(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出するように配置され、かつ捕捉体が固定されている金属膜とを有する検出チップを用いて、表面プラズモン共鳴を利用することにより被検出物質の存在または量を検出するための装置であって、
少なくともその先端部が導電性を有し、前記収容部に液体を提供するか、または前記収容部から液体を回収するためのピペットと、
前記ピペットを移動させるピペット移動部と、
前記金属膜と、前記ピペットの先端部との間の電気的特性を測定する電気的特性測定部と、
前記金属膜において表面プラズモン共鳴が発生するように前記金属膜に光を照射する光照射部と、
前記光照射部が前記金属膜に光を照射したときに、前記金属膜の前記収容部側の面の近傍から放出される蛍光の光量、または前記金属膜で反射された光の光量を検出する光検出部と、
前記電気的特性測定部の測定結果に基づいて前記金属膜に対する前記ピペットの先端部の位置を判断する処理部と、
を有する、検出装置。
【請求項２】
前記電気的特性測定部は、前記金属膜と前記ピペットの先端部との間のインピーダンスを測定する、請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記電気的特性測定部により測定されたインピーダンスが所定値以下の場合、前記金属膜と前記ピペットの先端部とが接触していると判断する、請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記処理部が、前記金属膜と前記ピペットの先端部とが接触していると判断した場合、前記ピペット移動部は、前記ピペットの先端部を前記金属膜から所定の間隔で離間させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記電気的特性測定部は、前記金属膜と前記ピペットの先端部との間の静電容量を測定する、請求項１に記載の検出装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記電気的特性測定部により測定された静電容量が所定値以上の場合、前記金属膜と前記ピペットの先端部とが所定値以下の距離に近接していると判断する、請求項５に記載の検出装置。
【請求項７】
前記ピペットは、先端部側に装着されるピペットチップを有し、
前記ピペットチップは、導電性カーボンを含む、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項８】
前記ピペットは、先端部側に装着されるピペットチップを有し、
前記ピペットチップは、金属からなる導電部を有する、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項９】
液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出するように配置され、かつ捕捉体が固定されている金属膜とを有する検出チップを用いて、表面プラズモン共鳴を利用することにより被検出物質の存在または量を検出するための方法であって、
前記金属膜とピペットの先端部との間の電気的特性を測定する工程と、
前記電気的特性の測定結果に基づいて前記金属膜に対する前記ピペットの先端部の位置を判断する工程と、
前記ピペットの先端部の位置の判断結果に基づいて前記ピペットの先端部の位置を調整する工程と、
前記先端部の位置を調整された前記ピペットにより前記収容部の前記金属膜上に検体を提供し、前記被検出物質を前記捕捉体に結合させる工程と、
前記被検出物質と前記捕捉体とが結合している状態で、前記金属膜において表面プラズモン共鳴が発生するように前記金属膜に光を照射して、前記金属膜の前記収容部側の面の近傍から放出される蛍光の光量、または前記金属膜で反射された光の光量を検出する工程と、
を有する、検出方法。
【請求項１０】
前記電気的特性を測定する工程では、前記金属膜と前記ピペットの先端部との間のインピーダンスを測定する、請求項９に記載の検出方法。
【請求項１１】
前記ピペットの先端部の位置を判断する工程では、測定されたインピーダンスが所定値以下の場合、前記金属膜と前記ピペットの先端部とが接触していると判断する、請求項１０に記載の検出方法。
【請求項１２】
前記ピペットの先端部の位置を判断する工程において前記金属膜と前記ピペットの先端部とが接触していると判断した場合、前記ピペットの先端部の位置を調整する工程では、前記ピペットの先端部を前記金属膜から所定の間隔で離間させる、請求項１１に記載の検出方法。
【請求項１３】
前記電気的特性を測定する工程は、前記金属膜と前記ピペットの先端部との間の静電容量を測定する、請求項９に記載の検出方法。
【請求項１４】
前記ピペットの先端部の位置を判断する工程では、測定された静電容量が所定値以上の場合、前記金属膜と前記ピペットの先端部とが所定値以下に近接していると判断する、請求項１３に記載の検出方法。
【請求項１５】
表面プラズモン共鳴を利用して、被検出物質の存在または量を検出するためのチップであって、
入射面、出射面、および成膜面を含む絶縁体からなるプリズムと、
前記成膜面上に配置されている、液体を収容するための収容部と、
前記収容部に露出するように前記成膜面上に配置され、かつその表面の少なくとも一部に捕捉体が固定されている金属膜と、
前記成膜面上に配置されており、前記金属膜に電気的に接続され、外部から接触可能な、捕捉体が固定されていない導電接続部と、
を有する、検出チップ。
【請求項１６】
表面プラズモン共鳴を利用して、被検出物質の存在または量を検出するためのチップであって、
液体を収容するための収容部と、
前記収容部に露出するようにされ、回折格子を含み、かつその表面の少なくとも一部に捕捉体が固定されている金属膜と、
前記金属膜に電気的に接続され、外部から接触可能な、捕捉体が固定されていない導電接続部と、
を有する、検出チップ。
【請求項１７】
前記金属膜の少なくとも一部と対向するように配置された、前記収容部と連通する注入口をさらに有する、請求項１５または請求項１６に記載の検出チップ。
【請求項１８】
表面プラズモン共鳴を利用して、被検出物質の存在または量を検出するための検出チップと、
前記検出チップに液体を提供するためのピペットチップと、
を有するキットであって、
前記検出チップは、液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出するように配置され、かつ捕捉体が固定されている金属膜と、前記金属膜に電気的に接続され、外部から接触可能な導電接続部と、を有し、
前記ピペットチップは、少なくともその先端部が導電性を有する、
キット。
【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を利用することにより被検出物質の存在または量を検出するための検出装置および検出方法に関する。また、本発明は、この検出装置および検出方法に用いられうる検出チップおよびキットに関する。
【背景技術】
【０００２】
臨床検査などにおいて、検体中のタンパク質やＤＮＡなどの微量の被検出物質を高感度かつ定量的に検出することができれば、患者の状態を迅速に把握して治療を行うことが可能となる。このため、検体中の被検出物質を高感度かつ定量的に検出できる方法が求められている。
【０００３】
