(57)【要約】【課題】全反射光を利用した測定装置上での測定チップの位置精度を出しやすい測定チップ位置決め機構を提供する。【解決手段】測定チップ１０をブラシ３３の下を摺動させることにより、測定チップ１０の上面１１のゴミをブラシ３３で払拭し、上面１１の端部が位置決め部材２７の内角３０に接した位置で、測定チップ１０を移動・付勢部材２８により上方に付勢する。その後光ビーム２０を測定ユニットアセンブリ１０の内底面に形成された薄膜層１４と、その下の誘電体ブロック１３との界面１４ａで全反射条件が得られるように種々の角度で入射させ、界面１４ａにおいて全反射した光ビーム２０を光検出器２３で検出し、該光検出値に基づいて全反射減衰の状態を測定し、試料液９の特性を求める。測定チップ１０の上面１１のゴミが除去された状態で、上面１１が位置決め部材２７へ当接するため、当接部位におけるがたつきが防止される。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に接触させられる薄膜層を一面に形成された誘電体ブロックからなる測定チップに対して、前記誘電体ブロックと前記薄膜層との界面で全反射条件となる角度で光ビームを入射させ、前記界面で全反射した光ビームの強度を検出する測定装置に用いられる測定チップ位置決め機構であって、
前記測定チップの位置決め用の当接面に当接して、前記測定チップを位置決めする位置決め部材と、
前記測定チップの当接面が前記位置決め部材に当接する前に、前記当接面のゴミを除去するゴミ除去手段とを備えることを特徴とする測定チップ位置決め機構。
【請求項２】
前記ゴミ除去手段が、前記測定チップの当接面のゴミを払拭除去する払拭部材を有するものであることを特徴とする請求項１記載の測定チップ位置決め機構。
【請求項３】
前記払拭部材が、前記位置決め部材のエッジ部に配置されていることを特徴とする請求項２記載の測定チップ位置決め機構。
【請求項４】
前記ゴミ除去手段が、前記測定チップの当接面と、前記払拭部材とを相対的に摺動させる摺動手段をさらに有するものであることを特徴とする請求項２または３記載の測定チップ位置決め機構。
【請求項５】
前記位置決め部材のエッジ部が、前記払拭部材を構成する物であることを特徴とする請求項４記載の測定チップ位置決め機構。
【請求項６】
前記払拭部材が静電吸着によりゴミを吸着する静電吸着機能を有するものであることを特徴とする請求項２から５いずれか１項記載の測定チップ位置決め機構。
【請求項７】
前記ゴミ除去手段が、前記測定チップの当接面のゴミを吸引する吸引手段を有することを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の測定チップ位置決め機構。
【請求項８】
前記ゴミ除去手段が、前記測定チップの当接面のゴミを気体により吹き飛ばす気体吹きつけ手段を有することを特徴とする請求項１から７いいずれか１項記載の測定チップ位置決め機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定チップにおける表面プラズモンの発生を利用して試料中の物質の特性を分析する表面プラズモン測定装置等の全反射光を利用した測定装置に利用される測定チップ位置決め機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属中においては、自由電子が集団的に振動して、プラズマ波と呼ばれる粗密波が生じる。そして、金属表面に生じるこの粗密波を量子化したものは、表面プラズモンと呼ばれている。
【０００３】
従来より、この表面プラズモンが光波によって励起される現象を利用して、試料中の物質の特性を分析する表面プラズモン測定装置が種々提案されている。そして、それらの中で特に良く知られているものとして、　Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ配置と称される系を用いるものが挙げられる（例えば特開平６−１６７４４３号参照）。
【０００４】
上記の系を用いる表面プラズモン測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されて試料に接触させられる金属膜と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を検出する光検出手段と、この光検出手段の検出結果に基づいて表面プラズモン共鳴の状態、つまり全反射減衰の状態を測定する測定手段とを備えてなるものである。
【０００５】
なお上述のように種々の入射角を得るためには、比較的細い光ビームを入射角を変化させて上記界面に入射させてもよいし、あるいは光ビームに種々の角度で入射する成分が含まれるように、比較的太い光ビームを上記界面に収束光状態であるいは発散光状態で入射させてもよい。前者の場合は、入射した光ビームの入射角の変化に従って、反射角が変化する光ビームを、上記反射角の変化に同期して移動する小さな光検出器によって検出したり、反射角の変化方向に沿って延びるエリアセンサによって検出することができる。一方後者の場合は、種々の反射角で反射した各光ビームを全て受光できる方向に延びるエリアセンサによって検出することができる。
【０００６】
