(57)【要約】【課題】測定子としての感度を向上させるとともに小型でシンプルな構造をもつ表面プラズモン・センサーを提供すること。【解決手段】光ハウジング３（であるクラッド）と、光ハウジング３（であるクラッド）の内部に「へ」の字状に折曲して設けられた導波路４（に充填されたコア）とで、マイクロ光路を形成する。一方、導波路４（に充填されたコア）と光ハウジング３（であるクラッド）との境界面に入射した光を吸収することにより、マイクロ光路を伝播する光を直進光のみとする。さらに、導波路４（に充填されたコア）の折曲部の角度を、センサーチップ２における結合・解離により質量変化を起こす微量物質のＳＰＲ角度にする。従って、マイクロ光路を伝播する直進光は、当該微量物質のＳＰＲ角度の光のみで構成される。【選択図】　図１
2004077411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微量物質を検出するために使用される表面プラズモン・センサーであって、
前記微量物質の結合・解離により起きる質量変化を表面プラズモン現象に変換するための場を提供するセンサーチップと、
前記センサーチップが着けられたクラッドと、
前記クラッドの内部に前記微量物質のＳＰＲ角度をもって「へ」の字状に折曲して設けられるとともに、前記クラッドとの境界面に入射した光が吸収されるように設けられたコアと、
前記コアの一端部に設けられた発光素子と、
前記コアの他端部に設けられた受光素子と、を備え、
前記コアの折曲部に前記コアと前記センサーチップとの境界面が位置し、前記センサーチップの法線に対して前記コアの一端部側及び他端部側がなす角度を相等しくしたこと、を特徴とする表面プラズモン・センサー。
【請求項２】
微量物質を検出するために使用される表面プラズモン・センサーであって、
前記微量物質の結合・解離により起きる質量変化を表面プラズモン現象に変換するための場を提供するセンサーチップと、
前記センサーチップが着けられたクラッドと、
前記クラッドの内部に「へ」の字状に折曲して設けられるとともに、前記クラッドとの境界面に入射した光が反射又は散乱されるように設けられたコアと、
前記コアと前記クラッドとの境界面で反射又は散乱した光が前記コアでの伝播方向へ進むことを遮るために前記コアに設けられたアパーチャーと、
前記コアの一端部に設けられた発光素子と、
前記コアの他端部に設けられた受光素子と、を備え、
前記コアの折曲部に前記コアと前記センサーチップとの境界面が位置し、前記センサーチップの法線に対して前記コアの一端部側及び他端部側がなす角度を相等しくしたこと、を特徴とする表面プラズモン・センサー。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する表面プラズモン・センサーであって、
前記クラッドに遮光材を用いたこと、を特徴とする表面プラズモン・センサー。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載する表面プラズモン・センサーであって、
前記センサーチップと前記コアとが一体に成形されたこと、を特徴とする表面プラズモン・センサー。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載する表面プラズモン・センサーと、
前記表面プラズモン・センサーのセンサーチップの表面上に検出対象の微量物質を送入するためのマイクロ流路が設けられた送入手段と、
前記表面プラズモン・センサーからの光信号を取得・解析するためのソケットが設けられた制御手段と、を備えたこと、を特徴とするＳＰＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微量物質を検出するために使用される表面プラズモン・センサーと、その表面プラズモン・センサーを使用して微量物質を検出するＳＰＲ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生体分子間の相互作用を標識なしでリアルタイムにモニターすることができる装置として、例えば、表面プラズモン共鳴（以下、「ＳＰＲ」という。）を測定原理とするＳＰＲ装置がある。このＳＰＲ装置では、生体分子の相互作用を分子レベルで測定するために、対象となる生体分子の一方をセンサーチップと呼ばれる表面に固定化し、これに作用する分子を含む試料をマイクロ流路系を介して一定の流速で送液する。そして、２分子間の結合・解離に伴うセンサーチップ表面での微量な質量変化をＳＰＲシグナルとして検出し、このシグナルの経時変化をセンサーグラムと呼ぶグラフとして表示する。従って、分子を標識することなく、少量の試料を用いて短時間で相互作用の測定ができる。
【０００３】
ここで、ＳＰＲ装置について、具体的に説明する。図５は、ＳＰＲ装置のブロック図である。図５に示すように、ＳＰＲ装置１０１は、表面プラズモン・センサー１０１や、マイクロ流路１０２を含んだ送液システム１０３、ＰＣ１０４などから構成されている。
【０００４】