被検出物質を高感度に検出できる検出装置として、表面プラズモン励起増強蛍光分光法（Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy：以下「ＳＰＦＳ」と略記する）を利用する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の検出装置では、誘電体からなるプリズムと、プリズム上に配置されている、液体を収容するための収容部と、収容部上に配置されている収容部の蓋と、収容部内に露出するようにプリズム上に配置され、かつ捕捉体（例えば１次抗体）が固定されている金属膜と、を有する検出チップが使用される。金属膜上に被検出物質を含む液体を提供すると、被検出物質は、捕捉体により捕捉される（１次反応）。次いで、蛍光物質で標識された捕捉体（例えば２次抗体）を金属膜上に提供すると、被検出物質は、蛍光物質で標識される（２次反応）。この状態で金属膜に励起光を照射すると、被検出物質を標識する蛍光物質は、ＳＰＲにより増強された電場により励起され、蛍光を放出する。ＳＰＦＳ装置は、この放出された蛍光を検出することで、被検出物質の存在または量を検出することができる。
【０００５】
一般的に、被検出物質や蛍光物質、捕捉体などが含まれる液体の収容部への提供、および液体の収容部からの回収は、ピペットを用いて行われる。ピペットを自動で操作する検出装置では、ピペットの先端を収容部の底面近傍に配置し、収容部内の液体を回収する。しかし、ピペットの長さは、個体毎にばらつきがある。このため、ピペットを交換すると、収容部の底面に対するピペットの先端部の位置が変わってしまい、その結果として、収容部内の残液量も変わってしまう。収容部内の残液量は、その後の反応に影響を与えうる。したがって、残液量の違いは、微量な被検出物質の検出結果に影響を与えるおそれがある。
【０００６】
そこで、特許文献１に記載の検出装置では、ピペットの先端部を収容部の蓋の上面に当接させることで、ピペットの先端部の位置を事前に調整する。これにより、ピペット毎の長さが異なっていても、再現性よく収容部から液体を回収することができる。これにより、被検出物質の検出の精度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１８６０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の検出装置では、ピペットの形状（例えば、ピペットの長さなど）のばらつきに起因する収容部の底面とピペットの先端部との間隔のばらつきは解消できるものの、検出チップの形状（例えば、収容部の蓋の上面の位置や金属膜の厚みなど）のばらつきに起因する収容部の底面とピペットの先端部との間隔のばらつきは解消できない。したがって、特許文献１に記載の検出装置では、ピペットの先端部の位置の調整について、精度を向上させるために改善の余地がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ＳＰＲを利用する検出装置および検出方法であって、ピペットの先端部の位置を事前に調整し、被検出物質を高い精度で検出することができる検出装置および検出方法を提供することを目的とする。また、本発明は、この検出装置および検出方法に用いられうる検出チップおよびキットを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、ＳＰＲを利用する検出装置および検出方法において、検体中の被検出物質の存在または量を検出する際に、検出チップの金属膜を利用してピペットの先端部の位置を調整できることを見出し、さらに検討を加えて本発明を完成させた。
【００１１】
すなわち、本発明は、以下の検出装置に関する。
【００１２】
［１］液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出するように配置され、かつ捕捉体が固定されている金属膜とを有する検出チップを用いて、表面プラズモン共鳴を利用することにより被検出物質の存在または量を検出するための装置であって、少なくともその先端部が導電性を有し、前記収容部に液体を提供するか、または前記収容部から液体を回収するためのピペットと、前記ピペットを移動させるピペット移動部と、前記金属膜と、前記ピペットの先端部との間の電気的特性を測定する電気的特性測定部と、前記金属膜において表面プラズモン共鳴が発生するように前記金属膜に光を照射する光照射部と、前記光照射部が前記金属膜に光を照射したときに、前記金属膜の前記収容部側の面の近傍から放出される蛍光の光量、または前記金属膜で反射された光の光量を検出する光検出部と、前記電気的特性測定部の測定結果に基づいて前記金属膜に対する前記ピペットの先端部の位置を判断する処理部と、を有する、検出装置。
［２］前記電気的特性測定部は、前記金属膜と前記ピペットの先端部との間のインピーダンスを測定する、［１］に記載の検出装置。
［３］前記処理部は、前記電気的特性測定部により測定されたインピーダンスが所定値以下の場合、前記金属膜と前記ピペットの先端部とが接触していると判断する、［２］に記載の検出装置。
［４］前記処理部が、前記金属膜と前記ピペットの先端部とが接触していると判断した場合、前記ピペット移動部は、前記ピペットの先端部を前記金属膜から所定の間隔で離間させる、［１］〜［３］のいずれか一つに記載の検出装置。
［５］前記電気的特性測定部は、前記金属膜と前記ピペットの先端部との間の静電容量を測定する、［１］に記載の検出装置。
［６］前記処理部は、前記電気的特性測定部により測定された静電容量が所定値以上の場合、前記金属膜と前記ピペットの先端部とが所定値以下の距離に近接していると判断する、［５］に記載の検出装置。
［７］前記ピペットは、先端部側に装着されるピペットチップを有し、前記ピペットチップは、導電性カーボンを含む、［１］〜［６］のいずれか一つに記載の検出装置。
［８］前記ピペットは、先端部側に装着されるピペットチップを有し、前記ピペットチップは、金属からなる導電部を有する、［１］〜［６］のいずれか一つに記載の検出装置。
【００１３】
また、本発明は、以下の検出方法に関する。
【００１４】
［９］液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出するように配置され、かつ捕捉体が固定されている金属膜とを有する検出チップを用いて、表面プラズモン共鳴を利用することにより被検出物質の存在または量を検出するための方法であって、前記金属膜とピペットの先端部との間の電気的特性を測定する工程と、前記電気的特性の測定結果に基づいて前記金属膜に対する前記ピペットの先端部の位置を判断する工程と、前記ピペットの先端部の位置の判断結果に基づいて前記ピペットの先端部の位置を調整する工程と、前記先端部の位置を調整された前記ピペットにより前記収容部の前記金属膜上に検体を提供し、前記被検出物質を前記捕捉体に結合させる工程と、前記被検出物質と前記捕捉体とが結合している状態で、前記金属膜において表面プラズモン共鳴が発生するように前記金属膜に光を照射して、前記金属膜の前記収容部側の面の近傍から放出される蛍光の光量、または前記金属膜で反射された光の光量を検出する工程と、を有する、検出方法。
［１０］前記電気的特性を測定する工程では、前記金属膜と前記ピペットの先端部との間のインピーダンスを測定する、［９］に記載の検出方法。
［１１］前記ピペットの先端部の位置を判断する工程では、測定されたインピーダンスが所定値以下の場合、前記金属膜と前記ピペットの先端部とが接触していると判断する、［１０］に記載の検出方法。
