(57)【要約】【課題】感度および精度を高くすることが可能なセンシング方法を提供する。【解決手段】導波路基板２０１および光透過媒体２５０のいずれか一方から他方への光の伝播が、導電性微細構造体２０３を通過した場合に可能になるように、その一方から導電性微細構造体２０３に光が照射される。また、その照射された光のうち導電性微細構造体２０３を通って他方へ伝播した光のスペクトルが検出される。さらに、その検出されたスペクトルに基づいて、抗原の濃度を検出する。【選択図】図１Ａ
2008309629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的物質が付着可能な導電性構造体が表面に形成された導波路基板を、光透過媒体の中で用いて、前記標的物質に関する情報を検出するセンシング方法であって、
前記導波路基板および前記光透過媒体のいずれか一方から他方への光の伝播が、前記導電性構造体を通過した場合に可能となるように、前記一方から前記導電性構造体に前記光を照射する照射ステップと、
前記照射された光のうち前記導電性構造体を通って前記他方へ伝播した光のスペクトルを検出するスペクトル検出ステップと、
前記検出されたスペクトルに基づいて、前記標的物質に関する情報を検出する情報検出ステップと、を含むセンシング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のセンシング方法において、
前記導電性構造体が局在プラズモン共鳴を誘起しうる、センシング方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のセンシング方法において、
前記導波路基板は、誘電体で形成され、
前記導波路基板の屈折率は、前記光透過媒体の屈折率より高く、
前記照射ステップでは、光を、前記導波路基板の内部を全反射または略全反射させて導波させ、前記導波路基板から前記導電性構造体に照射する、センシング方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のセンシング方法において、
前記導波路基板は、誘電体で構成され、
前記導波路基板の屈折率は、前記光透過媒体の屈折率より低く、
前記照射ステップでは、光を、前記導波路基板の表面で全反射または略全反射するように、前記光透過媒体から前記導電性構造体に照射する、センシング方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載のセンシング方法において、
前記導波路基板は、フォトニック結晶で構成され、
前記照射ステップでは、光を、前記導波路基板の内部に閉じ込めて導波させ、前記導波路基板から前記導電性構造体に照射する、センシング方法。
【請求項６】
光透過媒体の中で用いられる、標的物質が付着可能な導電性構造体が表面に形成された導波路基板と、
前記導波路基板および前記光透過媒体のいずれか一方から他方への光の伝播が、前記導電性構造体を通過した場合に可能となるように、前記一方から前記導電性構造体に前記光を照射する光源と、
前記光源が照射した光のうち前記導電性構造体を通って前記他方へ伝播した光のスペクトルを検出するスペクトル検出部と、
前記スペクトル検出部が検出したスペクトルに基づいて、前記標的物質に関する情報を検出する情報検出部と、を含むセンシング装置。
3
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標的物質に関する情報を検出するセンシング方法およびセンシング装置に関し、特には、生体分子の濃度を検出するセンシング方法およびセンシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小な導電性構造体には局在プラズモン共鳴（ＬＳＰＲ：Localized Surface Plasmon Resonance）が誘起されることが知られている。以下、微小な導電性構造体を、導電性微細構造体と称し、局在プラズモン共鳴を、ＬＳＰＲと称する。
【０００３】
ＬＳＰＲでは、導電性微細構造体の周囲の誘電率により、ＬＳＰＲが発生するための共鳴条件が決まる。従って、導電性微細構造体の周囲の誘電率の変化を、共鳴条件の変化として検出することが可能である。
【０００４】