この点、送液システム１０３は、マイクロ流路１０２に対して表面プラズモン・センサー１０１を装填し相互作用を測定する光学測定部や、試料を置くサンプルラック及びオートサンプラーがある試料処理部、２本のシリンジポンプからなる送液部などから構成される。試料及び試薬などはサンプルラックにセットする。そして、指定した位置の試料を付属のＰＣ１０４からの指示により、オートサンプラーを用いて自動的に、あらかじめ設定した一定の流速で、表面プラズモン・センサー１０１のセンサーチップに表面に注入する。このように、ＳＰＲ装置では、一定の濃度のバッファローあるいは試料を、表面プラズモン・センサー１０１のセンサーチップへ一定の流速で連続送液するフローセルの系で、２分子間の結合・解離を測定する。
【０００５】
また、表面プラズモン・センサー１０１は、センサーチップや、光学検出システムなどで構成される。この点、表面プラズモン・センサー１０１のセンサーチップは、生体分子が相互作用を起こす場を提供し、その表面で起こる質量変化をＳＰＲシグナルに変換するシグナルトランスデューサである。図６に、センサーチップの断面図を示す。図６に示すように、センサーチップ１１１は、ガラス１１２の一方の面に金１１３の薄膜を形成している。ＳＰＲを形成するには、金、銀などのある種の金属が必要であるが、ここでは、化学的不活性、ＳＰＲシグナルの発生効率のよさなどの理由から金を採用している。また、センサーチップ１１１の表面では、さらにリンカー層１１４を形成し、デキストラン１１５を共有結合で結合させている。このデキストラン１１５に、目的の試料１１６を固定する。
【０００６】
センサーチップ１１１のマトリックスとしてデキストラン１１５を用いることにより、１）汎用されている化学反応を用いて共有結合により生体分子を固定化することができる、２）分子の結合容量を大きくすることができる、３）生体分子の相互作用に適したフレキシブルで、親水性のマトリックス環境を提供する、４）センサーチップ１１１の表面への非特異的結合を低く抑えることができる、という利点をもたせることができる。ここでは、架橋構造をもたない単鎖のデキストラン１１５が用いられている。また、ＳＰＲシグナルを至適条件下で観察するために、センサーチップ１１１の表面の金１１３の厚さを５０ｎｍ、その上のデキストラン１１５の層の厚さを１００ｎｍに厳密に揃えている。尚、固定する分子の種類に合わせて、いくつかのセンサーチップがある。
【０００７】
また、表面プラズモン・センサー１０１の光学検出システムは、図７に示すように、光源１２２に発光ダイオードを用い、波長７６０ｎｍの偏光をプリズム１２１でくさび型の光１２３に集光し、全反射の条件下でセンサーチップ１１１に照射する。くさび型の反射光１２４の強度を固定したダイオードアレイ１２５でモニターする。これを、付属のＰＣ１０４（図５参照）で解析することにより、ＳＰＲ角度を高精度に自動的に計算する。プリズム１２１の底部には、オプトインターフェースを介して、センサーチップ１１１を装着する。
【０００８】
センサーチップ１１１のガラス１１２と金１１３の界面で全反射するように光１２３を照射すると、金１１３の薄膜側にエバネッセント波と呼ばれるエネルギー波が生じる。エバネッセント波では、金１１３の薄膜の自由電子がプラズモンの共鳴に使われるため、反射光１２４の特定の角度にエネルギーの消失がみられ、反射光１２４の強度を測定すると、ある特定の角度に、図８及び図９に示すように、角度Ｉのように反射光１２４の強度が減衰した「光の谷」が認められる。この光学現象がＳＰＲである。
【０００９】
反射光１２４の消失角度（ＳＰＲ角度）は、金１１３の薄膜表面近傍での媒質の屈折率に依存して変化する。ＳＰＲ装置では、この現象を利用して、２分子の結合・解離を測定する。すなわち、金１１３の薄膜を形成したセンサーチップ１１１上に、例えば、デキストラン１１５として抗体を固定し、また、送液システム１０３において、この抗体が特異的に認識する抗原ＴＧを含む試料をマイクロ流路１０２へ注入すると、特異的抗原・抗体反応により、センサーチップ１１１の表面の質量が増加し、その結果として、センサーチップ１１１の表面の屈折率が増加する。この屈折率の変化に応じて、「光の谷」は、図８及び図９に示すように、角度Ｉから角度ＩＩへと移動する。この移動度の経時変化をセンサーグラムと呼ぶグラフとして表示することにより、センサーチップ１１１の表面での分子の相互作用をリアルタイムにモニターすることができる。
【００１０】
従って、ＳＰＲ装置では、光源１２２や、センサーチップ１１１、検出部分のすべてが固定されたＫｒｅｓｔｓｃｈｍａｎｎ配置を採用し、光学測定部分に駆動部分のない構造とすることにより、データの精度を高める工夫をしている。これらの点は、「生体物質相互作用のリアルタイム解析実験方法（永田和宏、半田宏、編集シュプリンガーフェアラーク東京（株）発行）」に記載されている。
【００１１】