［１２］前記ピペットの先端部の位置を判断する工程において前記金属膜と前記ピペットの先端部とが接触していると判断した場合、前記ピペットの先端部の位置を調整する工程では、前記ピペットの先端部を前記金属膜から所定の間隔で離間させる、［１１］に記載の検出方法。
［１３］前記電気的特性を測定する工程は、前記金属膜と前記ピペットの先端部との間の静電容量を測定する、［９］に記載の検出方法。
［１４］前記ピペットの先端部の位置を判断する工程では、測定された静電容量が所定値以上の場合、前記金属膜と前記ピペットの先端部とが所定値以下に近接していると判断する、［１３］に記載の検出方法。
【００１５】
また、本発明は、以下の検出チップおよびキットに関する。
【００１６】
［１５］表面プラズモン共鳴を利用して、被検出物質の存在または量を検出するためのチップであって、入射面、出射面、および成膜面を含む絶縁体からなるプリズムと、前記成膜面上に配置されている、液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出するように前記成膜面上に配置され、かつその表面の少なくとも一部に捕捉体が固定されている金属膜と、前記成膜面上に配置されており、前記金属膜に電気的に接続され、外部から接触可能な、捕捉体が固定されていない導電接続部と、を有する、検出チップ。
［１６］表面プラズモン共鳴を利用して、被検出物質の存在または量を検出するためのチップであって、液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出するようにされ、回折格子を含み、かつその表面の少なくとも一部に捕捉体が固定されている金属膜と、前記金属膜に電気的に接続され、外部から接触可能な、捕捉体が固定されていない導電接続部と、を有する、検出チップ。
［１７］前記金属膜の少なくとも一部と対向するように配置された、前記収容部と連通する注入口をさらに有する、［１５］または［１６］に記載の検出チップ。
［１８］表面プラズモン共鳴を利用して、被検出物質の存在または量を検出するための検出チップと、前記検出チップに液体を提供するためのピペットチップと、を有するキットであって、前記検出チップは、液体を収容するための収容部と、前記収容部に露出するように配置され、かつ捕捉体が固定されている金属膜と、前記金属膜に電気的に接続され、外部から接触可能な導電接続部と、を有し、前記ピペットチップは、少なくともその先端部が導電性を有する、キット。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、大型化することなく、かつ低コストに製造しうる検出装置および検出方法を用いて、ピペットの先端部の位置を調整し、被検出物質の存在または量を高い精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施の形態に係る表面プラズモン励起増強蛍光分析装置（ＳＰＦＳ装置）の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示されるＳＰＦＳ装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、ピペットの先端部の位置を調整する工程（工程Ｓ２０）を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、金属膜およびピペットの先端部の間の間隔（ｄ）と、金属膜およびピペットの先端部の間のインピーダンス（Ｚ）との関係を示すグラフである。
【図５】図５Ａは、金属膜およびピペットの先端部の間の間隔（ｄ）と、金属膜およびピペットの先端部の間の静電容量（Ｃ）との関係を示すグラフであり、図５Ｂは、金属膜およびピペットの先端部の間の間隔（ｄ）と、金属膜およびピペットの先端部の間の共振周波数（ω０）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明に係る検出装置の代表例として、検体に含まれる被検出物質の存在または量を検出する表面プラズモン励起増強蛍光分析装置（ＳＰＦＳ装置）について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態に係る表面プラズモン励起増強蛍光分析装置（ＳＰＦＳ装置）１００の構成を示す模式図である。図１に示されるように、ＳＰＦＳ装置１００は、送液部１１０、検出チップ搬送部１２０、光照射部１３０、反射光検出部１４０、蛍光検出部１５０および制御部１６０を有する。ＳＰＦＳ装置１００は、検出チップ搬送部１２０のチップホルダー１２２に検出チップ１０を装着した状態で使用される。そこで、検出チップ１０について先に説明し、その後にＳＰＦＳ装置１００の各構成要素について説明する。
【００２１】
図１に示されるように、検出チップ１０は、入射面２１、成膜面２２および出射面２３を有するプリズム２０と、金属膜３０と、導電接続部４０と、流路蓋５０とを有する。金属膜３０、導電接続部４０および流路蓋５０は、成膜面２２上に配置されている。プリズム２０、金属膜３０および流路蓋５０により、液体を収容するための収容部が形成される。本実施の形態では、収容部は、液体が流れる流路５１である。流路５１（収容部）は、プリズム２０の成膜面上に配置されている。液体の例には、被検出物質を含む検体（例えば、血液や血清、血漿、尿、鼻孔液、唾液、精液など）や、蛍光物質で標識された捕捉体を含む標識液、洗浄液などが含まれる。
【００２２】
プリズム２０は、励起光αに対して透明な絶縁体からなる。プリズム２０は、入射面２１、成膜面２２および出射面２３を有する。入射面２１は、光照射部１３０からの励起光αをプリズム２０の内部に入射させる。成膜面２２上には、金属膜３０が配置されている。本実施の形態では、プリズム２０の内部に入射した励起光αは、被検出物質が捕捉される金属膜３０に照射される。励起光αは、金属膜３０の裏面で反射して反射光βとなる。より具体的には、励起光αは、プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２）で反射して反射光βとなる。出射面２３は、反射光βをプリズム２０の外部に出射させる。
【００２３】
プリズム２０の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、プリズム２０の形状は、台形を底面とする柱体である。台形の一方の底辺に対応する面が成膜面２２であり、一方の脚に対応する面が入射面２１であり、他方の脚に対応する面が出射面２３である。底面となる台形は、等脚台形であることが好ましい。これにより、入射面２１と出射面２３とが対称になり、励起光αのＳ波成分がプリズム２０内に滞留しにくくなる。
【００２４】
入射面２１は、励起光αが光照射部１３０に戻らないように形成される。励起光αの光源がレーザーダイオード（以下「ＬＤ」ともいう）である場合、励起光αがＬＤに戻ると、ＬＤの励起状態が乱れてしまい、励起光αの波長や出力が変動してしまう。そこで、理想的な共鳴角または増強角を中心とする走査範囲において、励起光αが入射面２１に垂直に入射しないように、入射面２１の角度が設定される。ここで「共鳴角」とは、金属膜３０に対する励起光αの入射角を走査した場合に、出射面２３から出射される反射光βの光量が最小となるときの、入射角を意味する。また、「増強角」とは、金属膜３０に対する励起光αの入射角を走査した場合に、検出チップ１０の上方に放出される励起光αと同一波長の散乱光（以下「プラズモン散乱光」という）δの光量が最大となるときの、入射角を意味する。本実施の形態では、入射面２１と成膜面２２との角度および成膜面２２と出射面２３との角度は、いずれも約８０°である。