ＬＳＰＲの共鳴条件の変化は導電性微細構造体の周囲の誘電率の変化に敏感であるため、ＬＳＰＲをバイオセンサなどのセンシング装置に応用することで、高感度なセンシングが可能になる。このため、ＬＳＰＲは、医療、食品および環境等の分野への幅広い応用が期待されている。
【０００５】
例えば、導電性微細構造体の周囲で抗原抗体反応を起こすことで、その抗原抗体反応によって生成された抗原の濃度を検出することが可能になる。
【０００６】
このような技術は、非特許文献１に記載されている。この技術では、導電性微細構造体として平滑な基板上に形成された微小なＡｇ薄膜微粒子構造体を用いる。このＡｇ薄膜微粒子構造体の周囲が抗体で修飾されている状態と、その抗体にさらに抗原が結合している状態と、のＡｇ薄膜微粒子構造体による透過光または反射光のスペクトルに基づいて、抗原の濃度が検出される。
【０００７】
なお、このようなセンシングは、抗原の濃度だけでなく、酵素と基質の複合体やＤＮＡのハイブリダイゼーションによる相補的な塩基対形成などを検出できる。
【０００８】
以下、透過光のスペクトルから抗原の濃度を検出する透過型検出法を、図７を用いて説明する。
【０００９】
透過型検出法の場合、先ず、導電性微細構造体の周囲での抗原抗体反応による誘電率変化を、抗原抗体反応前後の導電性微細構造体による透過光のスペクトルのそれぞれのピークの差から検出する。ここで、透過光のスペクトルは、抗原抗体反応前では、図７ＡのＬＳＰＲ光学スペクトル（反応前）１０１であり、抗原抗体反応後では、ＬＳＰＲ光学スペクトル（反応後）１０２である。
【００１０】
そして、その抗原抗体反応前後でのＬＳＰＲの共鳴条件の変化から、抗原の濃度を検出する。
【００１１】
このときの計測系の概略は、図７Ｂに示す。
【００１２】
図７Ｂにおいて、導電性微細構造体１０３は、誘電体基板１０４に支持される。導電性微細構造体１０３の表面に抗体１０５が修飾され、検出素子１０６が形成される。検出素子１０６に照射光１０７が照射され、その照射光１０７の透過光１０８のスペクトルを検出し、そのスペクトルに基づいて抗原の濃度を検出する。
【非特許文献１】（NANO LETTERS ２００４年 Vol.４, No.６ １０２９-１０３４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
透過型検出法または反射型検出法を用いて、光学スペクトル信号を検出する場合、バックグラウンドノイズが大きくＳＮ比（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）が低かった。このため、感度および精度が低いという課題があった。
【００１４】
これは、透過型検出法または反射型検出法では、導電性微細構造体１０３と相互作用したときの光と、導電性微細構造体１０３と相互作用していない光とが混じるためである。導電性微細構造体１０３と相互作用していない光は、導電性微細構造体１０３に照射されずに、誘電体基板１０４を透過する光、または誘電体基板１０４で反射する光である。
【００１５】
本発明の目的は、感度および精度を高くすることが可能なセンシング方法およびセンシング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明によるセンシング方法は、標的物質が付着可能な導電性構造体が表面に形成された導波路基板を、光透過媒体の中で用いて、前記標的物質に関する情報を検出するセンシング方法であって、前記導波路基板および前記光透過媒体のいずれか一方から他方への光の伝播が、前記導電性構造体を通過した場合に可能となるように、前記一方から前記導電性構造体に前記光を照射する照射ステップと、前記照射された光のうち前記導電性構造体を通って前記他方へ伝播した光のスペクトルを検出するスペクトル検出ステップと、前記検出されたスペクトルに基づいて、前記標的物質に関する情報を検出する情報検出ステップと、を含む。
【００１７】