上記構成の表面プラズモン測定装置において、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射角θＳＰで入射させると、該金属膜に接している試料中に電界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネッセント波によって金属膜と試料との界面に表面プラズモンが励起される。エバネッセント波の波数ベクトルが表面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立しているとき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面プラズモンに移行するので、誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射した光の強度が鋭く低下する。この光強度の低下は、一般に上記光検出手段により暗線として検出される。
【０００７】
なお上記の共鳴は、入射ビームがｐ偏光のときにだけ生じる。したがって、光ビームがｐ偏光で入射するように予め設定しておく必要がある。
【０００８】
この全反射減衰（ＡＴＲ）が生じる入射角θＳＰより表面プラズモンの波数が分かると、試料の誘電率が求められる。すなわち表面プラズモンの波数をＫＳＰ、表面プラズモンの角周波数をω、ｃを真空中の光速、εｍとεｓをそれぞれ金属、試料の誘電率とすると、以下の関係がある。
【０００９】
【数１】
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試料の誘電率εｓ　が分かれば、所定の較正曲線等に基づいて試料の屈折率が分かるので、結局、上記反射光強度が低下する入射角である全反射減衰角θＳＰを知ることにより、試料の誘電率つまりは屈折率に関連する特性を求めることができる。
【００１０】
なおこの種の表面プラズモン測定装置においては、上記全反射減衰角θＳＰを精度良く、しかも大きなダイナミックレンジで測定することを目的として、特開平１１−３２６１９４号に示されるように、アレイ状の光検出手段を用いることが考えられている。この光検出手段は、複数の受光素子が所定方向に並設されてなり、前記界面において種々の反射角で全反射した光ビームの成分をそれぞれ異なる受光素子が受光する向きにして配設されたものである。このような光検出手段を用いることにより、全反射減衰の状態を精度よく測定することができる。
【００１１】
また、全反射減衰（ＡＴＲ）を利用する類似の測定装置として、例えば「分光研究」第４７巻　第１号（１９９８）の第２１〜２３頁および第２６〜２７頁に記載がある漏洩モード測定装置も知られている。この漏洩モード測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形成されて、試料に接触させられる光導波層と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを上記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を検出する光検出手段と、この光検出手段の検出結果に基づいて導波モードの励起状態、つまり全反射減衰の状態を測定する測定手段とを備えてなるものである。
【００１２】
上記構成の漏洩モード測定装置において、光ビームを誘電体ブロックを通してクラッド層に対して全反射角以上の入射角で入射させると、このクラッド層を透過した後に光導波層においては、ある特定の波数を有する特定入射角の光のみが導波モードで伝搬するようになる。こうして導波モードが励起されると、入射光のほとんどが光導波層に取り込まれるので、上記界面で全反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。この光強度の低下は、一般に光検出手段により暗線として検出される。そして導波光の波数は光導波層の上の試料の屈折率に依存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角を知ることによって、試料の屈折率や、それに関連する試料の特性を分析することができる。
【００１３】
上述した表面プラズモン測定装置や漏洩モード測定装置は、創薬研究分野等において、所望のセンシング物質に結合する特定物質を見いだすランダムスクリーニングへ使用されることがあり、この場合には前記薄膜層（表面プラズモン測定装置の場合は金属膜であり、漏洩モード測定装置の場合はクラッド層および光導波層）上にセンシング物質を固定し、該センシング物質上に種々の物質の溶液（試料液）を添加し、所定時間が経過する毎に前述の微分値を測定している。添加した物質が、センシング物質と結合するものであれば、この結合によりセンシング物質の屈折率が時間経過に伴って変化する。したがって、所定時間経過毎に上記微分値を測定し、この微分値に変化が生じているか否か測定することにより、添加した物質とセンシング物質の結合が行われているか否か、すなわち添加した物質がセンシング物質と結合する特定物質であるか否かを判定することができる。このような特定物質とセンシング物質との組み合わせとしては、例えば抗原と抗体、化合物と蛋白質、遺伝子と蛋白質などが挙げられる。
【００１４】