【００２５】
なお、検出チップ１０の設計により、共鳴角（およびその極近傍にある増強角）が概ね決まる。設計要素は、プリズム２０の屈折率や、金属膜３０の屈折率、金属膜３０の膜厚、金属膜３０の消衰係数、励起光αの波長などである。金属膜３０上に捕捉された被検出物質によって共鳴角および増強角がシフトするが、その量は数度未満である。
【００２６】
一方で、プリズム２０は、複屈折特性を少なからず有する。プリズム２０の材料の例には、絶縁性の樹脂およびガラスが含まれる。プリズム２０の材料は、好ましくは、屈折率が１.４〜１.６であり、かつ複屈折が小さい樹脂である。
【００２７】
金属膜３０は、プリズム２０の成膜面２２上に流路５１に露出するように配置されている。金属膜３０により、成膜面２２に全反射条件で入射した励起光αの光子と、金属膜３０中の自由電子との間で相互作用（ＳＰＲ）が生じ、金属膜３０の表面上に局在場光（一般に「エバネッセント光」または「近接場光」とも呼ばれる）を生じさせることができる。
【００２８】
金属膜３０の材料は、後述する金属膜３０とピペット１１１の先端部との間のインピーダンス測定のための電極として用いることができ、かつＳＰＲを生じさせることができる金属であれば特に限定されない。金属膜３０の材料の例には、金、銀、銅、アルミ、これらの合金が含まれる。本実施の形態では、金属膜３０は、金薄膜である。金属膜３０の形成方法は、特に限定されない。金属膜３０の形成方法の例には、スパッタリング、蒸着、メッキが含まれる。金属膜３０の厚みは、特に限定されないが、３０〜７０ｎｍの範囲内が好ましい。
【００２９】
また、特に図示しないが、金属膜３０の表面には、被検出物質を捕捉するための捕捉体が固定されている。捕捉体を固定することで、被検出物質を選択的に検出することが可能となる。本実施の形態では、金属膜３０上の所定の領域に、捕捉体が均一に固定されている。捕捉体が固定されている領域は、後述する一次反応および二次反応が起こる反応場となる。金属膜３０に固定されている捕捉体は、流路５１内に露出している。捕捉体の種類は、被検出物質を捕捉することができれば特に限定されない。本実施の形態では、捕捉体は、被検出物質に特異的に結合可能な抗体またはその断片である。
【００３０】
導電接続部４０は、成膜面２２上に配置され、金属膜３０に電気的に接続されている。導電接続部４０は、検出チップ１０の外部に露出しており、金属膜３０は、外部から導電接続部４０を介して外部機器などに電気的に接続されうる。本実施の形態では、導電接続部４０は、後述する電気的特性測定部１１８と電気的に接続される。導電接続部４０の材料は、導電性を有していれば特に限定されない。導電接続部４０の材料の例には、金、銀、銅、アルミ、これらの合金が含まれる。導電接続部４０の形状および厚さは、特に限定されない。また、導電接続部４０の形成方法も特に限定されず、金属膜３０と同様の方法により形成されうる。また、導電接続部４０は、金属膜３０と一体として形成されてもよいし、別体として形成されてもよい。本実施の形態では、導電接続部４０は、金属膜３０に含まれ、金属膜３０と同じ材料により同時に金属膜３０と一体として形成される。
【００３１】
流路蓋５０は、成膜面２２上に配置されている。流路蓋５０は、２つの貫通孔を有する薄板である。流路蓋５０の裏面には、流路溝が形成されている。２つの貫通孔は、それぞれ注入口および排出口となる。流路５１の両端は、注入口および排出口にそれぞれ接続されている。また、本実施の形態では、導電接続部４０は、注入口を介して電気的特性測定部１１８に接続されている。流路溝は、プリズム２０、金属膜３０および流路蓋５０をこの順に積層することで流路５１（収容部）となる。
【００３２】
流路蓋５０は、金属膜３０上から放出される蛍光γおよびプラズモン散乱光δに対して透明な材料からなることが好ましい。流路蓋５０の材料の例には、樹脂が含まれる。蛍光γおよびプラズモン散乱光δを外部に取り出す部分が蛍光γおよびプラズモン散乱光δに対して透明であれば、流路蓋５０の他の部分は、不透明な材料で形成されていてもよい。流路蓋５０は、例えば、両面テープや接着剤などによる接着や、レーザー溶着、超音波溶着、クランプ部材を用いた圧着などによりプリズム２０または金属膜３０に接合されている。
【００３３】
図１に示されるように、励起光αは、入射面２１でプリズム２０内に入射する。プリズム２０内に入射した励起光αは、金属膜３０に全反射角度（ＳＰＲが生じる角度）で照射される。このように金属膜３０に対して励起光αをＳＰＲが生じる角度で照射することで、金属膜３０上に局在場光を発生させることができる。この局在場光により、金属膜３０上に存在する被検出物質を標識する蛍光物質が励起され、蛍光γが放出される。ＳＰＦＳ装置１００は、蛍光物質から放出された蛍光γの光量を測定することで、被検出物質の存在または量を検出する。
【００３４】
次に、本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００の各構成要素について説明する。前述のとおり、ＳＰＦＳ装置１００は、送液部１１０、検出チップ搬送部１２０、光照射部１３０、反射光検出部１４０、蛍光検出部１５０および制御部１６０を有する。検出チップ１０は、検出チップ搬送部１２０に含まれるチップホルダー１２２に保持されうる。
【００３５】
送液部１１０は、ピペット１１１、液体チップ１１５、ピペット移動部１１６、送液ポンプ駆動機構１１７、電気的特性測定部１１８および送液制御部１１９を含む。送液部１１０は、チップホルダー１２２に保持された検出チップ１０の流路５１内に、検体や標識液、洗浄液などの液体を供給したり、流路５１から液体を回収したりする。
【００３６】
ピペット１１１は、流路５１（収容部）に液体を提供したり、流路５１（収容部）から液体を回収したりする際に液体を収容する。ピペット１１１は、シリンジ１１２と、シリンジ１１２内を往復動作可能なプランジャー１１３とによって構成される。ピペット１１１は、その先端部側に装着されるピペットチップ１１４を有していてもよい。すなわち、ここで「ピペット１１１の先端部」とは、ピペット１１１がピペットチップ１１４を有する場合は、ピペットチップ１１４の先端部をいい、ピペット１１１がピペットチップ１１４を有しない場合は、シリンジ１１２（ピペット１１１）の先端部をいう。ピペット１１１は、少なくともその先端部が導電性を有する。図１に示されるように、ピペット１１１の先端部は、後述する電気的特性測定部１１８に電気的に接続されている。また、ピペット１１１は、プランジャー１１３の往復運動によって、液体の吸引および排出を定量的に行うことができる。これによりピペット１１１は、流路５１に液体を提供したり、流路５１から液体を回収したりすることができる。不純物の混入などを防止する観点から、ピペットチップ１１４は交換可能であることが好ましい。
【００３７】
ピペット１１１の材料は、特に限定されない。ピペット１１１の材料の例には、樹脂およびガラスが含まれる。ピペット１１１の材料は、通常、ポリプロピレンが用いられる。ピペット１１１の先端部に導電性を付与する方法は、特に限定されず、例えば、樹脂からなるピペットチップ１１４が導電性を付与するための添加剤を含んでいてもよいし、金属からなる導電部を含んでいてもよい。導電性を付与するための添加剤の例には、炭素繊維（ＣＦ）やカーボンブラック（ＣＢ）などの導電性カーボンからなる炭素系の添加剤；および繊維や粉末、ガラス繊維などに金属をコーティングした金属系の添加剤が含まれる。