また、本発明によるセンシング装置は、光透過媒体の中で用いられる、標的物質が付着可能な導電性構造体が表面に形成された導波路基板と、前記導波路基板および前記光透過媒体のいずれか一方から他方への光の伝播が、前記導電性構造体を通過した場合に可能となるように、前記一方から前記導電性構造体に前記光を照射する光源と、前記光源が照射した光のうち前記導電性構造体を通って前記他方へ伝播した光のスペクトルを検出するスペクトル検出部と、前記スペクトル検出部が検出したスペクトルに基づいて、前記標的物質に関する情報を検出する情報検出部と、を含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、感度および精度を高くすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のセンシング方法およびセンシング装置について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号を付し、説明を省略することがある。また、以下の説明は、単なる一例であって、本発明を限定するものではない。
【００２０】
先ず、実施の形態を説明する。
【００２１】
本実施の形態では、ＬＳＰＲ（局在プラズモン共鳴）を誘起しうる導電性微細構造体による散乱光のスペクトルによって、標的物質に関する情報を検出するセンシング方法を説明する。
【００２２】
以下、図１を用いて、本実施の形態のセンシング方法を、抗原抗体反応による抗原の濃度の検出を例に説明する。この場合、標的物質は抗原となり、標的物質に関する情報は、抗原の濃度または存在となる。
【００２３】
図１Ａは、本実施の形態のセンシング方法を実現するための測定系を模式的に示した断面図である。図１Ｂは、本実施の形態のセンシング方法により検出されたスペクトルの一例を示した図である。図１Ｃは、透過型検出法により検出されたスペクトルの一例を示した図である。図１Ｄは、抗原抗体反応前後のスペクトルの変化の一例を示した図である。
【００２４】
先ず、抗原の濃度または存在を検出するための測定系を説明する。
【００２５】
測定系は、図１Ａで示したように、誘電体で構成された導波路基板２０１と、抗原抗体反応により抗原と結合する抗体２０２と、抗体２０２で修飾された導電性微細構造体２０３とを含む。また、導電性微細構造体２０３は、光を透過する媒体である光透過媒体２５０の中で用いられる。
【００２６】
導波路基板２０１の材質は、石英であるとする。なお、導波路基板２０１の材質は、石英に限らず、導電性微細構造体２０３に照射する光の波長域に対して透過率が高い誘電体であれば適宜変更可能である。
【００２７】
導電性微細構造体２０３は、微小な導電性構造体である。ここで、導電性微細構造体２０３の材質は、Ａｕであるとする。なお、導電性微細構造体２０３の材質は、導電性物質であればＡｕに限らず適宜変更可能が、ＬＳＰＲを誘起しうる材質であることが好ましい。特に、導電性微細構造体２０３の材質は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＡｌおよびＣｕなどの誘電損失が小さい金属が好ましい。しかしながら、導電性微細構造体２０３の材質は、その他の金属または半導体などでもよい。
【００２８】
導電性微細構造体２０３の構造は、ドットアレイとする。なお、導電性微細構造体２０３の構造は、ドットアレイに限らず適宜変更可能である。導電性微細構造体２０３の構造は、例えば、ホールアレイでもよいし、その他の微細構造でもよい。
【００２９】
導電性微細構造体２０３は、導波路基板２０１に支持されているとする。しかしながら、導電性微細構造体２０３は、導波路基板２０１の表面上に形成されていれば、導波路基板２０１に支持されていなくてもよい。
【００３０】
また、導電性微細構造体２０３には、抗原が付着可能である。具体的には、抗原抗体反応により、抗体２０２に抗原が付着することにより、導電性微細構造体２０３に抗原が付着する。
【００３１】
光透過媒体２５０は、例えば、リン酸緩衝液である。なお、光透過媒体２５０は、リン酸緩衝液に限らず適宜変更可能である。
【００３２】
次に、この測定系を用いて導電性微細構造体２０３による散乱光のスペクトルを検出するスペクトル検出方法を説明する。
【００３３】
本センシング方法では、導電性微細構造体２０３に装飾された抗体２０２で抗原抗体反応が生じる前後のそれぞれの、導電性微細構造体２０３による散乱光のスペクトルを比較する。
【００３４】
先ず、導波路基板２０１および光透過媒体２５０のいずれか一方から他方への光の伝播が、導電性微細構造体２０３を通過した場合に可能となるように、その一方から導電性微細構造体２０３に光を照射する。
【００３５】
具体的には、光を、導波路基板２０１および光透過媒体２５０の屈折率が高い方から、導波路基板２０１で全反射または略全反射するように、導電性微細構造体２０３に照射する。