このように、ＳＰＲ装置では、センサーチップ１１１の表面での分子の相互作用をリアルタイムにモニターすることにより、センサーチップ１１１のデキストラン１１５に対して特異的に認識するターゲット（微量物質）を検出することが可能となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなＳＰＲ装置では、光源１２２や、センサーチップ１１１、検出部分のすべてが固定されたＫｒｅｓｔｓｃｈｍａｎｎ配置を採用し、光学測定部分に駆動部分のない構造とすることにより、データの精度を高める工夫をしているとはいうものの、照射した光１２３や反射光１２４の干渉や散乱によって、表面プラズモン・センサー１０１の光学検出システムの感度が低下するおそれがあった。
【００１３】
また、特開平１０−３８８００号に記載された「交換可能な光学要素を備える表面プラズモン共鳴検出器」を、表面プラズモン・センサー１０１の光学検出システムとして使用しても、光学測定部分に駆動部分のない構造とすることができるが、これでは、上述した干渉や散乱による感度の低下に加えて、表面プラズモン・センサー１０１の光学検出システムが複雑になる問題がある。
【００１４】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、直進する光のみを通すマイクロ光路を用いることにより、測定子としての感度を向上させるとともに小型でシンプルな構造をもつ表面プラズモン・センサーを提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、微量物質を検出するために使用される表面プラズモン・センサーであって、前記微量物質の結合・解離により起きる質量変化を表面プラズモン現象に変換するための場を提供するセンサーチップと、前記センサーチップが着けられたクラッドと、前記クラッドの内部に前記微量物質のＳＰＲ角度をもって「へ」の字状に折曲して設けられるとともに、前記クラッドとの境界面に入射した光が吸収されるように設けられたコアと、前記コアの一端部に設けられた発光素子と、前記コアの他端部に設けられた受光素子と、を備え、前記コアの折曲部に前記コアと前記センサーチップとの境界面が位置し、前記センサーチップの法線に対して前記コアの一端部側及び他端部側がなす角度を相等しくしたこと、を特徴としている。
【００１６】
このような特徴を有する本発明の表面プラズモン・センサーでは、コアの一端部に設けられた発光素子から発せられた光が、コアとセンサーチップとの境界面に照射されると、コアとセンサーチップとの境界面で反射された光の強度を、コアの他端部に設けられた受光素子で測定する。この点、コアは、クラッドの内部に「へ」の字状に折曲して設けられ、また、その折曲部にコアとセンサーチップとの境界面が位置しており、さらに、センサーチップの法線に対して、コアの一端部側がなす角度とコアの他端部側がなす角度とが等しくなっている。
【００１７】
従って、コアの折曲部の角度（コアの一端部側がなす角度とコアの他端部側がなす角度の和）を、センサーチップにおける結合・解離により質量変化を起こす微量物質のＳＰＲ角度とすれば、当該微量物質の結合・解離により質量変化が起きて、表面プラズモン現象がセンサーチップで生じると、コアとセンサーチップとの境界面に照射された光の一部がＳＰＲのエネルギーとして消費されるので、センサーチップからのＳＰＲシグナルの経時的変化により、当該微量物質を検出することが可能となる。
【００１８】
このとき、本発明の表面プラズモン・センサーでは、コアとクラッドとの境界面に入射した光は、コアとクラッドとの境界面に吸収されるので、コアの他端部に設けられた受光素子まで届くことはない。従って、クラッドの内部に「へ」の字状に折曲して設けられたコアにおいて、コアの一端部に設けられた発光素子から発せられ、コアとセンサーチップとの境界面で反射し、コアの他端部に設けられた受光素子で受けた光は、コアの内部を直進する光のみで構成され、つまり、センサーチップにおいて結合・解離による質量変化を起こす微量物質のＳＰＲ角度の光のみで構成される。
【００１９】
すなわち、本発明の表面プラズモン・センサーは、クラッドと、クラッドの内部に「へ」の字状に折曲して設けられたコアとで、マイクロ光路を形成する一方、コアとクラッドとの境界面に入射した光を吸収することにより、マイクロ光路を伝播する光を直進光のみとし、コアの折曲部の角度を、センサーチップにおける結合・解離により質量変化を起こす微量物質のＳＰＲ角度にすることにより、マイクロ光路を伝播する直進光は、つまり、コアの一端部に設けられた発光素子から発せられ、コアとセンサーチップとの境界面で反射し、コアの他端部に設けられた受光素子で受けた光は、当該微量物質のＳＰＲ角度の光のみで構成されるので、測定子としての感度を向上させるとともに小型でシンプルな構造をもつものといえる。
【００２０】
尚、クラッドの内部に「へ」の字状に折曲して設けられるコアにおいて、その折曲部の角度は、センサーチップにおける結合・解離により質量変化を起こす微量物質のＳＰＲ角度であるが、この点、測定子としての感度を低下させないものであれば、当該微量物質のＳＰＲ角度の近傍であってもよい。
【００２１】