【００３８】
液体チップ１１５は、検体や標識液、洗浄液などの液体を収容する容器である。液体チップ１１５としては、通常、複数の容器が液体の種類に応じて配置されるか、または複数の容器が一体化したチップが配置される。
【００３９】
ピペット移動部１１６は、ピペット１１１を移動させる。ピペット移動部１１６は、例えば、ピペット１１１をシリンジ１１２の軸方向（例えば垂直方向）と、軸方向を横断する方向（例えば水平方向）との二方向に自在に動かす。ピペット移動部１１６は、例えば、ソレノイドアクチュエーターおよびステッピングモーターを含む。
【００４０】
送液ポンプ駆動機構１１７は、プランジャー１１３を移動させて、ピペット１１１内の液体を外部に吐出させたり、外部の液体をピペット１１１内に収容させたりする。送液ポンプ駆動機構１１７は、ステッピングモーターなどのプランジャー１１３を往復運動させるための装置を含む。ステッピングモーターは、ピペット１１１の送液量や送液速度を管理できるため、検出チップ１０の残液量を管理する観点から好ましい。
【００４１】
電気的特性測定部１１８は、チップホルダー１２２に保持された検出チップ１０の金属膜３０と、ピペット１１１の先端部とに接続されており、金属膜３０とピペット１１１の先端部との間の電気的特性を測定する。電気的特性の例には、インピーダンスおよび静電容量が含まれる。本実施の形態では、検出チップ１０の金属膜３０と、ピペット１１１の先端部との間のインピーダンス特性を測定する。電気的特性測定部１１８は、金属膜３０とピペット１１１の先端部との間に電圧を印加する電源と、金属膜３０とピペット１１１の先端部との間に流れる電流を測定する電流計を有する。電源および電流計の種類は、特に限定されない。電源の例には、所望の電圧を印加することができる直流電源および交流電源が含まれる。電流計の例には、直流電流計、交流電流計および電流力計型電流計が含まれる。
【００４２】
送液制御部１１９は、送液部１１０に含まれる各種機器を制御して、ピペット１１１からの、およびピペット１１１への液体の送液を制御する。また、送液制御部１１９は、電気的特性測定部１１８の測定結果に基づいて、金属膜３０に対するピペット１１１の先端部の位置を判断する処理部としても機能する。送液制御部１１９は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。
【００４３】
送液部１１０は、液体チップ１１５より各種液体を吸引し、検出チップ１０の流路５１内に供給する。このとき、プランジャー１１３を動かすことで、検出チップ１０中の流路５１内を液体が往復し、流路５１内の液体が攪拌される。これにより、液体の濃度の均一化や、流路５１内における反応（例えば抗原抗体反応）の促進などを実現することができる。このような操作を行う観点から、検出チップ１０の注入口は多層フィルムで保護されており、かつピペット１１１がこの多層フィルムを貫通した時に注入口を密閉できるように、検出チップ１０およびピペット１１１が構成されていることが好ましい。
【００４４】
流路５１内の液体は、再びピペット１１１で吸引され、液体チップ１１５などに排出される。これらの動作の繰り返しにより、各種液体による反応や洗浄などを実施し、流路５１内の反応場に、蛍光物質で標識された被検出物質を配置することができる。
【００４５】
検出チップ搬送部１２０は、検出チップ１０を検出位置または送液位置に搬送し、固定する。ここで「検出位置」とは、光照射部１３０が検出チップ１０に励起光αを照射し、それに伴い発生する反射光β、蛍光γまたはプラズモン散乱光δを反射光検出部１４０または蛍光検出部１５０が検出する位置である。また、「送液位置」とは、送液部１１０が検出チップ１０の流路５１内に液体を供給するか、または検出チップ１０の流路５１内の液体を除去する位置である。検出チップ搬送部１２０は、搬送ステージ１２１およびチップホルダー１２２を含む。チップホルダー１２２は、搬送ステージ１２１に固定されており、検出チップ１０を着脱可能に保持する。チップホルダー１２２の形状は、検出チップ１０を保持することが可能であり、かつ励起光α、反射光β、蛍光γおよびプラズモン散乱光δの光路を妨げない形状である。たとえば、チップホルダー１２２には、励起光α、反射光β、蛍光γおよびプラズモン散乱光δが通過するための開口が設けられている。搬送ステージ１２１は、チップホルダー１２２を一方向およびその逆方向に移動させる。搬送ステージ１２１も、励起光α、反射光β、蛍光γおよびプラズモン散乱光δの光路を妨げない形状である。搬送ステージ１２１は、例えば、ステッピングモーターなどで駆動される。
【００４６】
光照射部１３０は、チップホルダー１２２に保持された検出チップ１０の入射面２１に向かって励起光αを照射する。蛍光γまたはプラズモン散乱光δの測定時には、光照射部１３０は、金属膜３０に対する入射角がＳＰＲを生じさせる角度となるように、金属膜３０に対するＰ波のみを入射面２１に向けて出射する。ここで「励起光」とは、蛍光物質を直接または間接的に励起させる光である。たとえば、励起光αは、プリズム２０を介して金属膜３０にＳＰＲが生じる角度で照射されたときに、蛍光物質を励起させる局在場光を金属膜３０の表面上に生じさせる光である。光照射部１３０は、光源ユニット１３１、角度調整機構１３２および光源制御部１３３を含む。
【００４７】
光源ユニット１３１は、コリメートされ、かつ波長および光量が一定の励起光αを、金属膜３０の裏面における照射スポットの形状が略円形となるように出射する。光源ユニット１３１は、例えば、励起光αの光源、ビーム整形光学系、ＡＰＣ機構および温度調整機構（いずれも不図示）を含む。
【００４８】
光源の種類は、特に限定されず、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）である。光源の他の例には、発光ダイオード、水銀灯、その他のレーザー光源が含まれる。光源から出射される光がビームでない場合は、光源から出射される光は、レンズや鏡、スリットなどによりビームに変換される。また、光源から出射される光が単色光でない場合は、光源から出射される光は、回折格子などにより単色光に変換される。さらに、光源から出射される光が直線偏光でない場合は、光源から出射される光は、偏光子などにより直線偏光の光に変換される。
【００４９】
ビーム整形光学系は、例えば、コリメーターやバンドパスフィルター、直線偏光フィルター、半波長板、スリット、ズーム手段などを含む。ビーム整形光学系は、これらのすべてを含んでいてもよいし、一部を含んでいてもよい。コリメーターは、光源から出射された励起光αをコリメートする。バンドパスフィルターは、光源から出射された励起光αを中心波長のみの狭帯域光にする。光源からの励起光αは、若干の波長分布幅を有しているためである。直線偏光フィルターは、光源から出射された励起光αを完全な直線偏光の光にする。半波長板は、金属膜３０にＰ波成分が入射するように励起光αの偏光方向を調整する。スリットおよびズーム手段は、金属膜３０の裏面における照射スポットの形状が所定サイズの円形となるように、励起光αのビーム径や輪郭形状などを調整する。
【００５０】
ＡＰＣ機構は、光源の出力が一定となるように光源を制御する。より具体的には、ＡＰＣ機構は、励起光αから分岐させた光の光量を不図示のフォトダイオードなどで検出する。そして、ＡＰＣ機構は、回帰回路で投入エネルギーを制御することで、光源の出力を一定に制御する。