【００３６】
以下、導波路基板２０１の屈折率は、光透過媒体２５０の屈性率より高いとする。この場合、照射される光は、導波光２０５となる。
【００３７】
導波光２０５は、導波路基板２０１の内部を全反射または略全反射して導波し、導波路基板２０１から導電性微細構造体２０３に照射する。
【００３８】
このとき、導波光２０５は、導電性微細構造体２０３を通過した場合に光透過媒体２５０に伝播する。
【００３９】
これは、以下のためである。つまり、導波光２０５は、導電性微細構造体２０３に照射されると、導電性微細構造体２０３と相互作用することにより、散乱光２０６が生じる。このとき、散乱光２０６は、光透過媒体２５０に伝播することが可能である。しかし、導波光２０５のうち導電性微細構造体２０３に照射されない光は、導波路基板２０１で全反射または略全反射して導波路基板２０１に伝播する。
【００４０】
次に、光のスペクトルを検出する光検出器で、光透過媒体２５０に伝播する散乱光２０６のスペクトルを検出する。このため、光検出器は、導電性微細構造体２０３と相互作用しない導波光２０５が検出されるのを軽減することが可能になる。つまり、検出されるスペクトルは、図１Ｂの光学スペクトル２０７のようになり、バックグラウンドノイズを、図７Ｂで示した測定系における透過検出法より低くすることが可能になる。したがって、ＳＮ比が向上する。
【００４１】
これに対して、図７で示した測定系における透過検出法の場合、光検出器が検出する光は、導電性微細構造体１０３と相互作用した光のスペクトルと、照射光１０７が導電性微細構造体１０３と相互作用していない光とが混在する。このため、光検出器が検出する光のスペクトルは、図２ｃの光学スペクトル２０８のようになり、バックグラウンドノイズ２０９のためにＳＮ比が低下する。
【００４２】
また、散乱光２０６のスペクトルは、導電性微細構造体２０３がＬＳＰＲを誘起しうる場合には特に、導電性微細構造体２０３周囲の誘電率に敏感に影響を受ける。
【００４３】
次に、その検出された散乱光２０６のスペクトルに基づいて、抗体２０２に付着する抗原の濃度が検出される。
【００４４】
具体的には、先ず、上記のスペクトル検出方法を用いて、抗原抗体反応前後のそれぞれの散乱光２０６のスペクトルを検出する。図２ｄの反応前光学スペクトル２１０は、抗原抗体反応前の散乱光２０６のスペクトルであり、反応後光学スペクトル２１１は、抗原抗体反応後の散乱光２０６のスペクトルである。
【００４５】
そして、抗原抗体反応前後のそれぞれの散乱光２０６のスペクトルのピークのシフト量を求め、そのシフト量に応じた抗原の濃度を検出する。
【００４６】
このとき、予め既知の抗原の濃度の試料を用いて、その濃度とシフト量との関係を、例えば、検量線として求めておく必要がある。シフト量に応じた抗原の濃度は、その関係を用いて検出される。
【００４７】
次に実施例を説明する。
【実施例１】
【００４８】
（センシング方法）
先ず、図２を用いて、本実施例のセンシング方法を実現するための測定系の構成方法を説明する。
【００４９】
図２（ａ）および図２（ｃ）は、本実施例のセンシング方法を実現するための測定系を模式的に示した断面図である。図２（ｂ）は、その測定系を模式的に示した上面図である。ここで、図２（ａ）では、導電性微細構造体２０３に抗体２０２が修飾されておらず、図２（ｃ）では、導電性微細構造体２０３に抗体２０２が修飾されている。
【００５０】
図２において、導波路基板２０１は、厚さ約０．５ｍｍの石英基盤とする。なお、導波路基板２０１の厚さは、０．５ｍｍに限らず適宜変更可能である。
【００５１】
また、導電性微細構造体２０３は、導波路基板２０１に支持された、厚さ約２０ｎｍのＡｕ薄膜である。なお、導電性微細構造体２０３の厚さは、２０ｎｍに限らず適宜変更可能である。
【００５２】
また、導電性微細構造体２０３は、一辺約２００ｎｍの正方形に形成される。さらに、導電性微細構造体２０３は、導波路基板２０１上に、約７０ｎｍ間隔で正方格子状に予め形成される。
【００５３】
ここで、導電性微細構造体２０３に抗体２０２を修飾する。
【００５４】
例えば、抗体２０２として抗ＡＦＰ（α―fetoprotein）抗体を用い、この抗ＡＦＰ抗体を導電性微細構造体２０３の表面に修飾（固定化）する場合、以下のように行う。
【００５５】
