(57)【要約】 【課題】  測定領域がμｍオーダーの超小型化が行なえる、また、製造が容易で、蛍光色素などでラベルすることなく、抗原−抗体反応などの相互作用を高感度にその場で検出できるセンサを提供する。【解決手段】  本発明による局在化表面プラズモンセンサは、光ファイバ２の端面３に、局在化した表面プラズモン共鳴が励起される寸法の金属微粒子層４を形成し、金属微粒子層４の表面に検出対象分子５に相補的な分子６の分子層を形成し、金属微粒子層４内に局在化した表面プラズモン共鳴による光ファイバ２に入力された光の変化を用いて、相補的な分子６に吸着又は結合した検出対象分子５を検出する。【選択図】    図１
2005181296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの端面に、局在化した表面プラズモン共鳴が励起される寸法の金属微粒子層を形成し、前記金属微粒子層の表面に検出対象分子に相補的な分子の分子層を形成し、前記金属微粒子層内に局在化した表面プラズモン共鳴による前記光ファイバに入力された光の変化を用いて、前記相補的な分子に吸着又は結合した検出対象分子を検出する局在化表面プラズモンセンサ。
【請求項２】
光ファイバの端面に局在化した表面プラズモン共鳴が励起される寸法に、検出対象分子に相補的な分子の機能を有する金属微粒子層を形成し、前記金属微粒子層内に局在化した表面プラズモン共鳴による前記光ファイバに入力された光の変化を用いて、前記相補的な分子に吸着又は結合した検出対象分子を検出する局在化表面プラズモンセンサ。
【請求項３】
前記金属微粒子層が貴金属を主成分とする請求項１又は請求項２に記載の局在化表面プラズモンセンサ。
【請求項４】
前記金属微粒子層の厚さが１ｎｍから１μｍである請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンサ。
【請求項５】
前記光ファイバの端面における検出部分の径が５ｍｍ以下である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンサ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンサ（当該局在化表面プラズモンセンサを構成する光ファイバを第１の光ファイバとする）と、前記表面プラズモン共鳴を励起する光を発光する光源と、光を検出する光検出器と、入力した光を分割して出力できる光ファイバカプラと、前記光源で発光した光を前記光ファイバカプラに導く第２の光ファイバと、前記第１の光ファイバと前記光ファイバカプラとを接続して、前記光源で発光した光を前記光ファイバカプラから前記局在化表面プラズモンセンサの前記第１の光ファイバの端面（当該端面を第１の端面とする）に導き、前記第１の端面から反射又は散乱された光を前記光ファイバカプラに導く第３の光ファイバと、前記第１の端面から反射又は散乱された光を前記光ファイバカプラから前記光検出器に導く第４の光ファイバとを備える；
局在化表面プラズモンセンシング装置。
【請求項７】
前記局在化表面プラズモンセンサと前記第３の光ファイバとを、着脱可能なようにスプライサで接続する請求項６に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンサ（当該局在化表面プラズモンセンサを構成する光ファイバを第１の光ファイバとする）と、前記表面プラズモン共鳴を励起する光を発光する光源と、光を検出する光検出器と、入力した光を分割して出力できる光ファイバカプラと、前記光源で発光した光を前記光ファイバカプラに導く第２の光ファイバと、局在化表面プラズモンセンサからの光を前記光ファイバカプラから前記光検出器に導く第４の光ファイバとを備え；
前記第１の光ファイバは前記光ファイバカプラと接続されて、前記光源で発光した光を前記光ファイバカプラから前記局在化表面プラズモンセンサの前記第１の光ファイバの端面（当該端面を第１の端面とする）に導き、前記第１の端面から反射又は散乱された光を前記光ファイバカプラに導き、前記第４の光ファイバは前記第１の端面から反射又は散乱された光を前記光ファイバカプラから前記光検出器に導く；
局在化表面プラズモンセンシング装置。
【請求項９】
前記光検出器で検出される反射又は散乱された光信号の強度、位相又は前記局在化した表面プラズモン共鳴の共鳴波長のシフト量から前記検出対象分子の膜厚、吸着量若しくは結合量、又は前記局在化表面プラズモンセンサ周囲の前記相補的な分子を含む物質の屈折率を算定する演算装置を備える請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置。
【請求項１０】
前記光検出器から出力される信号をロックイン検出するロックインアンプを備え、前記演算装置は前記ロックインアンプを経由して前記光検出器から出力される信号を取得する請求項９に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置。
【請求項１１】