なお、被検体とセンシング物質の結合状態を測定するためには、必ずしも全反射減衰角θＳＰの角度そのものを検出する必要はない。例えばセンシング物質に試料液を添加し、その後の全反射減衰角θＳＰの角度変化量を測定して、その角度変化量の大小に基づいて結合状態を測定することもできる。
【００１５】
上記の系を用いる従来の測定装置において、実用上は、試料に接触させる薄膜層を測定毎に交換する必要がある。そこで従来、この薄膜層を誘電体ブロックに固定してチップ化して測定チップを構成し、この測定チップを試料毎に使い切ることが考えられている。
【００１６】
また、本出願人は、特願２００１−９２６６６において、使い勝手のよいウェル形状の試料保持部を有する測定チップを用いて、上記全反射光を利用した測定装置を提案している。試料保持部を有する測定チップを用いることにより、例えば試料として液体試料を用いる場合であれば、試料保持部内に入る少量の液体試料を準備するのみで、測定を行うことができる。また例えば試料保持部を複数個有する測定チップを用いることにより、短時間で容易に多種の試料の分析を行うことができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような従来の測定チップを用いる場合は、表面プラズモン測定装置等の測定装置上での位置精度が出し難いという問題が認められている。例えば上述のウェル形状の試料保持部を有する測定チップを用いて測定を行う場合には、この測定チップの上面を、板状の位置決め部材に当接させて、測定チップの位置決めを行うことができる。しかし、この際に、測定チップの上面にゴミが付いていると、当接部位においてがたつきが生じ、位置精度が出し難くなる。
【００１８】
全反射光を利用した測定装置において、再現性の良い高精度の測定を実現するためには、光ビームを誘電体ブロックと薄膜層（表面プラズモン共鳴を利用するものにあっては金属膜であり、導波モードの励起を利用するものにあってはクラッド層および光導波層である）との界面に対して所定の入射角範囲で入射させる必要があるが、測定装置上で測定チップの位置精度が出し難いと、当然、この入射角範囲がまちまちになって測定精度が損なわれる。
【００１９】
本発明は上記の事情に鑑みて、表面プラズモン測定装置等の全反射光を利用した測定装置上での測定チップの位置精度を出しやすい測定チップ位置決め機構を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明による測定チップ位置決め機構は、試料に接触させられる薄膜層を一面に形成された誘電体ブロックからなる測定チップに対して、前記誘電体ブロックと前記薄膜層との界面で全反射条件となる角度で光ビームを入射させ、前記界面で全反射した光ビームの強度を検出する測定装置に用いられる測定チップ位置決め機構であって、
前記測定チップの位置決め用の当接面に当接して、前記測定チップを位置決めする位置決め部材と、
前記測定チップの当接面が前記位置決め部材に当接する前に、前記当接面のゴミを除去するゴミ除去手段とを備えることを特徴とするものである。
【００２１】
上記の全反射光を利用した測定装置としては、金属膜を上記薄膜層として用いる前述の表面プラズモンセンサーや、誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形成された光導波層とからなる層を上記薄膜層として用いる前述の漏洩モードセンサー等がある。
【００２２】
また、このような測定装置において、前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して試料の特性を分析するには種々の方法があり、例えば、光ビームを前記界面で全反射条件が得られる種々の入射角で入射させ、各入射角に対応した位置毎に前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、全反射減衰により発生した暗線の位置（角度）を検出することにより分析を行ってもよいし、Ｄ．Ｖ．Ｎｏｏｒｔ，Ｋ．ｊｏｈａｎｓｅｎ，Ｃ．−Ｆ．Ｍａｎｄｅｎｉｕｓ，　Ｐｏｒｏｕｓ　Ｇｏｌｄ　ｉｎ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｐｌａｓｍｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，　ＥＵＲＯＳＥＮＳＯＲＳ　ＸＩＩＩ，　１９９９，　ｐｐ．５８５−５８８　に記載されているように、複数の波長の光ビームを前記界面で全反射条件が得られる入射角で入射させ、各波長毎に前記界面で全反射した光ビームの強度を検出して、各波長毎の全反射減衰の程度を測定して分析を行ってもよい。
【００２３】
また、Ｐ．Ｉ．Ｎｉｋｉｔｉｎ，Ａ．Ｎ．Ｇｒｉｇｏｒｅｎｋｏ，Ａ．Ａ．Ｂｅｌｏｇｌａｚｏｖ，Ｍ．Ｖ．Ｖａｌｅｉｋｏ，Ａ．Ｉ．Ｓａｖｃｈｕｋ，Ｏ．Ａ．Ｓａｖｃｈｕｋ，　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｐｌａｓｍｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ　ｆｏｒ　Ｍｉｃｒｏ−Ａｒｒａｙ　Ｂｉｏｓｅｎｓｉｎｇ，　ＥＵＲＯＳＥＮＳＯＲＳ　ＸＩＩＩ，　１９９９，　ｐｐ．２３５−２３８　に記載されているように、光ビームを前記界面で全反射条件が得られる入射角で入射させるとともに、この光ビームの一部を、この光ビームが前記界面に入射する前に分割し、この分割した光ビームを、前記界面で全反射した光ビームと干渉させて、その干渉後の光ビームの強度を検出することにより測定を行ってもよい。