先ず、チオール基を有する１１-Mercaptoundecanoic acidのエタノール溶液をスポッタ等で導電性微細構造体２０３に滴下する。これにより、導電性微細構造体２０３の表面にカルボキシル基が露出される。
【００５６】
続いて、その表面にN-Hydroxysulfosuccinimide水溶液および１-Ethyl-３-[３-dimethylamino]propyl carbodiimide hydrochloride水溶液をスポッタ等で滴下する。これにより、導電性微細構造体２０３の表面に、スクシンイミド基が露出される。
【００５７】
そして、そのスクシンイミド基にストレプトアビジンを反応させ、導電性微細構造体２０３をストレプトアビジンで修飾する。その後、そのストレプトアビジンにビオチン化した抗ＡＦＰ抗体を結合化して、導電性微細構造体２０３に、抗ＡＦＰ抗体を修飾する。
【００５８】
この結果、導電性微細構造体２０３は、図２（ｃ）で示したように、抗体２０２で修飾された状態になる。
【００５９】
次に、図２で示した測定系を用いたセンシング方法を、図３を用いて説明する。
【００６０】
図３Ａは、図２で示した測定系を含む検出光学系を模式的に示した概略図である。図３Ｂは、この検出光学系により検出された散乱光のスペクトルを示した図である。
【００６１】
図３Ａにおいて、センシング装置は、導波路基板２０１と、導電性微細構造体２０３と、光源４０１と、光透過媒体２５０と、注入口４０２と、反応ウェル４０３と、排出口４０４と、基板４０５と、分光器４０６と、光検出器４０７とを含む。
【００６２】
光源４０１は、本実施例では、タングステンランプとする。なお、光源４０１は、タングステンランプに限らず、抗原の濃度を検出するのに適した波長域の光を照射する光源であれば適宜変更可能である。
【００６３】
また、光源４０１は、導波路基板２０１および光透過媒体２５０のいずれか一方から他方への光の伝播が、導電性微細構造体２０３を通過した場合に可能となるように、その一方から導電性微細構造体２０３に光を照射する。
【００６４】
具体的には、光源４０１は、光を、導波路基板２０１および光透過媒体２５０の屈折率が高い方から、導波路基板２０１で全反射または略全反射するように、導電性微細構造体２０３に照射する。
【００６５】
以下、導波路基板２０１屈折率は、光透過媒体２５０の屈性率より高いとする。このとき、光源４０１は、光を、導波路基板２０１の内部を全反射または略全反射して導波させ、導電性微細構造体２０３に照射する。
【００６６】
注入口４０２は、抗体２０２と抗原抗体反応する抗原を含む検体液およびレファレンス液や、ｐＨの変化を抑制するためのリン酸緩衝液を注入するための開口部である。
【００６７】
なお、検体液は、抗原の濃度が未知であり、レファレンス液は、抗原の濃度が既知である。また、本実施例では、抗体２０２は、抗ＡＦＰ抗体であり、抗原は、ＡＦＰであるとする。さらに、リン酸緩衝液は、光透過媒体２５０の一例である。
【００６８】
反応ウェル４０３は、注入口４０２に注入された検体液内の抗原を、抗体２０２と抗原抗体反応させるための層である。
【００６９】
排出口４０４は、注入口４０２に注入された検体液、レファレンス液およびリン酸緩衝液を排出するための開口部である。
【００７０】
基板４０５は、注入口４０２、反応ウェル４０３および排出口４０４を導波路基板２０１上に形成する。
【００７１】
分光器４０６は、光源４０１が照射した光のうち、導電性微細構造体２０３を通過した光を分光する。
【００７２】
光検出器４０７は、分光器４０６にて分光された光を、波長ごとに検出して、そのスペクトルを検出する。
【００７３】
以下、抗原抗体反応および光学スペクトルの検出法を説明する。
【００７４】
先ず、抗原としてＡＦＰを含む検体液を注入口４０２に注入し、抗体２０２にＡＦＰを抗原抗体反応させて、抗体２０２に抗原を結合させる。これにより、抗原が導電性微細構造体２０３に付着する。
【００７５】
その後、検体を排出口４０４から排出する。さらに、リン酸緩衝液を注入口４０２に注入し、反応ウェル４０３の内部を洗浄する。その洗浄したリン酸緩衝液を排出口４０４から排出し、新たに、反応ウェル４０３に、リン酸緩衝液を充填する。
【００７６】
次に、光源４０１は、光を導電性微細構造体２０３に照射する。このとき、光源４０１は、光を、導波路基板２０１の内部を全反射または略全反射して導波させ、導波路基板２０１から導電性微細構造体２０３に照射する。