前記光源は波長範囲５５０ｎｍ乃至７４０ｎｍ内のいずれかの波長の光を発光する請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンサ（当該局在化表面プラズモンセンサを構成する光ファイバを第１の光ファイバとする）と、前記表面プラズモン共鳴を励起する所定の波長範囲を含む光を発光する光源と、前記所定の波長範囲を含む光の光スペクトルを検出する分光計と、入力した光を分割して出力できる光ファイバカプラと、前記所定の波長範囲を含む光を前記光源から前記光ファイバカプラに導く第２の光ファイバと、前記第１の光ファイバと前記光ファイバカプラとを接続して、前記所定の波長範囲を含む光を前記光ファイバカプラから前記局在化表面プラズモンセンサの前記第１の光ファイバの端面（当該端面を第１の端面とする）に導き、前記第１の端面から反射又は散乱された前記所定の波長範囲を含む光を前記光ファイバカプラに導く第３の光ファイバと、前記第１の端面から反射又は散乱された前記所定の波長範囲を含む光を前記光ファイバカプラから前記分光計に導く第４の光ファイバとを備える；
局在化表面プラズモンセンシング装置。
【請求項１３】
前記局在化表面プラズモンセンサと前記第３の光ファイバとを、着脱可能なようにスプライサで接続する請求項１２に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンサ（当該局在化表面プラズモンセンサを構成する光ファイバを第１の光ファイバとする）と、前記表面プラズモン共鳴を励起する所定の波長範囲を含む光を発光する光源と、前記所定の波長範囲を含む光の光スペクトルを検出する分光計と、入力した光を分割して出力できる光ファイバカプラと、前記所定の波長範囲を含む光を前記光源から前記光ファイバカプラに導く第２の光ファイバと、局在化表面プラズモンセンサからの光を前記光ファイバカプラから前記分光計に導く第４の光ファイバとを備え；
前記第１の光ファイバは前記光ファイバカプラと接続されて、前記所定の波長範囲を含む光を前記光ファイバカプラから前記局在化表面プラズモンセンサの前記第１の光ファイバの端面（当該端面を第１の端面とする）に導き、前記第１の端面から反射又は散乱された前記所定の波長範囲を含む光を前記光ファイバカプラに導き、前記第４の光ファイバは前記第１の端面から反射又は散乱された前記所定の波長範囲を含む光を前記光ファイバカプラから前記分光計に導く；
局在化表面プラズモンセンシング装置。
【請求項１５】
前記所定の波長範囲は波長５５０ｎｍ乃至７４０ｎｍである請求項１２乃至請求項１４に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置。
【請求項１６】
光ファイバの端面に、局在化した表面プラズモン共鳴が励起される寸法の金属微粒子層を形成し、前記金属微粒子層の表面に検出対象分子に相補的な分子の分子層を形成した局在化表面プラズモンセンサを準備する工程と、
前記光ファイバの端面に、前記表面プラズモン共鳴を励起する光を導入する工程と、
前記局在化表面プラズモンセンサの前記金属微粒子内に前記表面プラズモン共鳴を励起する光に基く局在化した表面プラズモン共鳴を励起し、前記光ファイバの端面からの反射光又は散乱光を検出する工程と、
前記局在化表面プラズモンセンサの前記光ファイバの端面を、前記検出対象分子を含む試料内に浸漬して、前記相補的な分子に前記検出対象分子を吸着又は結合させる工程と、
前記試料内に浸漬された前記局在化表面プラズモンセンサの前記金属微粒子内に前記表面プラズモン共鳴を励起する光に基く局在化した表面プラズモン共鳴を励起し、前記光ファイバの端面からの反射光又は散乱光を検出する工程と、
前記光ファイバの端面が試料内に浸漬されていない時の反射光又は散乱光と、前記光ファイバの端面が試料内に浸漬されている時の反射光又は散乱光とを比較して、前記検出対象分子を検出する工程とを備える；
局在化表面プラズモンセンサを用いたセンシング方法。
【請求項１７】
前記表面プラズモン共鳴を励起する光の波長が波長範囲５５０ｎｍ乃至７４０ｎｍ内のいずれかの波長である請求項１６項に記載の局在化表面プラズモンセンサを用いたセンシング方法。
【請求項１８】
光ファイバの端面に、局在化した表面プラズモン共鳴が励起される寸法の金属微粒子層を形成し、前記金属微粒子層の表面に検出対象分子に相補的な分子の分子層を形成した局在化表面プラズモンセンサを準備する工程と、
前記光ファイバの端面に、所定の波長範囲を含む光を導入する工程と、
前記局在化表面プラズモンセンサの前記金属微粒子内に前記所定の波長範囲を含む光に基く局在化した表面プラズモン共鳴を励起し、前記光ファイバの端面からの反射光又は散乱光のスペクトルを検出する工程と、
前記局在化表面プラズモンセンサの前記光ファイバの端面を、前記検出対象分子を含む試料内に浸漬して、前記相補的な分子に前記検出対象分子を吸着又は結合させる工程と、
前記試料内に浸漬された前記局在化表面プラズモンセンサの前記金属微粒子内に前記所定の波長範囲を含む光に基く局在化した表面プラズモン共鳴を励起し、前記光ファイバの端面からの反射光又は散乱光のスペクトルを検出する工程と、
前記光ファイバの端面が試料内に浸漬されていない時の反射光又は散乱光のスペクトルと、前記光ファイバの端面が試料内に浸漬されている時の反射光又は散乱光のスペクトルとを比較して、前記検出対象分子を検出する工程とを備える；
局在化表面プラズモンセンサを用いたセンシング方法。
【請求項１９】
前記所定の波長範囲は波長５５０ｎｍ乃至７４０ｎｍである；
