまた、本発明の第１の実施の形態に係るセンサプローブにおいて、光学ポリマーは、アクリル系ポリマー，エポキシ系ポリマー，ポリイミド系ポリマー，ポリシラン系ポリマー，珪素系ポリマーのいずれかであることを特徴とする。 
或いはまた、本発明の第１の実施の形態に係るセンサプローブにおいて、被覆用樹脂層５ａは、ＵＶ硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱収縮性樹脂のいずれかであることを特徴とする。
【００３７】
ガラス棒２の第２片端面２ｂから例えば、光を入射すると、ガラス棒２と金属層３の境界面にエバネッセント波が発生し、同時に金属層３と反応層３ａの境界面に表面プラズモン波が発生し、エバネッセント波の波数と表面プラズモン波の波数が一致したとき共鳴現象として生じる。ガラス棒２に対して、特定の光を導波するために、不純物を添加して、屈折率を変化させてもよい。
【００３８】
また、ガラス棒の断面構造は、円形、楕円形、矩形のいずれであってもよい。円形とは、真円を含む実質的に加工・作成可能な円形であることを意味する。
【００３９】
ガラス棒２の材質中は、屈折率を一定に設定しなくてはいけない。
【００４０】
ガラス棒２の直径は、図３に示すセンサ計測システムに使用する光ファイバの直径に合わせて、５０μｍ−２０００μｍにすることが好ましく、特に２００μｍ−６００μｍにすることが最適である。
【００４１】
また、金属層３の長さＬ１は、５ｍｍ−８０ｍｍが好ましく、１０ｍｍ−２０ｍｍが最適である。これは金属層３の長さＬ１が長すぎると、作業上及び使用上の折れや欠けなどのトラブルを引き起こしやすくなり、逆に短すぎると、センサ感度が鈍くなるためである。
【００４２】
（変形例）
図５は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係るセンサプローブの模式的断面構造を示す。
【００４３】
本発明の第１の実施の形態の変形例に係るセンサプローブは、図５に示すように、金属層３上に形成され，特定の物質と相互作用する反応物質を含む反応層３ａを更に備えることを特徴とする。センサプローブ１の反応層３ａによる、表面プラズモン共鳴現象を利用して被測定試料の抗体・抗原反応などを検出することができる。その他の構成および特定される材料は、本発明の第１の実施の形態に係るセンサプローブと同様であるため、説明は省略する。
【００４４】
反応層３ａ上で抗原抗体反応が起こると、反応層３ａに付着した抗原などによって誘電率εが変化し、それに応じて共鳴角度も変化する。この変化を白色光などの連続光源を用いて測定すると、波長シフトとして観察することができる。
【００４５】
なお、本発明の第１の実施の形態およびその変形例に係るセンサプローブにおいては、センサプローブ１に主としてガラス棒２を適用したが、断面構造は真円を含む実質的に加工可能な円形に限られることはなく、楕円形、矩形であってもよい。表面プラズモン共鳴現象は、センサプローブ１の断面構造が、円形、楕円形、矩形等のいずれの形状の断面構造を有する場合であっても、同様に得られるからである。
【００４６】
本発明の第１の実施の形態およびその変形例に係るセンサプローブによれば、安価、かつ簡易に脱着でき、表面プラズモン共鳴現象を利用して被測定試料の屈折率、濃度、たんぱく質，抗体・抗原反応などを検出することができる。
【００４７】
[第２の実施の形態]
（センサプローブ保持具）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るセンサプローブ保持具の模式的断面構造図を示す。
【００４８】
本発明の第２の実施の形態に係るセンサプローブ保持具は、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るセンサプローブ１を挿入可能な保持円筒８ｂと、保持円筒８ｂの内壁を被覆する保持用樹脂層８ａと、保持円筒８ｂを保持する保持具７と、保持具７内に配置され、センサプローブ１の脱着機構９とを備えることを特徴とする。
【００４９】
本発明の第２の実施の形態に係るセンサプローブ保持具６において、保持用樹脂層８ａは、ＵＶ硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱収縮性樹脂のいずれかであることを特徴とする。
【００５０】