【００７７】
分光器４０６は、光源４０１が照射した光のうち、導電性微細構造体２０３を通過した光（以下、散乱光と称する）を分光する。光検出器４０７は、分光器４０６にて分光された散乱光を、波長ごとに検出して、そのスペクトルを検出する。
【００７８】
図３Ｂの光学スペクトル４１０および４１１は、光検出器４０７にて検出された散乱光のスペクトルを示す。光学スペクトル４１０は、抗原反応前の散乱光のスペクトルであり、光学スペクトル４１１は、抗原反応後の散乱光のスペクトルである。
【００７９】
光検出器４０７で検出された抗原反応前の光学スペクトル４１０と、その光源反応後の光学スペクトル４１１とを比較して、各スペクトルのピークのシフト量を求め、このシフト量から標的物質の濃度を検出する。
【００８０】
このとき、レファレンス液として予め濃度が既知のＡＦＰ溶液を用いて、ピークのシフト量と、標的物質の濃度との関係を求めておくことで、標的物質の濃度を検出することが出来る。
【００８１】
なお、上記の例では、導波路基板２０１屈折率が、光透過媒体２５０の屈折率よりも高いとしたが、導波路基板２０１屈折率が、光透過媒体２５０の屈折率よりも低くてもよい。
【００８２】
図４は、導波路基板２０１の屈折率が、光透過媒体２５０の屈折率よりも低い場合における、検出光学系を模式的に示した概略図である。
【００８３】
図４では、光源４０１は、光を、導波路基板２０１の表面で全反射または略全反射するように、光透過媒体２５０から導電性微細構造体２０３に光を照射する。
【００８４】
このとき、光源４０１から照射された光は、導電性微細構造体２０３を通過した場合に導波路基板２０１に伝播する。
【００８５】
これは、以下のためである。つまり、光が導電性微細構造体２０３に照射されると、その光が導電性微細構造体２０３と相互作用することにより、散乱光が生じる。このとき、散乱光は、導波路基板２０１に伝播することが可能である。しかし、導電性微細構造体２０３に照射されない光は、導波路基板２０１で全反射または略全反射して光透過媒体２５０に伝播する。
【００８６】
分光器４０６は、導波路基板２０１に伝播した散乱光を分光する。
【００８７】
なお、導電性微細構造体２０３の構造は、本実施例では、正方形の薄膜としたが、正方形の薄膜に限らず適宜変更可能である。導電性微細構造体２０３の構造は、ＬＳＰＲを誘起しうる構造であればより好ましい。
【００８８】
また、光源の偏光方向は制御されていないが、例えば、導電性微細構造体２０３にＬＳＰＲを誘起する効率が偏光方向に依存する場合などでは、光源の偏光方向を制御しておくことが好ましい。
【００８９】
また、導波路基板２０１は、誘電体で構成されていたが、フォトニック結晶で構成されてもよい。
【００９０】
この場合、光源４０１は、光を、導波路基板２０１に閉じ込めて導波させ、導波路基板２０１から導電性微細構造体２０３に照射する。その照射された光は、導電性微細構造体２０３を通過した場合に光透過媒体２５０に伝播する。
【００９１】
これは、導電性微細構造体２０３に照射された光は、導電性微細構造体２０３と相互作用することにより、散乱光が生じる。散乱光は、光透過媒体２５０に伝播することが可能である。
【００９２】
このとき、分光器４０６は、光透過媒体２５０に伝播した散乱光を分光する。
【００９３】
次に効果を説明する。
【００９４】
本実施例によれば、導波路基板２０１および光透過媒体２５０のいずれか一方から他方への光の伝播が、導電性微細構造体２０３を通過した場合に可能になるように、その一方から導電性微細構造体２０３に光が照射される。また、その照射された光のうち導電性微細構造体２０３を通って他方へ伝播した光のスペクトルが検出される。さらに、その検出されたスペクトルに基づいて、抗原の濃度を検出する。
【００９５】
この場合、導電性微細構造体２０３と相互作用していない光が検出されるのを軽減することが可能になり、バックグラウンドノイズを小さくし、ＳＮ比を小さくすることが可能になる。よって、感度および精度を高くすることが可能になる。
【００９６】
また、本実施例では、導電性微細構造体２０３は、ＬＳＰＲを誘起しうる。
【００９７】
この場合、散乱光のスペクトルは、導電性微細構造体２０３の周囲の誘電率の影響を敏感に受ける。したがって、感度および精度を高くすることが可能になる。
【００９８】