【００５１】
温度調整機構は、例えば、ヒーターやペルチェ素子などである。光源の出射光の波長およびエネルギーは、温度によって変動することがある。このため、温度調整機構で光源の温度を一定に保つことにより、光源の出射光の波長およびエネルギーを一定に制御する。
【００５２】
角度調整機構１３２は、金属膜３０（プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２））に対する励起光αの入射角を調整する。角度調整機構１３２は、プリズム２０を介して金属膜３０の所定の位置に向けて所定の入射角で励起光αを照射するために、励起光αの光軸とチップホルダー１２２とを相対的に回転させる。
【００５３】
たとえば、角度調整機構１３２は、光源ユニット１３１を励起光αの光軸と直交する軸（図１の紙面に対して垂直な軸）を中心として回動させる。このとき、入射角を走査しても金属膜３０上での照射スポットの位置がほとんど変化しないように、回転軸の位置を設定する。回転中心の位置を、入射角の走査範囲の両端における２つの励起光αの光軸の交点近傍（成膜面２２上の照射位置と入射面２１との間）に設定することで、照射位置のズレを極小化することができる。
【００５４】
前述のとおり、金属膜３０に対する励起光αの入射角のうち、プラズモン散乱光δの光量が最大となる角度が増強角である。励起光αの入射角を増強角またはその近傍の角度に設定することで、高強度の蛍光γを測定することが可能となる。検出チップ１０のプリズム２０の材料および形状、金属膜３０の膜厚、流路５１内の液体の屈折率などにより、励起光αの基本的な入射条件が決まるが、流路５１内の蛍光物質の種類および量、プリズム２０の形状誤差などにより、最適な入射条件はわずかに変動する。このため、測定ごとに最適な増強角を求めることが好ましい。
【００５５】
光源制御部１３３は、光源ユニット１３１に含まれる各種機器を制御して、光源ユニット１３１からの励起光αの出射を制御する。光源制御部１３３は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。
【００５６】
反射光検出部１４０は、共鳴角の測定を行うために、光照射部１３０が検出チップ１０の金属膜３０に励起光αの照射したときに、金属膜３０での反射光βの光量を測定する。反射光検出部１４０は、照射スポットを通る、金属膜３０に対する法線を挟んで、光照射部１３０の反対側に配置されている。反射光検出部１４０は、受光センサー１４１、角度調整機構１４２およびセンサー制御部１４３を含む。なお、後述する蛍光検出部１５０がプラズモン散乱光δの光量を測定することにより増強角を決定する場合は、反射光検出部１４０は、無くてもよい。
【００５７】
受光センサー１４１は、反射光βが入射する位置に配置され、反射光βの光量を測定する。受光センサー１４１の種類は、特に限定されない。たとえば、受光センサー１４１は、フォトダイオード（ＰＤ）である。
【００５８】
角度調整機構１４２は、金属膜３０に対する励起光αの入射角に応じて、受光センサー１４１の位置（角度）を調整する。角度調整機構１４２は、反射光βが受光センサー１４１に入射するように、受光センサー１４１とチップホルダー１２２とを相対的に回転させる。
【００５９】
センサー制御部１４３は、受光センサー１４１の出力値の検出や、検出した出力値による受光センサー１４１の感度の管理、適切な出力値を得るための受光センサー１４１の感度の変更などを制御する。センサー制御部１４３は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。
【００６０】
蛍光検出部１５０は、光照射部１３０が検出チップ１０の金属膜３０に励起光αを照射したときに、金属膜３０の流路５１（収容部）側の面の近傍から放出される蛍光γの光量を検出する。また、必要に応じて、蛍光検出部１５０は、金属膜３０への励起光αの照射によって生じたプラズモン散乱光δも検出する。蛍光検出部１５０は、受光ユニット１５１、位置切り替え機構１５２およびセンサー制御部１５３を含む。
【００６１】
受光ユニット１５１は、検出チップ１０の金属膜３０の法線方向に配置される。受光ユニット１５１は、第１レンズ１５４、光学フィルター１５５、第２レンズ１５６および受光センサー１５７を含む。
【００６２】
第１レンズ１５４は、例えば、集光レンズであり、金属膜３０上から出射される光を集光する。第２レンズ１５６は、例えば、結像レンズであり、第１レンズ１５４で集光された光を受光センサー１５７の受光面に結像させる。両レンズの間の光路は、略平行になっている。
【００６３】
光学フィルター１５５は、両レンズの間に配置されている。光学フィルター１５５は、蛍光成分のみを受光センサー１５７に導き、高いＳ／Ｎ比で蛍光γを検出するために、励起光成分（プラズモン散乱光δ）を除去する。光学フィルター１５５の例には、励起光反射フィルター、短波長カットフィルターおよびバンドパスフィルターが含まれる。光学フィルター１５５は、例えば、所定の光成分を反射する多層膜を含むフィルター、または所定の光成分を吸収する色ガラスフィルターである。
【００６４】
受光センサー１５７は、蛍光γおよびプラズモン散乱光δを検出する。受光センサー１５７は、微量の被検出物質からの微弱な蛍光γを検出することが可能な、高い感度を有する。受光センサー１５７は、例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ）やアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などである。
【００６５】
位置切り替え機構１５２は、光学フィルター１５５の位置を、受光ユニット１５１における光路上または光路外に切り替える。具体的には、受光センサー１５７が蛍光γを検出する時には、光学フィルター１５５を受光ユニット１５１の光路上に配置し、受光センサー１５７がプラズモン散乱光δを検出する時には、光学フィルター１５５を受光ユニット１５１の光路外に配置する。
【００６６】
センサー制御部１５３は、受光センサー１５７の出力値の検出や、検出した出力値による受光センサー１５７の感度の管理、適切な出力値を得るための受光センサー１５７の感度の変更、などを制御する。センサー制御部１５３は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。
【００６７】
制御部１６０は、送液制御部１１９、搬送ステージ１２１、角度調整機構１３２、光源制御部１３３、角度調整機構１４２、センサー制御部１４３、位置切り替え機構１５２、およびセンサー制御部１５３を制御する。制御部１６０は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。
【００６８】
次に、ＳＰＦＳ装置１００の検出動作（本発明の実施の形態に係る検出方法）について説明する。図２は、ＳＰＦＳ装置１００の動作手順の一例を示すフローチャートである。図３は、ピペット１１１の先端部の位置を調整する工程（工程Ｓ２０）を説明するためのフローチャートである。図４は、金属膜３０とピペット１１１の先端部との間の間隔（ｄ）、および金属膜３０とピペット１１１の先端部との間のインピーダンス（Ｚ）の関係を示すグラフである。
【００６９】