本発明の第２の実施の形態に係るセンサプローブ保持具６は、図２に示すように、保持具７と、保持用樹脂層８ａおよび保持円筒８ｂによって、ガラス棒２の光ファイバへの接続端面２ｂを保持する。また、脱着機構９は、ガラス棒２を所定部位で脱着固定する。
【００５１】
保持用樹脂層８ａは、例えば被覆用樹脂層５ａと同様に屈折率ｎ２を有し、ＵＶ硬化性樹脂や、熱硬化性樹脂などを用いて製作される。
【００５２】
また、保持円筒８ｂはステンレス、アルミなど金属を用いて製作される。
【００５３】
また、脱着機構９は、図２に示すように、脱着ピン９ａとバネ９ｂにより構成され、脱着ピン９ａはプラスチックや、アルミ、ステンレスなどの素材を用いて製作される。
【００５４】
センサプローブ保持具６は、センサプローブ１のガラス棒２の光ファイバへの接続端面２ｂを保持し、低損失で光ファイバ１３ｃ（図３）に接続できる。
【００５５】
センサプローブ保持具６により、光源１１からの入射光及びセンサプローブ１からの反射光を低損失で伝搬することができる。
【００５６】
本発明の第２の実施の形態に係るセンサプローブ保持具６によれば、第１の実施の形態に係るセンサプローブと組み合わせることによって、安価、かつ簡易に脱着でき、表面プラズモン共鳴現象を利用して被測定試料の屈折率、濃度、たんぱく質，抗体・抗原反応などを検出することができる。
【００５７】
[第３の実施の形態]
（センサ計測システム）
図３は、本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システム１０の模式的構成図を示す。また、図４は、本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システム１０を用い、被測定試料１４として精製水の屈折率の測定結果の一例を示す。
【００５８】
本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システム１０は、図３に示すように、表面プラズモン共鳴現象を応用して物質間相互作用を検出するセンサ計測システム１０であって、表面プラズモン共鳴現象により物質間相互作用を検出するセンサプローブ１と、センサプローブ１を保持するセンサプローブ保持具６と、センサプローブ１に光を入射する光源１１と、光源１１からの入射光を、センサプローブ１に伝搬し、センサプローブ１からの反射光を光検出器１２まで伝搬する光カプラ１３と、反射光を検出する光検出器１２とを備えることを特徴とする。
【００５９】
ガラス棒２からなるセンサプローブ１は、被測定試料１４、例えば、成分や濃度の異なる溶液中に、センサプローブ１の金属層３を浸漬し、センサプローブ１の入射光により金属層３で表面プラズモン共鳴が励起され、特定波長の反射光強度が強く減衰される。この減衰された光強度はセンサプローブ１の第１片端面２aに設けられた金属反射鏡４により反射され、光カプラ１３において伝搬し、光検出器１２でリアルタイムに測定される。
【００６０】
光源１１は、所定波長帯域の光源であり、安定した光を出射するものが望ましく、例えばハロゲンランプや、白色発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、レーザダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）及び波長掃引型ＬＤなどがレンズを介して光ファイバに結合されるものを用いることができる。波長としては、例えば、約２５０ｎｍ〜１３００ｎｍ程度の光を用いることができる。さらに、３５０ｎｍ〜１０５０ｎｍが好ましく、４００ｎｍ〜９００ｎｍが最適である。
【００６１】
光検出器１２は、光源１１から出射される光のうち少なくとも一つの波長帯域の光を検出するものであり、例えばフォトダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）や光パワーメータ、各種光分光器などを用いることができる。特に、光検出器１２として、光ファイバ型分光器を用いれば、センサプローブ１の検出光は各波長毎に光強度の変化や特定波長の光減衰量などをリアルタイムでモニタすることができる。
【００６２】
光検出器１２の電気信号データを解析用コンピュータに入力し信号処理すれば、反応物質と目的物質との相互作用に伴う到達光（金属層３上で反射された反射光）の変化をリアルタイムでモニタリングすることができる。すなわち、例えば、抗体を含む反応層３ａを形成したセンサプローブ１を、抗原を含む試料溶液中に浸漬した場合に、抗原と抗体との結合量の変化等を到達光量の経時的変化として解析用コンピュータ上に表示することができる。