【００２４】
上記ゴミ除去手段は、前記測定チップの当接面のゴミを払拭除去する払拭部材を有するものであってもよい。払拭部材としては、例えばブラシ、布、シート類あるいはへら等を用いることができる。前記払拭部材は、前記位置決め部材のエッジ部に配置されているものであってもよい。
【００２５】
また、前記ゴミ除去手段は、前記測定チップの当接面と、前記払拭部材とを相対的に摺動させる摺動手段をさらに有するものであってもよい。なお、前記位置決め部材のエッジ部が、前記払拭部材を構成する物であってもよい。さらに、前記払拭部材は、静電吸着によりゴミを吸着する静電吸着機能を有するものであってもよい。
【００２６】
また、前記ゴミ除去手段は、前記測定チップの当接面のゴミを吸引する吸引手段あるいは前記測定チップの当接面のゴミを気体により吹き飛ばす気体吹きつけ手段であってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明による測定チップ位置決め機構は、前記測定チップの位置決め用の当接面に当接して、前記測定チップを位置決めする位置決め部材と、前記測定チップの当接面が前記位置決め部材に当接する前に、前記当接面のゴミを除去するゴミ除去手段とを備えることにより、測定チップの当接面のゴミを除去した後に、この当接面を位置決め部材へ当接するため、当接部位においてがたつきが生じることが少なく、容易に測定装置上での測定チップの位置精度を出すことができる。
【００２８】
前記ゴミ除去手段が、前記測定チップの当接面のゴミを払拭除去する払拭部材例えばブラシ、布、シート、へら等であれば、簡易な構造を有する部材を用いてゴミを除去することができる。
【００２９】
前記払拭部材が、前記位置決め部材のエッジ部に配置されていれば、測定チップ位置決め機構を大型化することなく、ゴミを除去することができる。
【００３０】
前記ゴミ除去手段が、前記測定チップの当接面と、前記払拭部材とを相対に摺動させる摺動手段をさらに有するものであれば、測定チップを摺動手段に取り付けるのみで、ゴミを除去することができ、ゴミを除去する際の操作が簡易化される。また、前記位置決め部材のエッジ部が、前記払拭部材を構成する物であれば、別個に払拭部材を設ける必要がなく、測定チップ位置決め機構の構造が複雑化することが防止される。さらに、前記払拭部材が静電吸着によりゴミを吸着する静電吸着機能を有するものであれば、微少なゴミも静電吸着により確実に除去することができる。
【００３１】
前記ゴミ除去手段が、前記測定チップの当接面のゴミを吸引する吸引手段であれば、ゴミを回収しながら除去することができる。また前記ゴミ除去手段が、前記測定チップの当接面のゴミを気体により吹き飛ばす気体吹きつけ手段であれば、測定チップの当接面に接触することなく、ゴミを除去することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の測定チップ位置決め機構を用いた第１の実施形態である表面プラズモン測定装置の側面形状を示すものである。なお、本実施の形態における表面プラズモン測定装置は、薄膜層の上にセンシング物質を固定し、試料液に含まれる被検体が、このセンシング物質と結合する特定物質であるか否かを判定するものである。
【００３３】
図１に示す通りこの表面プラズモン測定装置は、測定チップ１０と、測定用の光ビーム（レーザビーム）２０を発生させる半導体レーザ等のレーザ光源２１と、入射光学系である集光レンズ２２と、光検出器２３と、上記レーザ光源２１の駆動を制御するとともに、上記光検出器２３の出力信号Ｓを受けて後述の処理を行なう信号処理部２４と、表示部２５と、測定チップ１０の当接面として機能する上面１１が当接するＬ字形状の位置決め部材２７と、測定チップ１０を移動および付勢する移動・付勢部材２８とを有している。
【００３４】
図１および図２に示すように、測定チップ１０は、概略四角錐形状とされた誘電体ブロック１３と、この誘電体ブロック１３の上面に形成された、例えば金、銀、銅、アルミニウム等からなる薄膜層１４と、この薄膜層１４の上に側方が閉じられた空間を画成する筒状部材からなる試料液保持枠１５とを備えている。試料液保持枠１５の部分は、その内面が薄膜層１４から上方に離れるにつれて測外方に離れるテーパ形状とされ、この試料液保持枠１５内のテーパ形状の空間は、試料液９を貯える試料保持部１６として機能している。
【００３５】
測定チップ１０は、誘電体ブロック１３と試料液保持枠１５とを、例えば透明樹脂等から一体整形し、蒸着により薄膜層１４を形成したものである。薄膜層１４の上にセンシング物質１７が固定され、試料液９の中には被検体が含まれている。なお、上記センシング物質１７および試料液９の両者が発明の試料として機能するものである。
【００３６】
集光レンズ２２は、光ビーム２０を集光して収束光状態で誘電体ブロック１３に通し、誘電体ブロック１３と薄膜層１４との界面１４ａに対して種々の入射角が得られるように入射させる。この入射角の範囲は、上記界面１４ａにおいて光ビーム２０の全反射条件が得られ、かつ、表面プラズモン共鳴が生じ得る角度範囲を含む範囲とされる。