まず、測定の準備をする（工程Ｓ１０）。具体的には、ＳＰＦＳ装置１００のチップホルダー１２２に検出チップ１０を設置する。また、ピペット１１１の先端部側にピペットチップ１１４を装着する。なお、検出チップ１０の流路５１内に保湿剤が存在する場合は、流路５１内をあらかじめ洗浄し、保湿剤を除去しておくことが好ましい。
【００７０】
次いで、ピペット１１１の先端部の位置を調整する（工程Ｓ２０）。具体的には、制御部１６０は、送液制御部１１９を介してピペット移動部１１６を操作して、ピペット１１１の先端部を金属膜３０に向かって移動させる。次いで、電気的特性測定部１１８は、金属膜３０とピペット１１１の先端部との間に電圧を印加して、金属膜３０とピペット１１１の先端部との間のインピーダンス特性を測定する（工程Ｓ２１）。図４は、金属膜３０およびピペット１１１の先端部の間の間隔（ｄ）と、金属膜３０およびピペット１１１の先端部の間のインピーダンス（Ｚ）との関係を示すグラフである。金属膜３０と、ピペット１１１の先端部とが接触したとき、金属膜３０と、ピペット１１１の先端部とは導通する。これにより、図４に示されるように、金属膜３０と、ピペット１１１の先端部との間のインピーダンスは、急激に減少する。測定結果は、送液制御部（処理部）１１９に出力される。次いで、送液制御部（処理部）１１９は、インピーダンスの測定結果に基づいて金属膜３０に対するピペット１１１の先端部の位置を判断する（工程Ｓ２２）。送液制御部１１９は、電気的特性測定部１１８により測定されたインピーダンスが所定値以下の場合、金属膜３０とピペット１１１の先端部とが接触していると判断する。なお、工程Ｓ２１と工程Ｓ２２は並行して行ってもよい。たとえば、金属膜３０とピペット１１１の先端部との間隔を近づけながら金属膜３０とピペット１１１の先端部との間のインピーダンス特性を測定し（工程Ｓ２１）、同時にピペット１１１の先端部の位置を判断してもよい（工程Ｓ２２）。次いで、送液制御部（処理部）１１９は、ピペット１１１の先端部の位置の判断結果に基づいてピペット１１１の先端部の位置を調整する（工程Ｓ２３）。本実施の形態では、送液制御部１１９が、金属膜３０とピペット１１１の先端部とが接触していると判断した場合、ピペット移動部１１６は、ピペット１１１の先端部を金属膜３０から所定の間隔に離間させる。これにより、この後の液体の提供および回収を適切に行うことができる。このとき、金属膜３０と、ピペット１１１の先端部との間隔は、その後の液体の提供および回収に適切な間隔であれば特に限定されない。また、液体の提供時および回収時では、金属膜３０とピペット１１１の先端部との間隔は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。金属膜３０と、ピペット１１１の先端部との間隔は、例えば、０．１〜０．３ｍｍ程度であることが好ましい。液体の回収時では液残りを低減する上で、金属膜３０と、ピペット１１１の先端部との間隔をさらに小さくしてもよい。これらの工程を行うことにより、ピペット１１１の先端部の位置を適切な位置に調整することができる。このように、使用される検出チップ１０毎にピペット１１１の先端部の位置を調整することによって、検出チップ１０毎の流路蓋５０の大きさや金属膜３０の厚みなどのばらつきが被検出物質の検出結果に与える影響を無くすことができる。
【００７１】
次いで、ピペット１１１により流路５１（収容部）の金属膜３０上に検体を提供し、被検出物質を捕捉体に結合させる（工程Ｓ３０）。具体的には、制御部１６０は、搬送ステージ１２１を操作して、検出チップ１０を送液位置に移動させる。このとき、ピペット１１１の先端部の位置は、事前に調整されているため、金属膜３０と、ピペット１１１の先端部とが衝突することを防止することができる。この後、制御部１６０は、送液部１１０を操作して、液体チップ１１５内の検体を流路５１内に導入する。流路５１内では、抗原抗体反応によって、金属膜３０上に被検出物質が捕捉される（１次反応；工程Ｓ３０）。次いで、制御部１６０は、搬送ステージ１２１を操作して、検出チップ１０を検出位置に移動させる。
【００７２】
次いで、光学ブランク値を測定する（工程Ｓ４０）。ここで「光学ブランク値」とは、蛍光γの測定（工程Ｓ６０）において検出チップ１０の上方に放出される背景光の光量を意味する。具体的には、制御部１６０は、搬送ステージ１２１を操作して、検出チップ１０を送液位置に移動させる。この後、制御部１６０は、送液部１１０を操作して、検出チップ１０の流路５１内の検体を除去するとともに、液体チップ１１５内の洗浄液を用いて流路５１内を洗浄する。洗浄液は、ピペット１１１により回収され、流路５１から除去される。このとき、ピペット１１１の先端部の位置は、事前に調整されている。このため、ピペット１１１は、検出チップ１０毎の流路蓋５０の大きさや金属膜３０の厚みなどのばらつきに関わらず、金属膜３０とピペット１１１の先端部とを十分に近く、かつ一定の間隔に調整し、洗浄液を回収することができる。このため、流路５１内の残液量を、十分に少なく、かつ一定にすることができる。したがって、この後の二次反応において、流路５１に提供される液体が意図せずに希釈されるのを防ぐことができる。次いで、制御部１６０は、搬送ステージ１２１を操作して、検出チップ１０を検出位置に移動させる。この後、制御部１６０は、光照射部１３０および蛍光検出部１５０を操作して、捕捉体が固定されている領域に対応した金属膜３０の裏面に入射面２１を介して励起光αを照射するとともに、受光センサー１５７の出力値（光学ブランク値）を記録する。このとき、制御部１６０は、角度調整機構１３２を操作して、励起光αの入射角を増強角に設定する。また、制御部１６０は、位置切り替え機構１５２を制御して、光学フィルター１５５を受光ユニット１５１の光路内に配置する。測定された光学ブランク値は、制御部１６０に記録される。
【００７３】
次いで、金属膜３０上に捕捉されている被検出物質を蛍光物質で標識する（２次反応；工程Ｓ５０）。具体的には、制御部１６０は、搬送ステージ１２１を操作して、検出チップ１０を送液位置に移動させる。この後、制御部１６０は、送液部１１０を操作して、蛍光物質で標識された捕捉体を含む液体（標識液）を検出チップ１０の流路５１内に導入する。流路５１内では、抗原抗体反応によって、金属膜３０上に捕捉されている被検出物質が蛍光物質で標識される。この後、流路５１内の標識液は除去され、流路５１内は洗浄液で洗浄される。
【００７４】
次いで、金属膜３０の流路５１（収容部）側の面の近傍から放出される蛍光γの光量を測定して、検体中の被検出物質の存在または量を示すシグナル値を得る（工程Ｓ６０）。具体的には、制御部１６０は、搬送ステージ１２１を操作して、検出チップ１０を検出位置に移動させる。この後、制御部１６０は、光照射部１３０および蛍光検出部１５０を操作して、被検出物質と捕捉体とが結合しており、かつ金属膜３０上に検体が存在しない状態で、プリズム２０側から捕捉体が固定されている領域に対応した金属膜３０の裏面に入射面２１を介して励起光αを照射するとともに、受光センサー１５７の出力値を記録する。このとき、前述のとおり、ピペット１１１の先端部の位置は、事前に調整されている。このため、検出チップ１０毎に流路蓋５０の大きさや金属膜３０の厚みなどが異なっていても、蛍光γの光量を測定するとき、標識液や洗浄液などの残液量を十分に少なく、かつ一定にすることができる。制御部１６０は、角度調整機構１３２を操作して、励起光αの入射角を増強角に設定する。また、制御部１６０は、位置切り替え機構１５２を制御して、光学フィルター１５５を受光ユニット１５１の光路内に配置する。制御部１６０は、検出値から光学ブランク値を引き、検体中の被検出物質の存在または量を示すシグナル値を算出する。シグナル値は、必要に応じて、被検出物質の量や濃度などに換算される。