請求項１８に記載の局在化表面プラズモンセンサを用いたセンシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサに関する。詳しくは、微小領域に存在する検出対象分子を検出する局在化表面プラズモンセンサ、センシング装置およびこれらを用いたセンシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遺伝子工学や生命科学の急速な発展により得られた知見を医療や薬学、工学などに応用するためには、タンパク質やＤＮＡの相互作用、抗原−抗体反応を高感度かつ高スループットでセンシングする技術の開発が求められている。既存のセンシング装置では、蛍光ラベルを用いた手法や全反射減衰法を用いた表面プラズモン共鳴測定を利用した手法、水晶振動子を利用したセンシング手法（水晶振動子上に吸着する分子量を発振周波数の変化として読み取る手法）等が用いられている。これらのセンシング手法は優れた方法であるが、プローブ構造の制限が大きく、ＤＮＡのハイブリッド化を検出できるような高い感度を保ったまま、ミクロンサイズあるいはそれ以下のサイズへ微小化することは難しい。
【０００３】
図１３は表面プラズモン共鳴を用いたセンシングの原理を説明するための図である。１０１は表面プラズモンセンサである。基板１０２の端面１０３にトランスジューサとしての金属微粒子層１０４（例えば金微粒子からなる）を形成する。次に検出対象分子１０５ａ，ｂ（ａｎａｌｙｔｅ：アナライト）に相補的な（親和性の強い）分子１０６ａ，ｂ（ｌｉｇａｎｄ：リガンド）の分子層（例えば単分子層）を金属微粒子層１０４の表面に構築する。ここでトランスジューサは相補的な分子の吸着や結合、屈折率変化などを反射光強度、散乱光強度、共鳴波長などの光信号に変換する。このセンサを搭載した基板１０２を試料溶液中に浸した際に、アナライト１０５ａ，ｂがあれば、それぞれ、その相互作用（親和力）により選択的にリガンド１０６ａ，ｂに吸着又は結合する。アナライト１０５ａ，ｂとリガンド１０６ａ，ｂは互いに相補的であるため鍵と鍵穴のような関係になっており、相補的な物質同士（例えば１０５ａと１０５ｂ）の相互作用は大変強力であるが、相補的でない物質同士（例えば１０５ａと１０６ｂ）の相互作用は非常に弱い。吸着又は結合したアナライト１０５の量をリアルタイムでセンシングできれば、即座に試料溶液の分析や分子間の相互作用についての議論を行うことができる。たとえば、リガンド１０６としてオリゴヌクレオチドを用いれば、相補的な塩基配列を持つオリゴＤＮＡがハイブリダイゼーションを起し、その検出ができる。ハイブリダイゼーションの速度論的な議論を行えば、塩基のミスマッチの議論が可能である。また、リガンドとして抗体を用いた実験では、対象となる抗体を高感度に検出することが可能である。同様の原理で、脂質−タンパク質、糖−タンパク質の相互作用の検出も可能であり、この手法の汎用性は高い。
【０００４】
このような生体分子間の相互作用を追跡する手段に求められることは、（ａ）数ｎｍ程度の単分子層の吸着又は結合が検出できる高い感度、（ｂ）溶液中でのリアルタイム検出が可能であること、（ｃ）簡単な装置で検出が可能であること、である。局在プラズモン共鳴は、光の波長に比べて十分に小さい（数ｎｍから１００ｎｍ程度の）金属粒子中に光のエネルギーを閉じ込めたり伝播できる、金属微細構造近傍には電場強度の著しい増強が起こる、共鳴条件は表面近傍の状態に敏感であり、物質の吸着・結合や脱離により共鳴条件が大きく変化する、という特徴を持つ。したがって、局在プラズモン共鳴を使ったバイオセンシングは、生体分子の相互作用を蛍光標識を用いることなく検出できることに加えて、ナノメートルサイズの金属微粒子を用いるため、センシング部分のマイクロメートルあるいはナノメートルサイズの微小化が期待される。
【０００５】
図１４に従来の表面プラズモンセンサ１１１の構成例を示す（非特許文献１参照）。プリズム１１２がマッチングオイル１１３により第１のガラス基板１１４の一面に密着されている。第１のガラス基板１１４のプリズム１１２と反対側の面に金薄膜１１５（約５０ｎｍ厚）が堆積されている。第１のガラス基板１１４の金薄膜１１５が堆積された側に第２のガラス基板１１６がスペーサ１１７を介して配置され、第１、第２のガラス基板１１４、１１６とスペーサ１１７の間の空間に、試料容器１１８から検出対象分子（アナライト）を含む試料１１９を注入する。プリズム１１２に第１のガラス基板１１４の面に対する法線から入射角θ（全反射が起こる条件）で入射光１２０を入射する。表面プラズモン共鳴により、入射角θが共鳴角の近傍の場合、入射光のエネルギーが吸収され、反射光１２１の反射率が減少する。反射光１２１を光検出器で検出する。
【０００６】
表面プラズモン共鳴の分散関係はその表面状態に敏感であり、表面に吸着した物質の高感度な検出を可能にする。例えば屈折率が１．５で厚さが１ｎｍの超薄膜が表面に吸着することにより、共鳴角は高角度側へ約０．２度シフトし、反射率に差ΔＲが生じる。この表面プラズモンセンサ１１１を用いて、超薄膜試料が蛍光色素などのラベルを持たなくても単分子層以下の感度で吸着や脱離を観測可能である。しかしながら、金薄膜１１５は第１のガラス基板１１４の広い面に修飾される必要があり、また、生体内などの微小領域に挿入できるほど小型化されてはいない。
【０００７】
図１５に従来の局在化表面プラズモンセンサ１３１の構成例を示す（非特許文献２参照）。セル１３２の内壁に金微粒子１３３を付着させ、セル１３２の中に検出対象分子（アナライト）を含む試料１３５を注入してセル１３２に光（入射光Ｉ０）を入射し（図１５（ａ））、又は基板上の金微粒子１３３の表面をＰＭＭＡフィルム１３４で覆って光（入射光Ｉ０）を入射し（図１５（ｂ））、透過光Ｉを検出することにより、表面プラズモン共鳴による光の吸収を測定できる。金微粒子１３３を用いているため局在化表面プラズモンが励起される。
【０００８】