また、請求項２に係る発明は、微量物質を検出するために使用される表面プラズモン・センサーであって、前記微量物質の結合・解離により起きる質量変化を表面プラズモン現象に変換するための場を提供するセンサーチップと、前記センサーチップが着けられたクラッドと、前記クラッドの内部に前記微量物質のＳＰＲ角度をもって「へ」の字状に折曲して設けられるとともに、前記クラッドとの境界面に入射した光が反射又は散乱されるように設けられたコアと、前記コアと前記クラッドとの境界面で反射又は散乱した光が前記コアでの伝播方向へ進むことを遮るために前記コアに設けられたアパーチャーと、前記コアの一端部に設けられた発光素子と、前記コアの他端部に設けられた受光素子と、を備え、前記コアの折曲部に前記コアと前記センサーチップとの境界面が位置し、前記センサーチップの法線に対して前記コアの一端部側及び他端部側がなす角度を相等しくしたこと、を特徴としている。
【００２２】
このような特徴を有する本発明の表面プラズモン・センサーでは、コアの一端部に設けられた発光素子から発せられた光が、コアとセンサーチップとの境界面に照射されると、コアとセンサーチップとの境界面で反射された光の強度を、コアの他端部に設けられた受光素子で測定する。この点、コアは、クラッドの内部に「へ」の字状に折曲して設けられ、また、その折曲部にコアとセンサーチップとの境界面が位置しており、さらに、センサーチップの法線に対して、コアの一端部側がなす角度とコアの他端部側がなす角度とが等しくなっている。
【００２３】
従って、コアの折曲部の角度（コアの一端部側がなす角度とコアの他端部側がなす角度の和）を、センサーチップにおける結合・解離により質量変化を起こす微量物質のＳＰＲ角度とすれば、当該微量物質の結合・解離により質量変化が起きて、表面プラズモン現象がセンサーチップで生じると、コアとセンサーチップとの境界面に照射された光の一部がＳＰＲのエネルギーとして消費されるので、センサーチップからのＳＰＲシグナルの経時的変化により、当該微量物質を検出することが可能となる。
【００２４】
このとき、本発明の表面プラズモン・センサーでは、コアとクラッドとの境界面に入射した光は、コアとクラッドとの境界面に反射又は散乱され、さらに、コアに設けられたアパーチャーにより、コアでの伝播方向へ進むことを遮られるので、コアの他端部に設けられた受光素子まで届くことはない。従って、クラッドの内部に「へ」の字状に折曲して設けられたコアにおいて、コアの一端部に設けられた発光素子から発せられ、コアとセンサーチップとの境界面で反射し、コアの他端部に設けられた受光素子で受けた光は、コアの内部を直進する光のみで構成され、つまり、センサーチップにおいて結合・解離による質量変化を起こす微量物質のＳＰＲ角度の光のみで構成される。
【００２５】
すなわち、本発明の表面プラズモン・センサーは、クラッドと、クラッドの内部に「へ」の字状に折曲して設けられたコアとで、マイクロ光路を形成する一方、コアとクラッドとの境界面に入射した光は反射又は散乱させるとともにコアでの伝播方向へ進むことをアパーチャーで遮ることにより、マイクロ光路を伝播する光を直進光のみとし、コアの折曲部の角度を、センサーチップにおける結合・解離により質量変化を起こす微量物質のＳＰＲ角度にすることにより、マイクロ光路を伝播する直進光は、つまり、コアの一端部に設けられた発光素子から発せられ、コアとセンサーチップとの境界面で反射し、コアの他端部に設けられた受光素子で受けた光は、当該微量物質のＳＰＲ角度の光のみで構成されるので、測定子としての感度を向上させるとともに小型でシンプルな構造をもつものといえる。
【００２６】
尚、クラッドの内部に「へ」の字状に折曲して設けられるコアにおいて、その折曲部の角度は、センサーチップにおける結合・解離により質量変化を起こす微量物質のＳＰＲ角度であるが、この点、測定子としての感度を低下させないものであれば、当該微量物質のＳＰＲ角度の近傍であってもよい。
【００２７】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載する表面プラズモン・センサーであって、前記クラッドに遮光材を用いたこと、を特徴としている。
【００２８】
すなわち、本発明の表面プラズモン・センサーにおいて、クラッドに遮光材を用いれば、マイクロ光路を伝播する直進光に、つまり、コアの一端部に設けられた発光素子から発せられ、コアとセンサーチップとの境界面で反射し、コアの他端部に設けられた受光素子で受けた光に、外部からの光が含まれることがないので、外部からの光によるノイズを低減させることができる。
【００２９】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載する表面プラズモン・センサーであって、前記センサーチップと前記コアとが一体に成形されたこと、を特徴としている。
【００３０】
すなわち、本発明の表面プラズモン・センサーにおいて、センサーチップとコアとが一体に成形されていれば、センサーチップとコアとの境界面に異物が介在することがないので、センサーチップにおいて結合・解離による質量変化を起こす微量物質のＳＰＲ角度に悪影響が及ばない。
【００３１】