【００３７】
なお光ビーム２０は、界面１４ａに対してｐ偏光で入射する。そのようにするためには、予めレーザ光源２１をその偏光方向が所定方向となるように配設すればよい。その他、波長板や偏光板で光ビーム２０の偏光の向きを制御してもよい。
【００３８】
光検出器２３は、多数の受光素子が１列に配されてなるラインセンサであり、受光素子の並び方向が図１中の矢印Ｘ方向となるように配されている。信号処理部２４は、上記光検出器２３の出力信号Ｓを受ける測定手段２６を有している。
【００３９】
位置決め部材２７は、試料液９滴下用の孔部２９を有するＬ形状の部材である。図１に示すように、測定チップ１０は、測定時には、位置決め部材２７のＬ形状側の内角３０に測定チップ１０の上面１１の端部が接し、かつ上面１１が位置決め部材２７の下面３１と当接するように移動・付勢部材２８により付勢される。また、図２に示すように、位置決め部材２７のＬ形状側と逆側のエッジ部３２には、静電吸着機能を有する素材、例えばナイロンからなるライン状のブラシ３３が取り付けられている。
【００４０】
移動・付勢部材２８は、コの字形状に形成され、測定チップ１０の底部がコの字形状部位にはめ込まれて、固定される。不図示の駆動部材により駆動され、測定チップ１０を測定位置へ位置決めする。なお、ブラシ３３は本発明の払拭部材として機能するものであり、位置決め部材２７、移動・付勢部材２８およびブラシ３３は、本発明の測定チップ位置決め機構として機能するものである。
【００４１】
以下、測定動作について説明する。まず、測定に先立ち測定チップ１０を移動・付勢部材２８に取り付ける。以下移動・付勢部材２８による、測定チップ１０の位置決め動作を説明する。最初に、図３の（ａ）に示すように、測定チップ１０の上面１１の高さが、ブラシ３３の先端の高さと一致する位置へ測定チップ１０を配置し、次に図３の（ｂ）に示すように、測定チップ１０を水平方向へ移動する。この際には、測定チップ１０の上面１１がブラシ３３の先端を摺動するように、測定チップを移動させる。すなわちブラシ３３の先端が測定チップ１０の上面１１を払拭することにより、上面１１上のゴミが除去される。また、ブラシ３３は、静電吸着機能を有するため、微少なゴミはブラシ３３に吸着される。図３の（ｃ）に示すように、上面１１上のゴミの払拭が終了した後、上面１１が、位置決め部材２７の下面３１とほぼ接触する位置へ、測定チップ１０を移動させる。その後、図３の（ｄ）に示すように、上面１１の端部が位置決め部材２７のＬ形状側の内角３０へ接するまで、測定チップ１０を位置決め部材２７の下面３１に沿って摺動させる。図３の（ｅ）に示すように、上面１１の端部が内角３０へ接した時点で、上面１１が位置決め部材２７の下面３１へ当接するように、付勢する。測定チップ１０の上面１１上のゴミは払拭または吸着されているため、測定チップ１０の上面１１と位置決め部材２７の下面３１の間にゴミが挟まることはない。
【００４２】
その後、測定ユニット１１の試料保持部１６に不図示の試料液供給手段により試料液９が供給される。信号処理部２４からの指令でレーザ光源２１が駆動され、そこから発せられた光ビーム２０が前述のように収束する状態で、誘電体ブロック１３と薄膜層１４との界面１４ａに入射する。この界面１４ａで全反射した光ビーム２０は、光検出器２３によって検出される。
【００４３】
光ビーム２０は、上述の通り収束光状態で誘電体ブロック１３に入射するので、上記界面１４ａに対して種々の入射角θで入射する成分を含むことになる。なおこの入射角θは、全反射角以上の角度とされる。そこで、光ビーム２０は界面１４ａで全反射し、この反射した光ビーム２０には、種々の反射角で反射する成分が含まれることになる。
【００４４】
このように光ビーム２０が全反射するとき、界面１４ａから薄膜層１４側にエバネッセント波がしみ出す。そして、光ビーム２０が界面１４ａに対してある特定の入射角θＳＰで入射した場合は、このエバネッセント波が薄膜層１４の表面に励起する表面プラズモンと共鳴するので、この光については反射光強度Ｉが鋭く低下する。なお図４には、この全反射減衰現象が生じた際の入射角θと反射光強度Ｉとの関係を概略的に示してある。
【００４５】
そこで、測定手段２６において、全反射減衰の状態として、光検出器２３が出力する出力信号Ｓから各受光素子毎の検出光量を調べ、暗線を検出した受光素子の位置に基づいて上記入射角（全反射減衰角）θＳＰを求める。
【００４６】
本実施形態では薄膜層１４上に、試料液９の中の特定物質である被検体と結合するセンシング物質１７が固定され、被検体との結合状態に応じてセンシング物質１７の屈折率が変化するので、上記全反射減衰角θＳＰを測定し続けることにより、この結合状態の変化の様子を調べることができる。
【００４７】
すなわち、時間経過とともに、全反射減衰角θＳＰの角度が変化する場合には、試料液９中の被検体がセンシング物質１７と結合していると判定することができ、全反射減衰角θＳＰの角度に変化が生じない場合には、試料液９中には、センシング物質と結合する被検体は存在していないと判定することができる。測定手段２６は、以上の原理に基づいて上記結合の有無を判定し、その判定結果が表示部２５に表示される。