この局在化表面プラズモンセンサ１３１を用いて、金微粒子１３３の吸収スペクトルのピークが浸漬した試料１３５の屈折率又は表面を覆った高分子誘電体（ＰＭＭＡフィルム等）１３４の膜厚に依存すること、膜厚に対してピークシフトが指数関数的になることが示されている。この結果は直接生体由来分子の検出をした例ではないが、局在プラズモン共鳴におけるバイオセンシングが高感度に実現できること、定量性が高いことを示唆している。しかしながら、金微粒子１３３はセル１３２内壁等の比較的広い面に修飾される必要があり、また、生体内などの微小領域に挿入できるほど小型化されてはいない。
【０００９】
図１６に従来の別の局在化表面プラズモンセンサ１４１の構成例及び、そのセンサを用いたセンシング装置１４０の構成例を示す（非特許文献３参照）。タングステン−ハロゲン光源１４２で発光した光は、コリメータレンズ１４３、光ァイバカプラ１４４を介して、単層の金粒子１４５を修飾した光ファイバのコア１４６を有するセンサ１４１に入射される。金粒子１４５は光ファイバのコア１４６の側面および先端に修飾される。単層の金粒子１４５で修飾された光ファイバのコア１４６を、検出対象分子（アナライト）を含む試料１４７を注入したセル１４８の中に浸漬し、光ファイバのコア１４６を透過した光をファイバオプティックスペクトロメータ１４９で検出し、検出信号はコンピュータ１５０に送信され処理される。蔗糖濃度を変えた屈折率が異なる試料１４７を用いて、透過光の強度の変化が測定されている。この変化は検出対象分子（アナライト）の結合によるもので、局在表面プラズモン共鳴によるものとされている。
【００１０】
このセンサは光ファイバを用いており、前２例に比べて小型化されている。しかしながら、金微粒子１４５は光ファイバ１４６の側面も修飾しており、この部分におけるエバネッセント光で励起された局在化プラズモン共鳴を主に利用している。そのため、ミクロンオーダ以下の微小立体領域を測定することはできない。また、透過光を測定するので、光ファイバ先端を測定したいところに挿入するような処理ができない。
【００１１】
図１７に従来の別の表面プラズモンセンサ１５１の構成例を示す（特許文献１参照）。光ファイバ１５２の端面１５３において、クラッド１５４の端面を基準面としてコア１５５の部分のみに尖鋭化した円錐状の凸部１５６（または凹部）を設ける。凸部１５６（または凹部）の尖鋭化した円錐面に金属薄膜１５７を固着し、ＳＰＲ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：表面プラズモン共鳴）測定面１５８とする。円錐状の凸部１５６（または凹部）に光ファイバ１５２のコア１５５から光を入射すると、入射光１５９が円錐面となす角度が共鳴角となる場合に、表面プラズモン波１６０が発生し、反射光１６１を検出することにより、表面プラズモン共鳴を検出できる。なお、図１７中でＤは光ファイバ径、ｄはそのコア径を示す。
【００１２】
光ファイバ１５２の端面１５３に金属薄膜１５７を固着して、コア１５５の端面部分を検出部分とするので、微小部位における測定や微小量の試料に対する測定が可能となる。また、表面プラズモン共鳴の測定面の位置を自由に設定でき、生体内の物質間の相互作用等をリアルタイムに測定可能である。しかしながら、端面１５３に尖鋭化された円錐状の凸部１５６（または凹部）を形成する必要があり、その分、角度の調整を含め製造プロセスが煩雑になる。また、平坦な金属膜を用いているため、局在化表面プラズモンが起こったとしてもその部分は、凸部や凹部の頂点部分に限られると考えられ、必ずしも高感度である局在化表面プラズモンを用いているとはいえない。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−１６５８５２  （段落００１７−００３０、図１−８）
【非特許文献１】「有機超薄膜の表面プラズモン共鳴測定」  梶川浩太郎  表面科学Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．１０，ｐｐ６３０−６３４，２０００
【非特許文献２】「Ｌｏｃａｌ  ｐｌａｓｍｏｎ  ｓｅｎｓｏｒ  ｗｉｔｈ  ｇｏｌｄ  ｃｏｌｌｏｉｄ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ  ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ  ｕｐｏｎ  ｇｌａｓｓ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」  Ｔａｋａｙｕｋｉ  Ｏｋａｍｏｔｏ  ａｎｄ  Ｉｃｈｉｒｏｕ  Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．６，ｐｐ３７２−３７４，Ｍａｒｃｈ  １５，２０００
【非特許文献３】「Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ  Ｇｏｌｄ−Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｉｎｇ」  Ｓｈｕ−Ｆａｎｇ  Ｃｈｅｎｇ  ａｎｄ  Ｌａｉ−Ｋｗａｎ  Ｃｈａｕ，  Ａｎａｌ．  Ｃｈｅｍ．  ２００３，  ７５，  １６−２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