また、請求項５に係る発明は、ＳＰＲ装置であって、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載する表面プラズモン・センサーと、前記表面プラズモン・センサーのセンサーチップの表面上に検出対象の微量物質を送入するためのマイクロ流路が設けられた送入手段と、前記表面プラズモン・センサーからの光信号を取得・解析するためのソケットが設けられた制御手段と、を備えたこと、を特徴としている。
【００３２】
すなわち、本発明のＳＰＲ装置では、測定子としての感度を向上させるとともに小型でシンプルな構造をもつ表面プラズモン・センサーを使用しているので、ＳＰＲ装置そのものも小型化することが可能である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。図２は、本実施の形態の表面プラズモン・センサーの一例を示す概念図である。図２に示すように、本実施の形態の表面プラズモン・センサー１Ａは、センサーチップ２と、光ハウジング３、導波路４、発光素子５、受光素子６などから構成されている。
【００３４】
この点、センサーチップ２は、図３の部分断面図に示すように、ガラス２１の一方の面に金２２の薄膜を形成している。ＳＰＲを形成するには、金、銀などのある種の金属が必要であるが、ここでは、化学的不活性、ＳＰＲシグナルの発生効率のよさなどの理由から金を採用している。また、センサーチップ２の表面では、さらにリンカー層２３を形成し、デキストラン２４を共有結合で結合させている。このデキストラン２４に、検出対象の微量物質（図示せず）が固定される。尚、ガラス２１については、後述するコアの材質と屈折率がほぼ同じものを使用することが望ましい。
【００３５】
また、光ハウジング３は、アクリル・ＰＤＭＳ・フッ素化ポリイミドなどの屈折率が１．４程度の材料からできており、その内部には、「へ」の字状に屈曲した導波路４が形成されている。そして、導波路４の屈曲部を覆うようにして、センサーチップ２が光ハウジング３に装着されている。このとき、図３に示すように、導波路４の一端部側の中心線Ｌ１と導波路４の他端部側の中心線Ｌ２の交点が、ガラス２１と金２２との境界面に位置するとともに、当該交点からのセンサーチップ２の法線ＣＬに対して、導波路４の一端部側がなす角度θ１と導波路４の他端部側がなす角度θ２とが等しくなるようにしている。尚、導波路４の一端部側がなす角度θ１と導波路４の他端部側がなす角度θ２の和は、上述した検出対象の微量物質（図示せず）のＳＰＲ角度に一致する。
【００３６】
また、発光素子５は、図２に示すように、導波路４の一端部に設けられるものであり、面発光レーザーや、発光ダイオード、レーザーダイオードなどを用いた光源である。一方、受光素子６は、図２に示すように、導波路４の他端部に設けられるものであり、フォトダイオードなどを用いた光ディテクターである。そして、本実施の形態の表面プラズモン・センサー１Ａの製造においては、半導体製造技術などとして使用されるマイクロマシンの超微細加工を駆使することにより、発光素子５及び受光素子６を光ハウジング３に一体で作り込むことが可能である。尚、発光素子５及び受光素子６の各チップを光ハウジング３に貼り付けてもよい。
【００３７】
また、導波路４には、光ハウジング３をクラッドとして、発光素子５から発せられた光を伝播させるコアが充填される。このとき、コアの材質には、光ハウジング３（であるクラッド）の屈折率などを考慮しつつ、光ハウジング３（であるクラッド）との境界面に入射した光が吸収されるようなものが選択される。従って、光ハウジング３（であるクラッド）と導波路４（に充填されたコア）の境界面に入射した光は吸収されるので、導波路４（に充填されたコア）では、導波路４（に充填されたコア）の一端部側の中心線Ｌ１又は導波路４（に充填されたコア）の他端部側の中心線Ｌ２に平行な光のみが伝播する。従って、導波路４（に充填されたコア）を一端部から他端部まで伝播する光は、センサーチップ２で鏡面反射された直進光のみとなる。
【００３８】
また、図１は、本実施の形態のＳＰＲ装置１０の一例を示す概念図である。図１に示すように、本実施の形態のＳＰＲ装置１０は、上述した表面プラズモン・センサー１Ａと、マイクロ流路７、ソケット８などから構成されている。この点、マイクロ流路７は、表面プラズモン・センサー１Ａのセンサーチップ２の表面に、検出対象の微量物質（図示せず）を含んでいると思われる溶液を送入するものである。また、ソケット８は、図示しないＰＣに接続されるものであり、当該ＰＣ（図示せず）の指示に従って表面プラズモン・センサー１Ａの発光素子５に電源を供給したり、当該ＰＣ（図示せず）に表面プラズモン・センサー１Ａの受光素子６からの信号を出力するものである。
【００３９】
以上詳細に説明したように、図２の表面プラズモン・センサー１では、導波路４（に充填されたコア）の一端部に設けられた発光素子５から発せられた光が、導波路４（に充填されたコア）とセンサーチップ２との境界面に照射されると、導波路４（に充填されたコア）とセンサーチップ２との境界面で反射された光の強度を、導波路４（に充填されたコア）の他端部に設けられた受光素子６で測定する。この点、導波路４（に充填されたコア）は、光ハウジング３（であるクラッド）の内部に「へ」の字状に折曲して設けられ、また、その折曲部に導波路４（に充填されたコア）とセンサーチップ２との境界面が位置しており、さらに、センサーチップ２の法線ＣＬに対して、導波路４（に充填されたコア）の一端部側がなす角度θ１と導波路４（に充填されたコア）の他端部側がなす角度とθ２が等しくなっている。