また、本実施例では、導波路基板２０１は、誘電体で構成される。また、導波路基板２０１の屈折率は、光透過媒体２５０の屈折率より高い。さらに、光が、導波路基板２０１の内部を全反射または略全反射して導波して、導波路基板２０１から導電性微細構造体２０３に照射される。
【００９９】
この場合、容易に導波路基板２０１と相互作用していない光が検出されるのを軽減することが可能になり、感度および精度を高くすることが可能になる。
【０１００】
また、本実施例では、導波路基板２０１は、誘電体で構成される。また、導波路基板２０１の屈折率は、光透過媒体２５０の屈折率より低い。さらに、光が、導波路基板２０１の表面で全反射または略全反射するように、光透過媒体２５０から導電性微細構造体２０３に照射される。
【０１０１】
この場合、導波路基板２０１の屈折率が、光透過媒体２５０の屈折率より低くても、感度および精度を高くすることが可能になる。
【０１０２】
また、本実施例では、導波路基板２０１は、フォトニック結晶で構成される。また、光は、導波路基板２０１の内部に閉じ込められて導波され、導波路基板２０１から導電性微細構造体２０３に照射される。
【０１０３】
この場合、導波路基板２０１と光透過媒体２５０との屈折率の違いを考慮しなくても、感度および精度を高くすることが可能になる。
【実施例２】
【０１０４】
（センシング装置）
本実施例では、センシング装置を説明する。
【０１０５】
図５は、本実施例のセンシング装置の構成を示した模式図である。
【０１０６】
図５において、センシング装置は、誘電体で構成された導波路基板２０１と、導電性微細構造体２０３と、光透過媒体２５０と、注入口４０２と、反応ウェル４０３と、排出口４０４と、基板４０５とを含む。さらに、センシング装置は、光源ユニット６０１と、流路６０２と、送液ポンプ６０３と、廃液リザーバ６０４と、スペクトルアナライザ６０５と、中央演算装置６０６と、表示ユニット６０７とを含む。
【０１０７】
なお、導波路基板２０１の屈折率は、光透過媒体２５０屈折率より高いとする。
【０１０８】
光源ユニット６０１は、光源４０１と、光源４０１を制御する制御部（不図示）とを有する。
【０１０９】
流路６０２は、送液ポンプ６０３、注入口４０２、反応ウェル４０３、排出口４０４および廃液リザーバ６０４を連通させる。
【０１１０】
送液ポンプ６０３は、流路６０２を介して、リン酸緩衝液、レファレンス液および検体液を注入口４０２に流す。
【０１１１】
廃液リザーバ６０４は、排出口４０４から排出されたリン酸緩衝液、レファレンス液および検体液を蓄える。
【０１１２】
スペクトルアナライザ６０５は、分光器４０６および光検出器４０７の機能を有する。スペクトルアナライザ６０５は、光源ユニット６０１から照射された光のうち、導電性微細構造体２０３を通って、その照射された方と異なる他方へ伝播した光のスペクトルをスペクトル検出部である。
【０１１３】
中央演算装置６０６は、スペクトルアナライザ６０５が検出したスペクトルに基づいて、抗原の濃度を検出する情報検出部である。
【０１１４】
具体的には、中央演算装置６０６は、スペクトルアナライザ６０５が検出した、抗原抗体反応前後のスペクトルのそれぞれのピークのシフト量を求める。また、中央演算装置６０６は、抗原の濃度とスペクトルのピークのシフト量との関係を予め保持し、その関係と、その求めたシフト量とに基づいて、抗原の濃度を検出する。
【０１１５】
中央演算装置６０６は、その抗原の濃度を表示ユニット６０７に表示する。
【０１１６】
また、中央演算装置６０６は、光源ユニット６０１を制御する。
【０１１７】
次に動作を説明する。
【０１１８】
中央演算装置６０６は、光源ユニット６０１の制御部に光の照射を示す制御信号を出力する。
【０１１９】
制御部は、その制御信号を受け付けると、光源ユニット６０１の光源４０１をオンにする。
【０１２０】
光源４０１は、オンになると、光を、導波路基板２０１の内部を全反射または略全反射して導波させ、導波路基板２０１から導電性微細構造体２０３に照射する。
【０１２１】
光源ユニット６０１から照射された光が導電性微細構造体２０３と相互作用することにより、散乱光が生じる。
【０１２２】
スペクトルアナライザ６０５は、光透過媒体２５０に伝播した散乱光を受け付け、その散乱光のスペクトルを検出する。スペクトルアナライザ６０５は、その検出したスペクトルを中央演算装置６０６に出力する。
【０１２３】