高感度センサ、特に生体分子間の相互作用を追跡する手段に求められることは、（ａ）数ｎｍ程度の単分子層の吸着又は結合が検出できる高い感度、（ｂ）溶液中でのリアルタイム検出が可能であること、（ｃ）簡単な装置で検出が可能であること、である。局在化したプラズモン共鳴の利用はこれらの条件を満たす手法である。しかし、いずれの既存の手法も（図１７のセンサを除く）、μｍオーダーの超小型化が困難である。
【００１５】
そこで、従来の表面プラズモン共鳴を用いずに、局在化した表面プラズモンを用い、かつ、光ファイバの端面に検出部分を形成してセンシングプローブ（またセンサヘッド）を小型化すると共に、光ファイバカプラを用いて光学系の小型化を追求することとした。また、端面に尖鋭化された凸部（または凹部）を形成することや角度の調整を必要とせず、製造が容易で安価なセンサを追求することとした。
【００１６】
本発明は、（１）測定領域がμｍオーダー（２００μｍ以下を目標）の超小型化を行なえること、（２）製造が容易で安価であること、特にセンサヘッドにおける金属を固着する面の角度の調整を要しないこと、（３）蛍光色素などでラベルすることなく、抗原−抗体反応、ＤＮＡやタンパク質などの相互作用を高感度にその場で検出できること、（４）センサヘッドに光ファイバを用いて微小領域へ導入できること、また、携帯可能とし、測定可能な範囲を広げられること、また、大きな光学系を必要としないこと、（５）センサヘッドは使い捨てにできるように安価であり、また、その取替えが容易であること、（６）生体に有害な試薬や材料を使わないこと、光源を肉眼で直視しても安全であること、の条件を満たすセンサ及びセンシング装置を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、金微粒子中の局在化表面プラズモンに基づいて、蛋白質溶液のように少量の試料の検出が要望される場合においても、高感度で検出できる局在化表面プラズモンセンサの実現を目的とする。また、測定の効率化と、データのより高い信頼性を確保するため、広範囲の光スペクトルを一時に測定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の局在化表面プラズモンセンサは、例えば図１に示すように、光ファイバ２の端面３に、局在化した表面プラズモン共鳴が励起される寸法の金属微粒子層４を形成し、金属微粒子層４の表面に検出対象分子５に相補的な分子６の分子層を形成し、金属微粒子層４内に局在化した表面プラズモン共鳴による光ファイバ２に入力された光の変化を用いて、相補的な分子６に吸着又は結合した検出対象分子５を検出する。
【００１９】
ここにおいて、相補的とは親和力が強力であることを意味する。また、吸着は物理吸着を、結合は化学結合を意味する。また、局在化した表面プラズモン共鳴は金属の微小な構造中（例えば１ｎｍ〜１μｍ、一般的には数１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度）に励起される局在した電子の波であり、金属微粒子や荒い金属表面で起こる。金属微粒子では粒径が波長程度以下であれば励起される。
【００２０】
このように構成すると、測定領域（検出部分）がμｍオーダーの超小型化が行なえる、センサヘッドにおける金属微粒子を固着するための円錐状の凸部や凹部を形成する必要や、円錐の傾斜角を調整する必要がなく、製造が容易で安価である、蛍光色素などでラベルすることなく、抗原−抗体反応、ＤＮＡやタンパク質などの相互作用を高感度にその場で検出できるなどの効果を得られる。
【００２１】
また、請求項２に記載の局在化表面プラズモンセンサは、光ファイバ２の端面３に局在化した表面プラズモン共鳴が励起される寸法に、検出対象分子５に相補的な分子６の機能を有する金属微粒子層４を形成し、金属微粒子層４内に局在化した表面プラズモン共鳴による光ファイバ２に入力された光の変化を用いて、相補的な分子６に吸着又は結合した検出対象分子５を検出する。
【００２２】
このように構成すると、請求項１の場合と同様に、測定領域（検出部分）がμｍオーダーの超小型化が行なえる、センサヘッドにおける金属微粒子を固着するための円錐状の凸部や凹部を形成する必要や、円錐の傾斜角を調整する必要がなく、製造が容易で安価である、蛍光色素などでラベルすることなく、抗原−抗体反応、ＤＮＡやタンパク質などの相互作用を高感度にその場で検出できるなどの効果を得られる。
【００２３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の局在化表面プラズモンセンサにおいて、金属微粒子層４が貴金属を主成分とする。このように構成すると、局在化表面プラズモンを得るのに好適である。特に、金および銀を用いると高感度の測定が可能である。
【００２４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンサにおいて、金属微粒子層４の厚さが１ｎｍから１μｍである。このように構成すると、局在化表面プラズモンを得るのに好適である。このうち、厚さが１ｎｍから１００ｎｍ位がさらに好適である。
【００２５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンサにおいて、光ファイバの端面３における検出部分の径が５ｍｍ以下である。このうち、２００μｍ以下が微細領域を検出できて好ましく、１００μｍ以下がさらに微細領域を検出できて好適である。また、コア径５μｍの光ファイバが存在することから、検出部分の径１μｍまで微小化の可能性があり、１μｍ以上が好ましい。