【００４０】
そして、導波路４（に充填されたコア）の折曲部の角度（導波路４（に充填されたコア）の一端部側がなす角度θ１と導波路４（に充填されたコア）の他端部側がなす角度とθ２の和）を、センサーチップ２における結合・解離により質量変化を起こす微量物質（図示せず）のＳＰＲ角度としているので、当該微量物質（図示せず）の結合・解離により質量変化が起きて、表面プラズモン現象がセンサーチップ２で生じると、導波路４（に充填されたコア）とセンサーチップ２との境界面に照射された光の一部がＳＰＲのエネルギーとして消費されるので、センサーチップ２からのＳＰＲシグナル（導波路４（に充填されたコア）とセンサーチップ２との境界面で反射された光の強度）の経時的変化により、当該微量物質（図示せず）を検出することが可能となる。
【００４１】
尚、センサーチップ２からのＳＰＲシグナル（導波路４（に充填されたコア）とセンサーチップ２との境界面で反射された光の強度）の経時的変化は、ソケット８を介して接続されるＰＣ（図示せず）において、図８又は図９に示すようにしてリアルタイムで取得され、定量的・定性的な情報として活用される。
【００４２】
このとき、図２の表面プラズモン・センサー１Ａでは、導波路４（に充填されたコア）と光ハウジング３（であるクラッド）との境界面に入射した光は、導波路４（に充填されたコア）と光ハウジング３（であるクラッド）との境界面に吸収されるので、導波路４（に充填されたコア）の他端部に設けられた受光素子６まで届くことはない。従って、光ハウジング３（であるクラッド）の内部に「へ」の字状に折曲して設けられた導波路４（に充填されたコア）において、導波路４（に充填されたコア）の一端部に設けられた発光素子５から発せられ、導波路４（に充填されたコア）とセンサーチップ２との境界面で反射し、導波路４（に充填されたコア）の他端部に設けられた受光素子６で受けた光は、導波路４（に充填されたコア）の内部を直進する光のみで構成され、つまり、センサーチップ２において結合・解離による質量変化を起こす微量物質（図示せず）のＳＰＲ角度の光のみで構成される。
【００４３】
すなわち、図２の表面プラズモン・センサー１Ａは、光ハウジング３（であるクラッド）と、光ハウジング３（であるクラッド）の内部に「へ」の字状に折曲して設けられた導波路４（に充填されたコア）とで、マイクロ光路を形成する。一方、導波路４（に充填されたコア）と光ハウジング３（であるクラッド）との境界面に入射した光を吸収することにより、マイクロ光路を伝播する光を直進光のみとする。さらに、導波路４（に充填されたコア）の折曲部の角度を、センサーチップ２における結合・解離により質量変化を起こす微量物質（図示せず）のＳＰＲ角度にすることにより、マイクロ光路を伝播する直進光は、つまり、導波路４（に充填されたコア）の一端部に設けられた発光素子５から発せられ、導波路４（に充填されたコア）とセンサーチップ２との境界面で反射し、導波路４（に充填されたコア）の他端部に設けられた受光素子６で受けた光は、当該微量物質（図示せず）のＳＰＲ角度の光のみで構成されるので、測定子としての感度を向上させるとともに小型でシンプルな構造をもつものといえる。
【００４４】
また、本実施の形態の表面プラズモン・センサー１Ａに代えて、図４の表面プラズモン・センサー１Ｂであってもよい。図４の表面プラズモン・センサー１Ｂは、以下の異なる点を除き、図２の表面プラズモン・センサー１Ａと同じである。すなわち、コアの材質には、光ハウジング３（であるクラッド）の屈折率などを考慮しつつ、光ハウジング３（であるクラッド）との境界面に入射した光が反射又は散乱されるようなものが選択される。このとき、光の反射又は散乱を促進するために、導波路４（に充填されたコア）と光ハウジング３（であるクラッド）との境界面を粗くしてもよい。さらに、導波路４には、光ハウジング３（であるクラッド）との境界面に入射して反射又は散乱した光を遮るためのアパーチャー９を数カ所に設ける。
【００４５】
もっとも、図４の表面プラズモン・センサー１Ｂは、上述した異なる点を有していても、光ハウジング３（であるクラッド）と導波路４（に充填されたコア）の境界面に入射した光は反射又は散乱されアパーチャー９で遮られるので、図２の表面プラズモン・センサー１Ａと同様にして、導波路４（に充填されたコア）では、導波路４（に充填されたコア）の一端部側の中心線Ｌ１又は導波路４（に充填されたコア）の他端部側の中心線Ｌ２に平行な光のみが伝播する。従って、導波路４（に充填されたコア）を一端部から他端部まで伝播する光は、アパーチャー９を通過しつつ、センサーチップ２で鏡面反射された直進光のみとなる。
【００４６】