【００７５】
以上の手順により、検体の液体成分中の被検出物質の存在または量を検出することができる。
【００７６】
本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００では、検出チップ１０に設けられた金属膜３０を利用してピペット１１１の先端部の位置を事前に調整することができる。本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００は、大型化することなく、かつ低コストに製造されうる。また、ピペット１１１の先端部の位置の調整は、実際に液体を提供する際に対向する金属膜３０を利用して行われる。このため、検出チップ１０毎に流路蓋５０の大きさや金属膜３０の厚みなどが異なっていても、正確にピペット１１１の先端部の位置を調整することができる。これにより、流路５１から液体を回収した後の残液量を少なく、かつ一定にすることができる。したがって、本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置では、被検出物質の存在または量を高い精度で検出することができる。
【００７７】
また、本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００では、金属膜３０と、ピペット１１１の先端部との間のインピーダンスを測定することでピペット１１１の先端部の位置の調整が行われる。これにより、ＳＰＦＳ装置１００では、検出チップ１０に荷重を加えることなく、ピペット１１１の先端部の位置を判断し、調整することができる。このため、金属膜３０を傷付けるおそれもない。
【００７８】
なお、本実施の形態では、金属膜３０とピペット１１１の先端部との間のインピーダンスを測定することによって、ピペット１１１の先端部の位置を調整する検出装置および検出方法について説明した。しかし、本発明に係る検出装置および検出方法は、インピーダンス以外の電気的特性を測定することによって、ピペット１１１の先端部の位置を調整してもよい。たとえば、本発明に係る検出装置および検出方法では、金属膜３０と、ピペット１１１の先端部との間の静電容量や共振周波数などを測定することによって、ピペット１１１の先端部の位置を調整してもよい。
【００７９】
図５Ａは、金属膜およびピペットの先端部の間の間隔（ｄ）と、金属膜およびピペットの先端部の間の静電容量（Ｃ）との関係を示すグラフであり、図５Ｂは、金属膜およびピペットの先端部の間の間隔（ｄ）と、金属膜およびピペットの先端部の間の共振周波数（ω０）との関係を示すグラフである。
【００８０】
静電容量Ｃは、以下の式（１）で算出される。
【数１】
0006372186.tif 000002
ここで、Ｃは金属膜３０とピペット１１１の先端部との間の静電容量（Ｆ）、εは金属膜３０とピペット１１１の先端部との間の誘電率（Ｆ／ｍ）、Ｓは金属膜３０に対向するピペット１１１の先端部の面積（ｍ２）、ｄは金属膜３０とピペット１１１の先端部との間の距離（ｍ）である。この場合、図５Ａに示されるように、測定された静電容量が所定値以上の場合、金属膜３０とピペット１１１の先端部とが所定値以下に近接していると判断することができる。これにより、金属膜３０とピペット１１１とを接触させることなく、ピペット１１１の先端部の位置を調整することができる。
【００８１】
また、共振周波数ω０は、上記の静電容量Ｃから以下の式（２）で算出される。
【数２】
0006372186.tif 000003
ここで、ω０は共振周波数（ｒａｄ／ｓ）、Ｌはインダクタンス（Ｈ）、Ｃは前述の静電容量（Ｆ）である。式（１）および式（２）から共振周波数ω０は、以下の式（３）で表される。
【数３】
0006372186.tif 000004
この場合、図５Ｂに示されるように、測定された共振周波数が所定値以下の場合、金属膜３０とピペット１１１の先端部とが所定値以下に近接していると判断することができる。これにより、金属膜３０とピペット１１１とを接触させることなく、ピペット１１１の先端部の位置を調整することができる。
【００８２】
また、上記実施の形態では、流路蓋５０の注入口を介して導電接続部４０と電気的特性測定部１１８とが接続される検出チップ１０について説明した。しかし、本発明に係る検出チップ１０では、流路蓋５０は、導電接続部４０と外部機器とを接触させるために、別途、貫通孔を有していてもよい。この場合、導電接続部は、この貫通孔を介して外部に露出する。外部機器は、貫通孔を介して導電接続部に電気的に接続される。
【００８３】
また、上記実施の形態では、プリズム２０と金属膜３０の界面において励起光を全反射させることで、励起光と表面プラズモンとを結合させる検出装置および検出方法について説明した。しかし、本発明に係る検出装置および検出方法は、回折格子を利用して励起光と表面プラズモンとを結合させてもよい。この場合、ＳＰＦＳ装置１００では、金属膜３０は、プリズム２０上に配置されていなくてもよく、代わりに回折格子を含んでいてもよい。
【００８４】
さらに、上記実施の形態では、ＳＰＦＳを利用する検出装置および検出方法について説明したが、本発明に係る検出装置および検出方法は、ＳＰＦＳを利用する検出装置および検出方法に限定されない。たとえば、本発明に係る検出装置および検出方法は、ＳＰＲ法を利用する検出装置および検出方法であってもよい。この場合、ＳＰＦＳ装置１００は、蛍光γの光量を測定せずに、シグナル値として反射光βの光量を測定することで被検出物質を測定する。したがって、光学ブランク値の測定（工程Ｓ５０）および２次反応（工程Ｓ６０）は不要である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明に係る検出装置および検出方法は、被検出物質を高い信頼性で検出することができるため、例えば疾患の検査などに有用である。
【符号の説明】
【００８６】
１０  検出チップ
２０  プリズム
２１  入射面
２２  成膜面
２３  出射面
３０  金属膜
４０  導電接続部
５０  流路蓋
５１  流路
１００  ＳＰＦＳ装置
１１０  送液部
１１１  ピペット
１１２  シリンジ
１１３  プランジャー
１１４  ピペットチップ
１１５  液体チップ
１１６  ピペット移動部
１１７  送液ポンプ駆動機構
１１８  電気的特性測定部
１１９  送液制御部
１２０  検出チップ搬送部
１２１  搬送ステージ
１２２  チップホルダー
１３０  光照射部
１３１  光源ユニット
１３２  角度調整機構
１３３  光源制御部
１４０  反射光検出部
１４１  受光センサー
１４２  角度調整機構
１４３  センサー制御部
１５０  蛍光検出部
１５１  受光ユニット
１５２  位置切り替え機構
１５３  センサー制御部
１５４  第１レンズ
１５５  光学フィルター
１５６  第２レンズ
１５７  受光センサー
１６０  制御部
α  励起光
β  反射光
γ  蛍光
δ  プラズモン散乱光
【図１】
0006372186.tif 000005
【図２】
0006372186.tif 000006
【図３】
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【図４】
0006372186.tif 000008
【図５】
0006372186.tif 000009