【００４８】
以上の説明で明らかなように、本実施の形態においては、測定チップ１０の上面１１が、位置決め部材２７の下面３１へ当接する前に、ブラシ３３により測定チップ１０の上面１１上のゴミが払拭または吸着されているため、当接部位においてがたつきが生じることが少なく、容易に測定装置上での測定チップ１０の位置精度を出すことができる。
【００４９】
また、ゴミ除去手段として、測定チップ１０の上面１１のゴミを払拭除去するブラシ３３を使用したため、簡易な構造を有する部材を用いてゴミを除去することができる。さらにブラシ３３が、位置決め部材２７のエッジ部３２に配置されているため、測定チップ位置決め機構を大型化することなく、ゴミを除去することができる。
【００５０】
また、測定チップ１０の上面１１を、ブラシ３３に対して摺動させる移動・付勢部材２８を設けることにより、測定チップ１０を移動・付勢部材２８に取り付けるのみで、ゴミを除去することができ、ゴミを除去する際の操作が簡易化される。さらに、ブラシ３３が静電吸着によりゴミを吸着する静電吸着機能を有するため、微少なゴミも静電吸着により確実に除去することができる。
【００５１】
なお、本実施の形態の変型例として、移動・付勢部材２８の代わりに測定チップ１０を所定位置へ付勢する付勢部材のみを設け、手動操作により測定チップ１０の上面１１をブラシ３３により払拭した後に、測定チップ１０を付勢部材に取り付けて、位置決め部材２７の所定位置へ当接させる測定装置も考えられる。ブラシ３３のみを設ければよいため、装置の製造仕様の変更などが不要である。また、ブラシ３３の代わりに、布、ゴミ除去用のシートあるいはへら等をエッジ部３２へ設けても同様の効果を得ることができる。
【００５２】
次に図５および図６を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。図５は本発明の測定チップ位置決め機構を用いた第２の実施形態である表面プラズモン測定装置の側面形状を示すものであり、図６はゴミ除去動作の説明図である。なお、図５においては、図１に示す第１の具体的な実施の形態と共通の要素については同番号を付し、特に必要のない限りその説明は省略する。
【００５３】
図５に示すように、測定チップ１０は、測定時には、位置決め部材２７のＬ形状側の内角３０に測定チップ１０の上面１１の端部が接し、かつ上面１１が位置決め部材２７の下面３１と当接するように移動・付勢部材４０により付勢される。移動・付勢部材４０は、コの字形状に形成され、測定チップ１０の底部がコの字形状部位にはめ込まれて、固定される。また、移動・付勢部材４０は不図示の駆動部材により駆動され、測定チップ１０を測定位置へ位置決めする。
【００５４】
以下、簡単に測定チップ１０の位置決め動作について説明する。測定に先立ち測定チップ１０を移動・付勢部材４０に取り付ける。まず、図６の（ａ）に示すように、測定チップ１０の上面１１の端部が、位置決め部材２７のエッジ部３２と接触する位置へ測定チップ１０を配置し、次に図６の（ｂ）へ示すように、測定チップ１０を斜め下方へ移動する。この際には、測定チップ１０の上面１１がエッジ部３２と常に接触しているように、測定チップ１０を移動させる。すなわち、測定チップ１０の上面１１がエッジ部３２に対して摺動し、エッジ部３２が測定チップ１０の上面１１を払拭することにより、上面１１上のゴミが除去される。図６の（ｃ）へ示すように、上面１１上のゴミの払拭が終了した後、上面１１の全面が、位置決め部材２７の下面３１とほぼ接触する位置へ、測定チップ１０を回転させる。その後、図６の（ｄ）に示すように、上面１１の端部が位置決め部材２７のＬ形状側の内角３０へ接するまで、測定チップ１０を位置決め部材２７の下面３１に沿って摺動させる。図６の（ｅ）に示すように、上面１１の端部が内角３０へ接した時点で、上面１１が位置決め部材２７の下面３１へ当接するように、付勢する。測定チップ１０の上面１１上のゴミは払拭されているため、測定チップ１０の上面１１と位置決め部材２７の下面３１の間にゴミが挟まることはない。以下第１の実施の形態と同様の動作により、測定を行う。
【００５５】
以上の説明で明らかなように、本実施の形態においては、測定チップ１０の上面１１が、位置決め部材２７の下面３１へ当接する前に、エッジ部３２により測定チップ１０の上面１１上のゴミが払拭されているため、当接部位においてがたつきが生じることが少なく、容易に測定装置上での測定チップ１０の位置精度を出すことができる。
【００５６】
また、位置決め部材２７のエッジ部３２が、払拭部材として機能するため、別個に払拭部材を設ける必要がなく、測定チップ位置決め機構の構造が複雑化することが防止される。
【００５７】
次に図７を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。図７は本発明の測定チップ位置決め機構を用いた第３の実施形態である表面プラズモン測定装置の側面形状を示すものである。なお、図７においては、図１に示す第１の具体的な実施の形態と共通の要素については同番号を付し、特に必要のない限りその説明は省略する。
【００５８】