よって、図４の表面プラズモン・センサー１Ｂでは、光ハウジング３（であるクラッド）と導波路４（に充填されたコア）の境界面に入射した光は、光ハウジング３（であるクラッド）と導波路４（に充填されたコア）との境界面に反射又は散乱され、さらに、導波路４（に充填されたコア）に設けられたアパーチャー９により、導波路４（に充填されたコア）での伝播方向へ進むことを遮られるので、導波路４（に充填されたコア）の他端部に設けられた受光素子６まで届くことはない。従って、光ハウジング３（であるクラッド）の内部に「へ」の字状に折曲して設けられた導波路４（に充填されたコア）において、導波路４（に充填されたコア）の一端部に設けられた発光素子５から発せられ、導波路４（に充填されたコア）とセンサーチップ２との境界面で反射し、導波路４（に充填されたコア）の他端部に設けられた受光素子６で受けた光は、導波路４（に充填されたコア）の内部を直進する光のみで構成され、つまり、センサーチップ２において結合・解離による質量変化を起こす微量物質（図示せず）のＳＰＲ角度の光のみで構成される。
【００４７】
すなわち、図４の表面プラズモン・センサー１Ｂは、光ハウジング３（であるクラッド）と、光ハウジング３（であるクラッド）の内部に「へ」の字状に折曲して設けられた導波路４（に充填されたコア）とで、マイクロ光路を形成する。一方、光ハウジング３（であるクラッド）と導波路４（に充填されたコア）との境界面に入射した光は反射又は散乱させるとともに導波路４（に充填されたコア）での伝播方向へ進むことをアパーチャー９で遮ることにより、マイクロ光路を伝播する光を直進光のみとする。さらに、導波路４（に充填されたコア）の折曲部の角度を、センサーチップ２における結合・解離により質量変化を起こす微量物質（図示せず）のＳＰＲ角度にすることにより、マイクロ光路を伝播する直進光は、つまり、導波路４（に充填されたコア）の一端部に設けられた発光素子５から発せられ、導波路４（に充填されたコア）とセンサーチップ２との境界面で反射し、導波路４（に充填されたコア）の他端部に設けられた受光素子６で受けた光は、当該微量物質（図示せず）のＳＰＲ角度の光のみで構成されるので、測定子としての感度を向上させるとともに小型でシンプルな構造をもつものといえる。
【００４８】
また、図１のＳＰＲ装置１０では、測定子としての感度を向上させるとともに小型でシンプルな構造をもつ図２の表面プラズモン・センサー１Ａを使用しているので、ＳＰＲ装置１０そのものも小型化することが可能である。この点は、測定子として図４の表面プラズモン・センサー１Ｂを使用しても、同様である。
【００４９】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、図２の表面プラズモン・センサー１Ａや図４の表面プラズモン・センサー１Ｂでは、光ハウジング３（であるクラッド）の内部に「へ」の字状に折曲して設けられる導波路４（に充填されたコア）において、その折曲部の角度は、センサーチップ２における結合・解離により質量変化を起こす微量物質（図示せず）のＳＰＲ角度であったが、この点、測定子としての感度を低下させないものであれば、当該微量物質（図示せず）のＳＰＲ角度の近傍であってもよい。
【００５０】
また、図２の表面プラズモン・センサー１Ａや図４の表面プラズモン・センサー１Ｂにおいて、光ハウジング３（であるクラッド）に遮光材を用いれば、マイクロ光路を伝播する直進光に、つまり、導波路４（に充填されたコア）の一端部に設けられた発光素子５から発せられ、導波路４（に充填されたコア）とセンサーチップ２との境界面で反射し、導波路４（に充填されたコア）の他端部に設けられた受光素子６で受けた光に、外部からの光が含まれることがないので、外部からの光によるノイズを低減させることができる。
【００５１】
また、図１のＳＰＲ装置１０では、図２の表面プラズモン・センサー１Ａを１個使用しているが、図２の表面プラズモン・センサー１Ａの複数を一体的に作りこんでマルチ化を図ってもよい。また、図１のＳＰＲ装置１０の複数をパラレルに配列してマルチ化を図ってもよい。マルチ化した場合、各表面プラズモン・センサー１Ａのセンサーチップ２のデキストラン２４を異なるものにすれば、各デキストラン２４に固定される微量物質（図示せず）を異なるものにすることができるので、複数の微量物質（図示せず）を同時に検出対象とすることができる。
【００５２】
また、図２の表面プラズモン・センサー１Ａや図４の表面プラズモン・センサー１Ｂでは、センサーチップ２が光ハウジング３に装着されているものであるが、この点、光ハウジング３（であるクラッド）の内部に「へ」の字状に折曲して設けられる導波路４（に充填されたコア）とセンサーチップ２とが一体に成形されたものを使用してもよい。この場合、センサーチップ２と導波路４（に充填されたコア）との境界面に異物が介在することがないので、センサーチップ２における結合・解離により質量変化を起こす微量物質（図示せず）のＳＰＲ角度に悪影響が及ばない。
【００５３】