【００２６】
また、請求項６に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置は、例えば図２に示すように、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンサ１（当該局在化表面プラズモンセンサ１を構成する光ファイバを第１の光ファイバ２とする）と、前記表面プラズモン共鳴を励起する光を発光する光源８と、光を検出する光検出器９と、入力した光を分割して出力できる光ファイバカプラ１０と、光源８で発光した光を光ファイバカプラ１０に導く第２の光ファイバ１１と、第１の光ファイバ２と光ファイバカプラ１０とを接続して、光源８で発光した光を光ファイバカプラ１０から局在化表面プラズモンセンサ１の第１の光ファイバ２の端面３（当該端面を第１の端面とする）に導き、第１の端面３から反射又は散乱された光を光ファイバカプラ１０に導く第３の光ファイバ１２と、第１の端面３から反射された光を光ファイバカプラ１０から光検出器９に導く第４の光ファイバ１５とを備える。
【００２７】
ここにおいて第１の端面３から散乱された光とは、第１の端面３を通って金属微粒子層４内に入り、励起された局在化表面プラズモン共鳴により散乱され、第１の端面３を通って第１の光ファイバに戻った光をいう。また、第１の端面３から反射された光には、第１の端面３を通って金属微粒子層４に照射され、反射された後に、第１の端面３を通って第１の光ファイバ２に戻った光も含むものとする。
【００２８】
このように構成すると、光ファイバ２を用いたμｍオーダーの超小型化センシングプローブ１（先端にセンサヘッドを有する）を取り付けて使用でき、さらに光学系を小型化することが可能になる。また、センシングプローブ１（即ちその先端のセンサヘッド）を微小領域へ導入でき、微小部位における測定や微小量の試料に対する測定が可能である。さらに、センシングプローブ１を携帯可能であるため測定可能な範囲が広くなる。また、生体内の物質間の相互作用等をリアルタイムに測定可能である。
【００２９】
また、請求項７に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項６に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置７において、局在化表面プラズモンセンサ１と第３の光ファイバ１２とを、着脱可能なようにスプライサ１８で接続する。このように構成すると、スプライサ１８を用いてセンシングプローブ１（センサヘッドを有する）を交換でき、また、センシングプローブ１の取り替え時にアライメントをする必要がほとんどなく、取替えが容易である。
【００３０】
また、請求項８に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンサ１（当該局在化表面プラズモンセンサ１を構成する光ファイバを第１の光ファイバ２とする）と、表面プラズモン共鳴を励起する光を発光する光源８と、光を検出する光検出器９と、入力した光を分割して出力できる光ファイバカプラ１０と、光源８で発光した光を光ファイバカプラ１０に導く第２の光ファイバ１１と、局在化表面プラズモンセンサ１からの光を光ファイバカプラ１０から光検出器９に導く第４の光ファイバ１５とを備え、第１の光ファイバ２は光ファイバカプラ１０と接続されて、光源８で発光した光を光ファイバカプラ１０から局在化表面プラズモンセンサ１の第１の光ファイバ２の端面３（当該端面を第１の端面とする）に導き、第１の端面３から反射又は散乱された光を光ファイバカプラ１０に導き、第４の光ファイバ１５は第１の端面３から反射又は散乱された光を光ファイバカプラ１０から光検出器９に導く。このように構成すると、光ファイバ２を用いたμｍオーダーの超小型化センシングプローブ１によるセンシングが可能になると共に、スプライサ１８を用いずに、センサプローブ１を構成できる。
【００３１】
また、請求項９に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置において、光検出器９で検出される反射又は散乱された光信号の強度、位相又は前記局在化した表面プラズモン共鳴の共鳴波長のシフト量から検出対象分子５の膜厚、吸着量若しくは結合量、又は局在化表面プラズモンセンサ１周囲の相補的な分子６を含む物質の屈折率を算定する演算装置２０を備える。このように構成すると、検出された光信号に基づいて定量的な検出が可能になる。また、局在化した表面プラズモン共鳴波長は周囲の気体・液体等の屈折率により変化するので、局在化表面プラズモンセンサ１は屈折率センサとしても機能する。
【００３２】
また、請求項１０に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項９に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置において、光検出器９から出力される信号をロックイン検出するロックインアンプ１９を備え、演算装置２０はロックインアンプ１９を経由して光検出器９から出力される信号を取得する。このように構成すると、ロックインアンプ１９を用いて感度を向上でき、微量検出に好適である。