図７に示すように、測定チップ１０は、測定時には、位置決め部材２７のＬ形状側の内角３０に測定チップ１０の上面１１の端部が接し、かつ上面１１が位置決め部材２７の下面３１と当接するように移動・付勢部材５０により付勢される。移動・付勢部材５０は、コの字形状に形成され、測定チップ１０の底部がコの字形状部位にはめ込まれて、固定される。不図示の駆動部材により駆動され、測定チップ１０を測定位置へ位置決めする。また、位置決め部材２７のエッジ部３２に隣接して、ゴミ除去手段としての吸引機５１が設けられている。
【００５９】
以下、位置決め動作について説明する。測定に先立ち測定チップ１０を移動・付勢部材５０に取り付ける。移動・付勢部材５０は、測定チップ１０の上面１１が、吸引機５１の下を通過するように、測定チップ１０を水平移動させる。吸引機５１により測定チップ１０の上面１１上のゴミが吸引される。その後、上面１１の端部が位置決め部材２７のＬ形状側の内角３０へ接するまで、測定チップ１０を位置決め部材２７の下面３１に沿って摺動させる。上面１１の端部が内角３０へ接した時点で、上面１１が位置決め部材２７の下面３１へ当接するように、付勢する。測定チップ１０の上面１１上のゴミは吸引されているため、測定チップ１０の上面１１と位置決め部材２７の下面３１の間にゴミが挟まることはない。以下第１の実施の形態と同様の動作により、測定を行う。
【００６０】
以上の説明で明らかなように、本実施の形態においては、測定チップ１０の上面１１が、位置決め部材２７の下面３１へ当接する前に、吸引機５１により測定チップ１０の上面１１上のゴミが吸引されているため、当接部位においてがたつきが生じることが少なく、容易に測定装置上での測定チップ１０の位置精度を出すことができる。
【００６１】
また、ゴミ除去手段として、吸引機５１を用いたため、ゴミを回収しながら除去することができる。
【００６２】
なお、本実施の変型例として、吸引機５１の代わりに気体吹きつけ手段としてのエアーシャワー５２を設けたものも考えられる。エアーシャワー５２を用いれば、測定チップ１０の上面１１のゴミをエアーにより吹き飛ばすことができ、上面１１に接触することなく、ゴミを除去することができる。
【００６３】
次に、図８を参照して本発明の第４の実施形態について説明する。なお、図８においては、図１中の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要の無い限り省略する。
【００６４】
この第４の実施の形態は、本発明の測定チップ位置決め機構を用いた漏洩モードセンサーであり、測定チップ９０を用いるように構成されている。この測定チップ９０の誘電体ブロック１３の上面にはクラッド層９１が形成され、さらにその上には光導波層９２が形成されている。また光導波層９２の表面上にはセンシング物質１７が固定されている。
【００６５】
誘電体ブロック１３は、例えば合成樹脂やＢＫ７等の光学ガラスを用いて形成されている。一方クラッド層９１は、誘電体ブロック１３よりも低屈折率の誘電体や、金等の金属を用いて薄膜状に形成されている。また光導波層９２は、クラッド層９１よりも高屈折率の誘電体、例えばＰＭＭＡを用いてこれも薄膜状に形成されている。クラッド層９１の膜厚は、例えば金薄膜から形成する場合で３６．５ｎｍ、光導波層９２の膜厚は、例えばＰＭＭＡから形成する場合で７００ｎｍ程度とされる。
【００６６】
上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、レーザ光源２１から出射した光ビーム２０を誘電体ブロック１３を通してクラッド層９１に対して全反射角以上の入射角で入射させると、該光ビーム２０が誘電体ブロック１３とクラッド層９１との界面９１ａで全反射するが、クラッド層９１を透過して光導波層９２に特定入射角で入射した特定波数の光は、該光導波層９２を導波モードで伝搬するようになる。こうして導波モードが励起されると、入射光のほとんどが光導波層９２に取り込まれるので、上記界面９１ａで全反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。
【００６７】
光導波層９２における導波光の波数は、該光導波層９２の上のセンシング物質１７の屈折率に依存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角を知ることによって、センシング物質１７の屈折率を測定することができ、試料液９中の被検体とセンシング物質１７との結合状態を知ることができる。
【００６８】
本実施形態でも、測定チップ９０の上面１１が、位置決め部材２７の下面３１へ当接する前に、ブラシ３３により測定チップ９０の上面１１上のゴミが払拭または吸着されているため、当接部位においてがたつきが生じることが少なく、容易に測定装置上での測定チップ９０の位置精度を出すことができる。また、他の効果も第１の実施形態と同様に得ることができる。
【００６９】
次に図９を参照して本発明の第５の実施の形態について説明する。本発明の測定チップ位置決め機構を用いた第５の実施形態である表面プラズモンセンサーは、上記第１の実施の形態の表面プラズモンセンサーと比べ測定方法を変更したものである。図９は、本実施の形態の表面プラズモンセンサーの側面形状を示すものであり、本表面プラズモンセンサーの測定位置には、レーザ光源１２０　とＣＣＤ１２１　が配設されており、レーザ光源１２０　とＣＣＤ１２１　との間には、コリメータレンズ１２２　、干渉光学系１２３　、集光レンズ１２４　およびアパーチャー１２５　が配設されている。