また、図２の表面プラズモン・センサー１Ａや図４の表面プラズモン・センサー１Ｂにおいて、発光素子５が設けられた導波路４（に充填されたコア）の一端部側の１箇所に偏光フィルターを設けて、発光素子５から発せられた光のうちｐ偏光成分のみを、光ハウジング３（であるクラッド）と導波路４（に充填されたコア）の境界面に入射させれば、センサーチップ２における結合・解離により質量変化を起こす微量物質（図示せず）のＳＰＲ角度での光の強度の減衰をより大きくすることができるので（図８参照）、測定子としての感度をより向上させることができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の表面プラズモン・センサーは、クラッドと、クラッドの内部に「へ」の字状に折曲して設けられたコアとで、マイクロ光路を形成する一方、コアとクラッドとの境界面に入射した光を吸収することにより、マイクロ光路を伝播する光を直進光のみとし、コアの折曲部の角度を、センサーチップにおける結合・解離により質量変化を起こす微量物質のＳＰＲ角度にすることにより、マイクロ光路を伝播する直進光は、つまり、コアの一端部に設けられた発光素子から発せられ、コアとセンサーチップとの境界面で反射し、コアの他端部に設けられた受光素子で受けた光は、当該微量物質のＳＰＲ角度の光のみで構成されるので、測定子としての感度を向上させるとともに小型でシンプルな構造をもつものといえる。
【００５５】
また、本発明の表面プラズモン・センサーは、クラッドと、クラッドの内部に「へ」の字状に折曲して設けられたコアとで、マイクロ光路を形成する一方、コアとクラッドとの境界面に入射した光は反射又は散乱させるとともにコアでの伝播方向へ進むことをアパーチャーで遮ることにより、マイクロ光路を伝播する光を直進光のみとし、コアの折曲部の角度を、センサーチップにおける結合・解離により質量変化を起こす微量物質のＳＰＲ角度にすることにより、マイクロ光路を伝播する直進光は、つまり、コアの一端部に設けられた発光素子から発せられ、コアとセンサーチップとの境界面で反射し、コアの他端部に設けられた受光素子で受けた光は、当該微量物質のＳＰＲ角度の光のみで構成されるので、測定子としての感度を向上させるとともに小型でシンプルな構造をもつものといえる。
【００５６】
また、本発明の表面プラズモン・センサーにおいて、クラッドに遮光材を用いれば、マイクロ光路を伝播する直進光に、つまり、コアの一端部に設けられた発光素子から発せられ、コアとセンサーチップとの境界面で反射し、コアの他端部に設けられた受光素子で受けた光に、外部からの光が含まれることがないので、外部からの光によるノイズを低減させることができる。
【００５７】
また、本発明の表面プラズモン・センサーにおいて、センサーチップとコアとが一体に成形されていれば、センサーチップとコアとの境界面に異物が介在することがないので、センサーチップにおいて結合・解離による質量変化を起こす微量物質のＳＰＲ角度に悪影響が及ばない。
【００５８】
また、本発明のＳＰＲ装置では、測定子としての感度を向上させるとともに小型でシンプルな構造をもつ表面プラズモン・センサーを使用しているので、ＳＰＲ装置そのものも小型化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるＳＰＲ装置の一例を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態による表面プラズモン・センサーの一例を示す概念図である。
【図３】本発明の一実施の形態による表面プラズモン・センサーの一例を示す部分断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態による表面プラズモン・センサーの一例を示す概念図である。
【図５】従来技術のＳＰＲ装置のブロック図である。
【図６】表面プラズモン・センサーのセンサーチップの断面図である。
【図７】表面プラズモン・センサーの光学検出システムの概念図である。
【図８】表面プラズモン・センサーの光学検出システムにおいて、反射光の強度の経時変化を示した図である。
【図９】表面プラズモン・センサーの光学検出システムにおいて、反射光の強度の経時変化を示した図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ　表面プラズモン・センサー
２　センサーチップ
３　光学ハウジング（クラッド）
４　導波路（コア）
５　発光素子
６　受光素子
７　マイクロ流路
８　ソケット
９　アパーチャー
１０　小型ＳＰＲ装置
ＣＬ　センサーチップの法線
θ１　　導波路の一端部側がなす角度
θ２　　導波路の他端部側がなす角度
【図１】
2004077411.tif 000003
【図２】
2004077411.tif 000004
【図３】
2004077411.tif 000005
【図４】
2004077411.tif 000006
【図５】
2004077411.tif 000007
【図６】
2004077411.tif 000008
【図７】
2004077411.tif 000009
【図８】
2004077411.tif 000010
【図９】
2004077411.tif 000011