【００３３】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置において、光源８は波長範囲５５０ｎｍ乃至７４０ｎｍ内のいずれかの波長の光を発光する。光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー等を単独で用いても良く、スーパールミネッセンスダイオード、ハロゲンランプ等をフィルターや分光器と組み合わせて単色化して用いても良い。このように構成すると、センサの感度を高くすることができる。
【００３４】
また、請求項１２に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置７Ａは、例えば図９に示すように、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンサ１（当該局在化表面プラズモンセンサ１を構成する光ファイバを第１の光ファイバ２とする）と、表面プラズモン共鳴を励起する所定の波長範囲を含む光を発光する光源２１と、所定の波長範囲を含む光の光スペクトルを検出する分光計２２と、入力した光を分割して出力できる光ファイバカプラ１０と、所定の波長範囲を含む光を光源２１から光ファイバカプラ１０に導く第２の光ファイバ１１と、第１の光ファイバ２と光ファイバカプラ１０とを接続して、所定の波長範囲を含む光を光ファイバカプラ１０から局在化表面プラズモンセンサ１の第１の光ファイバ２の端面３（当該端面を第１の端面とする）に導き、第１の端面３から反射又は散乱された所定の波長範囲を含む光を光ファイバカプラ１０に導く第３の光ファイバ１２と、第１の端面３から反射された所定の波長範囲を含む光を光ファイバカプラ１０から分光計２２に導く第４の光ファイバ１５とを備える。
【００３５】
このように構成すると、光ファイバ２を用いたμｍオーダーの超小型化センシングプローブ１によるセンシングが可能になると共に、広範囲の波長にわたる光スペクトルデータを一時に測定できる。また、生体内の物質間の相互作用等を高感度でリアルタイムに測定可能である。
【００３６】
また、請求項１３に記載の発明は、例えば図９に示すように、請求項１２に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置において、局在化表面プラズモンセンサ１と第３の光ファイバ１２とを、着脱可能なようにスプライサ１８で接続する。このように構成すると、スプライサ１８を用いてセンサヘッドを交換でき、また、センサヘッドの取り替え時にアライメントをする必要がほとんどなく、取替えが容易である。
【００３７】
また、請求項１４に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の局在化表面プラズモンセンサ１（当該局在化表面プラズモンセンサ１を構成する光ファイバを第１の光ファイバ２とする）と、表面プラズモン共鳴を励起する所定の波長範囲を含む光を発光する光源２１と、所定の波長範囲を含む光の光スペクトルを検出する分光計２２と、入力した光を分割して出力できる光ファイバカプラ１０と、所定の波長範囲を含む光を光源２１から光ファイバカプラ１０に導く第２の光ファイバ１１と、局在化表面プラズモンセンサ１からの光を光ファイバカプラ１０から分光計２２に導く第４の光ファイバ１５とを備え、第１の光ファイバ２は光ファイバカプラ１０と接続されて、所定の波長範囲を含む光を光ファイバカプラ１０から局在化表面プラズモンセンサ１の第１の光ファイバ２の端面３（当該端面を第１の端面とする）に導き、第１の端面３から反射又は散乱された所定の波長範囲を含む光を光ファイバカプラ１０に導き、第４の光ファイバ１５は第１の端面３から反射又は散乱された所定の波長範囲を含む光を光ファイバカプラ１０から分光計２２に導く。このように構成すると、光ファイバ２を用いたμｍオーダーの超小型化センシングプローブ１によるセンシングが可能になると共に、スプライサ１８を用いずに、センサプローブ１を構成できる。また、広範囲の波長にわたる光スペクトルデータを一時に測定できる。また、生体内の物質間の相互作用等を高感度でリアルタイムに測定可能である。
【００３８】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１２乃至請求項１４に記載の局在化表面プラズモンセンシング装置において、所定の波長範囲は波長５５０ｎｍ乃至７４０ｎｍである。このように構成すると、センサの感度を高くすることができる。
【００３９】
また、請求項１６に記載の局在化表面プラズモンセンサを用いたセンシング方法は、光ファイバ２の端面３に、局在化した表面プラズモン共鳴が励起される寸法の金属微粒子層４を形成し、金属微粒子層４の表面に検出対象分子５に相補的な分子６の分子層を形成した局在化表面プラズモンセンサ１を準備する工程と、光ファイバ２の端面に、表面プラズモン共鳴を励起する光を導入する工程と、局在化表面プラズモンセンサ１の金属微粒子４内に表面プラズモン共鳴を励起する光に基く局在化した表面プラズモン共鳴を励起し、光ファイバ２の端面３からの反射光又は散乱光を検出する工程と、局在化表面プラズモンセンサ１の光ファイバ２の端面３を、検出対象分子５を含む試料１７内に浸漬して、相補的な分子６に検出対象分子５を吸着又は結合させる工程と、試料１７内に浸漬された局在化表面プラズモンセンサ１の金属微粒子４内に表面プラズモン共鳴を励起する光に基く局在化した表面プラズモン共鳴を励起し、光ファイバ２の端面３からの反射光又は散乱光を検出する工程と、光ファイバ２の端面３が試料１７内に浸漬されていない時の反射光又は散乱光と、光ファイバ２の端面３が試料１７内に浸漬されている時の反射光又は散乱光とを比較して、検出対象分子５を検出する工程とを備える。
【００４０】