【００７０】
上記干渉光学系１２３　は、偏光フィルタ１３１　、ハーフミラー１３２　、ハーフミラー１３３　およびミラー１３４　により構成されている。さらに、ＣＣＤ１２１　は測定手段１３５　に接続されており、測定手段１３５　は表示部６２に接続されている。
【００７１】
以下、本実施の形態の表面プラズモンセンサーにおける測定動作について説明する。レーザ光源１２０　が駆動されて光ビーム１４０　が発散光の状態で出射される。この光ビーム１４０　はコリメータレンズ１２２　により平行光化されて偏光フィルタ１３１　に入射する。偏光フィルタ１３１　を透過して界面１４ａに対してｐ偏光で入射するようにされた光ビーム１４０　は、ハーフミラー１３２　により一部がレファレンス光ビーム１４０Ｒとして分割され、ハーフミラー１３２　を透過した残りの光ビーム１４０Ｓは界面１４ａに入射する。界面１４ａで全反射した光ビーム１４０Ｓおよびミラー１３４　で反射したレファレンス光ビーム１４０Ｒはハーフミラー１３３　に入射して合成される。合成された光ビーム１４０’は集光レンズ１２４　により集光され、アパーチャー１２５　を通過してＣＣＤ１２１　によって検出される。このとき、ＣＣＤ１２１　で検出される光ビーム１４０’は、光ビーム１４０Ｓとレファレンス光ビーム１４０Ｒとの干渉の状態に応じて干渉縞を発生させる。
【００７２】
ここで、試料液９中の被検体が薄膜層１４の表面に固定されているセンシング物質１７と結合するか否かを、試料液９を測定チップ１０へ供給後、継続的に測定を行い、ＣＣＤ１２１　により検出される干渉縞の変化を検出することにより、判定することができる。
【００７３】
すなわち、上記試料液９中の被検体とセンシング物質１７との結合状態に応じてセンシング物質１７の屈折率が変化するため、界面１４ａで全反射した光ビーム１４０Ｓおよびレファレンス光ビーム１４０Ｒがハーフミラー１３３　により合成される際に、干渉の状態が変化するため、上記干渉縞の変化に応じて結合反応の有無を検出することができる。測定手段１３５　は、以上の原理に基づいて上記反応の有無を検出し、その結果が表示部２５に表示される。
【００７４】
本実施形態でも、第１の実施の形態と同様に、測定チップ１０の上面１１が、位置決め部材２７の下面３１へ当接する前に、ブラシ３３により測定チップ１０の上面１１上のゴミが払拭または吸着されているため、当接部位においてがたつきが生じることが少なく、容易に測定装置上での測定チップ１０の位置精度を出すことができる。
【００７５】
なお、各実施の形態においては、試料保持部を１つ備えた測定チップを用いたが、試料保持部を複数個有する測定チップを用いてもよい。この場合には、１つの測定系を移動させて、各資料保持部の測定を行ってもよいし、試料保持部毎に測定系を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による表面プラズモン測定装置の要部を示す一部破断側面図
【図２】測定チップおよび位置決め機構の概略構成図
【図３】ゴミ除去動作の説明図
【図４】上記表面プラズモン測定装置における光ビームの入射角θと反射光強度Ｉとの概略関係を示すグラフ
【図５】本発明の第２の実施形態による表面プラズモン測定装置の要部を示す一部破断側面図
【図６】ゴミ除去動作の説明図
【図７】本発明の第３の実施形態による表面プラズモン測定装置の要部を示す一部破断側面図
【図８】本発明の第４の実施形態による漏洩モード測定装置の要部を示す一部破断側面図
【図９】本発明の第５の実施形態による表面プラズモン測定装置の要部を示す一部破断側面図
【符号の説明】
９　　　　試料液
１０，９０　　測定チップ
１１　　　　上面
１３　　　　誘電体ブロック
１４　　　　薄膜層
１４ａ　　　誘電体ブロックと薄膜層との界面
１５　　　　試料液保持枠
１６　　　　試料保持部
１７　　　　センシング物質
２０　　　　光ビーム
２１　　　　レーザ光源
２２　　　　集光レンズ
２３　　　　光検出器
２４　　　　信号処理部
２５　　　　表示部
２６　　　　測定手段
２７　　　　位置決め部材
２８，４０，５０　　　　移動・付勢部材
３２　　　　エッジ部
３３　　　　ブラシ
５１　　　　吸引機
５２　　　　エアーシャワー
９１　　　　クラッド層
９１ａ　　　誘電体ブロックとクラッド層との界面
９２　　　　光導波層
１２０　　　　レーザ光源
１２１　　　ＣＣＤ
１２２　　　コリメータレンズ
１２３　　　干渉光学系
１２４　　　集光レンズ
１２５　　　　アパーチャー
１３４　　　ミラー
１３５　　　測定手段
１４０　　　光ビーム
【図１】
2004053275.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004053275.tif 000007
【図５】
2004053275.tif 000008
【図６】
2004053275.tif 000009
【図７】
2004053275.tif 000010
【図８】
2004053275.tif 000011
【図９】
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