【００６３】
光カプラ１３は、光源１１からの入射光をセンサプローブ１へ伝搬し、センサプローブ１からの反射光を光検出器１２に伝搬するものであり、所定波長帯域での伝搬損失の低いものが望ましい。
【００６４】
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システムにおいて、光カプラを溶融型ファイバカプラ１６により構成する例を示す。また、図７は、本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システムにおいて、光カプラをフィルタ型ファイバカプラ１７により構成する例を示す。図８は、本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システムにおいて、光カプラを導波路型ファイバカプラ１８により構成する例を示す。
【００６５】
本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システム１０において、光カプラは、図６に示すように、溶融型ファイバカプラ１６により構成されていてもよい。光源１１からの入射光は光ファイバ１３ａを介して溶融型ファイバカプラ１６に導かれ、溶融型ファイバカプラ１６を透過して、光ファイバ１３ｃを介してセンサプローブ１に入射される。センサプローブ１に入射した光は金属反射鏡４で反射されて、光ファイバ１３ｃに導かれ、溶融型ファイバカプラ１６を透過して、光ファイバ１３ｂに導かれ、光検出器１２に伝搬される。なお、光ファイバ１３ｄは参照光として用いる。
【００６６】
また、本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システム１０において、光カプラは、図７に示すように、フィルタ型ファイバカプラ１７により構成されていてもよい。光源１１からの入射光は光ファイバ１３ａを介してフィルタ型ファイバカプラ１７に導かれ、フィルタ型ファイバカプラ１７を透過して、光ファイバ１３ｃを介してセンサプローブ１に入射される。センサプローブ１に入射した光は金属反射鏡４で反射されて、光ファイバ１３ｃに導かれ、フィルタ型ファイバカプラ１７を透過して、光ファイバ１３ｂに導かれ、光検出器１２に伝搬される。フィルタ型ファイバカプラ１７は、図７に示すように、例えば、ロッドレンズなどのレンズ１９,２０と、フィルタ２１との組み合わせにより構成される。
【００６７】
また、本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システム１０において、光カプラは、図８に示すように、導波路型ファイバカプラ１８により構成されていてもよい。光源１１からの入射光は光ファイバ１３ａを介して導波路型ファイバカプラ１８に導かれ、導波路型ファイバカプラ１８を透過して、光ファイバ１３ｃを介してセンサプローブ１に入射される。センサプローブ１に入射した光は金属反射鏡４で反射されて、光ファイバ１３ｃに導かれ、導波路型ファイバカプラ１８を透過して、光ファイバ１３ｂに導かれ、光検出器１２に伝搬される。
【００６８】
本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システム１０においては、図３に示すように、センサプローブ１はプローブ保持具６を介して光ファイバ１３ｃに接続される。一方、光源１１の出射光は光ファイバ１３ａ、光カプラ１３、光ファイバ１３ｃの順に伝搬してセンサプローブ１に入射される。センサプローブ１に入射された光は、金属層３を介して被測定試料１４の物性・濃度などの情報を感知し、センサプローブ１のセンサ検出端面２ａに配置される金属反射鏡４より反射される。この反射光は、同じく光ファイバ１３ｃ、光カプラ１３、光ファイバ１３ｂの順に伝搬し、光検出器１２に到達し、光検出器１２において、リアルタイムに所定波長帯域の光強度変化が測定される。
【００６９】
つまり、被測定試料１４の濃度を測定する場合、センサプローブ１の金属層３を直接被測定試料１４に浸漬し、表面プラズモン共鳴された特定波長での反射光の強度変化を光検出器でリアルタイムにモニタすることができる。
【００７０】
図４に被測定試料サンプル測定の一例を示す。ここでは、被測定試料１４として、屈折率１．３３０の精製水を用いて測定したものである。
【００７１】