中央演算装置６０６は、そのスペクトルを受け付けると、そのスペクトルと、保持している濃度とシフト量の関係とに基づいて、抗原の濃度を検出する。中央演算装置６０６は、その抗原の濃度を表示ユニット６０７に表示する。
【０１２４】
次に、導波路基板２０１の屈折率が、光透過媒体２５０の屈折率より低い場合について説明する。
【０１２５】
図６は、導波路基板２０１の屈折率が、光透過媒体２５０の屈折率より低い場合における、センシング装置の構成を示した模式図である。
【０１２６】
光源ユニット６０１は、光を、導波路基板２０１の表面で全反射または略全反射するように、光透過媒体２５０から導電性微細構造体２０３に照射する。
【０１２７】
光源ユニット６０１から照射された光が導電性微細構造体２０３と相互作用することにより、散乱光が生じる。
【０１２８】
スペクトルアナライザ６０５は、導波路基板２０１に伝播した散乱光を受け付け、その散乱光のスペクトルを検出する。
【０１２９】
なお、導波路基板２０１は、本実施例では、誘電体で構成されていたが、フォトニック結晶で構成されていてもよい。
【０１３０】
本実施例によれば、光源４０１は、導波路基板２０１および光透過媒体２５０のいずれか一方から他方への光の伝播が、導電性微細構造体２０３を通過した場合に可能になるように、その一方から導電性微細構造体２０３に光を照射する。また、スペクトルアナライザ６０５は、光源４０１が照射した光のうち導電性微細構造体２０３を通って他方へ伝播した光のスペクトルを検出する。さらに、中央演算装置６０６は、スペクトルアナライザ６０５が検出したスペクトルに基づいて、抗原の濃度を検出する。
【０１３１】
この場合、導電性微細構造体２０３と相互作用していない光が検出されるのを軽減することが可能になり、バックグラウンドノイズを小さくし、ＳＮ比を小さくすることが可能になる。よって、感度および精度を高くすることが可能になる。
【０１３２】
なお、本発明によるセンシング方法およびセンシング装置は、屈折率センシングやバイオセンシングなどを行うセンシング装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１Ａ】本発明の一実施の形態のセンシング方法を実現するための測定系を模式的に示した断面図である。
【図１Ｂ】本実施の形態のセンシング方法により検出されたスペクトルの一例を示した図である。
【図１Ｃ】透過型検出法により検出されたスペクトルの一例を示した図である。
【図１Ｄ】抗原抗体反応前後のスペクトルの変化の一例を示した図である。
【図２】（ａ）は、実施例１のセンシング方法を実現するための測定系を模式的に示した断面図である。（ｂ）は、その測定系を模式的に示した上面図である。（ｃ）は、実施例１のセンシング方法を実現するための測定系を模式的に示した断面図である。
【図３Ａ】検出光学系の一例を模式的に示した概略図である。
【図３Ｂ】検出光学系により検出された光のスペクトルを示した図である。
【図４】検出光学系の他の例を模式的に示した概略図である。
【図５】センシング装置の一例を示した模式図である。
【図６】センシング装置の他の例を示した模式図である。
【図７Ａ】透過型検出法による抗原抗体反応前後のスペクトルの変化の一例を示した図である。
【図７Ｂ】透過型検出法を実現するための測定系の一例を示した概略図である。
【符号の説明】
【０１３４】
２０１    導波路基板
２０２    導電性微細構造体
２５０    光透過媒体
４０１    光源
６０５    スペクトルアナライザ
６０６    中央演算装置
【図１Ａ】
2008309629.tif 000003
【図１Ｂ】
2008309629.tif 000004
【図１Ｃ】
2008309629.tif 000005
【図１Ｄ】
2008309629.tif 000006
【図２】
2008309629.tif 000007
【図３Ａ】
2008309629.tif 000008
【図３Ｂ】
2008309629.tif 000009
【図４】
2008309629.tif 000010
【図５】
2008309629.tif 000011
【図６】
2008309629.tif 000012
【図７Ａ】
2008309629.tif 000013
【図７Ｂ】
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