また、被測定試料１４は蛋白質や糖、抗体、抗原などを用いる場合、センサプローブ１の金属層３の表面に特定反応試薬をコーティングする必要があり、表面コーティングされた反応試薬と目的検出物質との相互作用に伴い、所定波長で表面プラズモン共鳴が発生し、反射光強度の変化をリアルタイムでモニタすることができる。
【００７２】
一例として、特定抗体を含む反応試薬層を金属層３の表面に形成し、反応層３ａ（図５）を設けたセンサプローブ１を、特定抗原を含む被測定試料溶液に浸漬した場合、特定抗体と抗原の結合が発生する。この特定抗体と抗原の結合量の変化は、反射光強度の経時変化として光検出器１２でリアルタイムに検出され、パソコンモニターで表示することができる。
【００７３】
また、特定抗体を含む反応層３ａを設けた金属層３を被測定試料溶液に浸漬したとき、波長毎に反射光強度を検出することで、試料溶液中にセンサプローブ１の反応層３ａに含まれる抗体との相互作用により含有する抗原物質の特定を行うことができる。
【００７４】
また、複数のセンサプローブ１及びプローブ保持具６を用いて、並列に設置した多チャネルセンサの同時測定も可能である。
【００７５】
本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システムによれば、第１の実施の形態に係るセンサプローブ１を第２の実施の形態に係るセンサプローブ保持具６と組み合わせることによって、安価、かつ簡易に脱着でき、表面プラズモン共鳴現象を利用して被測定試料の屈折率、濃度、たんぱく質，抗体・抗原反応などを検出することができる。
【００７６】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１乃至第３の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００７７】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るセンサプローブの模式的断面構造図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るセンサプローブ保持具の模式的断面構造図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システムの模式的構造図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システムを用い、被測定試料として精製水の屈折率の測定結果の一例を示す。
【図５】本発明の第１の実施の形態の変形例に係るセンサプローブの模式的断面構造図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システムにおいて、光カプラを溶融型ファイバカプラ１６により構成する例を示す図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システムにおいて、光カプラをフィルタ型ファイバカプラ１７により構成する例を示す図。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るセンサ計測システムにおいて、光カプラを導波路型ファイバカプラ１８により構成する例を示す図。
【符号の説明】
【００７９】
１…センサプローブ
２…ガラス棒
２ａ…第１片端面（センサ検出端面）
２ｂ…第２片端面（光ファイバへの接続端面）
３…金属層
３ａ…反応層
４…金属反射鏡
５ａ…被覆用樹脂層
５ｂ…ホルダ
６…センサプローブ保持具
７…保持具
８ａ…保持用樹脂層
８ｂ…保持円筒
９…脱着機構
９ａ…ピン
９ｂ…ばね
１０…センサ計測システム
１１…光源
１２…検出器
１３…光カプラ
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ…光ファイバ
１４…被測定試料
１６…溶融型ファイバカプラ
１７…フィルタ型ファイバカプラ
１８…導波路型ファイバカプラ
１９、２０…レンズ
２１…フィルタ
【図１】
2008241317.tif 000003
【図２】
2008241317.tif 000004
【図３】
2008241317.tif 000005
【図４】
2008241317.tif 000006
【図５】
2008241317.tif 000007
【図６】
2008241317.tif 000008
【図７】
2008241317.tif 000009
【図８】
2008241317.tif 000010