このように構成すると、μｍオーダーの超小型化センシングプローブ１（先端にセンサヘッドを有する）を用いて、蛍光色素などでラベルすることなく、抗原−抗体反応、ＤＮＡやタンパク質などの相互作用を高感度にその場で検出できる。なお、反射光および散乱光については、請求項６と同様に解されるものとする。
【００４１】
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１６項に記載の局在化表面プラズモンを用いたセンシング方法において、表面プラズモン共鳴を励起する光の波長が波長範囲５５０ｎｍ乃至７４０ｎｍ内のいずれかの波長である。このように構成すると、センサの感度を高くすることができる。
【００４２】
また、請求項１８に記載の局在化表面プラズモンセンサを用いたセンシング方法は、光ファイバ２の端面３に、局在化した表面プラズモン共鳴が励起される寸法の金属微粒子層４を形成し、金属微粒子層４の表面に検出対象分子５に相補的な分子６の分子層を形成した局在化表面プラズモンセンサ１を準備する工程と、光ファイバ２の端面３に、所定の波長範囲を含む光を導入する工程と、局在化表面プラズモンセンサ１の金属微粒子４内に所定の波長範囲を含む光に基く局在化した表面プラズモン共鳴を励起し、光ファイバ２の端面３からの反射光又は散乱光のスペクトルを検出する工程と、局在化表面プラズモンセンサ１の光ファイバ２２の端面３を、検出対象分子５を含む試料１７内に浸漬して、相補的な分子５に検出対象分子５を吸着又は結合させる工程と、試料１７内に浸漬された局在化表面プラズモンセンサ１の金属微粒子４内に所定の波長範囲を含む光に基く局在化した表面プラズモン共鳴を励起し、光ファイバ２の端面３からの反射光又は散乱光のスペクトルを検出する工程と、光ファイバ２の端面３が試料１７内に浸漬されていない時の反射光又は散乱光のスペクトルと、光ファイバ２の端面３が試料１７内に浸漬されている時の反射光又は散乱光のスペクトルとを比較して、検出対象分子５を検出する工程とを備える。
このように構成すると、光ファイバ２を用いたμｍオーダーの超小型化センシングプローブ１によるセンシングが可能になると共に、広範囲の波長にわたる光スペクトルデータを一時に測定できる。
【００４３】
また、請求項１９に記載の発明は、請求項１８に記載の局在化表面プラズモンセンサを用いたセンシング方法において、所定の波長範囲は波長５５０ｎｍ乃至７４０ｎｍである。このように構成すると、センサの感度を高くすることができる。
【発明の効果】
【００４４】
以上説明したように、本発明（各請求項の発明を含む）による局在化表面プラズモンセンサおよびセンシング装置は次の効果を有する。（１）μｍオーダーの超小型化が行なえる、例えば、検出部分（ほぼ光ファイバ端面のコア部分に相当）が直径２００μｍ以下のセンサヘッドを作製することができる。（２）センサヘッドにおける金属微粒子を固着するための円錐状の凸部や凹部を形成する必要や、円錐の傾斜角を調整する必要がなく、製造が容易で安価である。（３）蛍光色素などでラベルすることなく、抗原−抗体反応、ＤＮＡやタンパク質などの相互作用を高感度にその場で検出できる。（４）センサヘッドに光ファイバを用いることにより、センサヘッドを微小領域へ導入できる。また、携帯可能であり、このため測定可能な範囲を広げられる。また、光学系を小さく作ることが可能になる。（５）スプライサを用いてセンサヘッドを交換でき、また、センサヘッドの取り替え時にアライメントをする必要がほとんどなく、取替えが容易である。（６）生体に有害な試薬や材料を使わない。また、光源は発光ダイオードを用いる場合には、生体への安全性が高い。このうち、（１）から（４）の第１文までが本発明に係る効果であり、（４）の第２文以下は本発明の好ましい態様による効果である。
【００４５】
また、本発明によれば、金微粒子中の局在化表面プラズモンに基づいて、蛋白質溶液のように少量の試料の検出が要望される場合においても、少量の試料の検出が可能であり、かつ従来の表面プラズモンセンサ（大量の試料が必要）と同等の高感度な局在化表面プラズモンセンサを提供できる。また、本発明の好ましい態様によれば、広範囲の光スペクトルを一時に測定できる。
【００４６】
なお、局在プラズモン共鳴を使ったバイオセンシングは、ナノメートルサイズの金属微粒子を用いるためセンシング部分のマイクロメートル、あるいはナノメートルサイズの微小化が期待される。さらに、局在プラズモン共鳴を利用したバイオセンシングは、単純な光学系で高い感度が得られるため、検出部分のサブミクロンサイズへの超小型化やそれを２次元的に並べた超高密度バイオチップアレイの構築が期待される。このチップを利用した超並列測定システムが実現できれば、小さなバイオチップ上で既存のＤＮＡチップ等に比べて大量の情報解析が期待される。これらは、バイオインフォマテックスなどの大量のＤＮＡ情報が必要な分野での新しいツールとなるであろうし、また、オーダーメイド医薬などの分野に大きな貢献をすることが期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下に、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【００４８】
図１に第１の実施の形態における局在化表面プラズモンセンサの構成を示す。１は局在化表面プラズモンセンサ（センシングプローブ）である。光ファイバ２（第１の光ファイバ）の端面３（第１の端面）にトランスジューサとしての金属微粒子層４を形成し、金属微粒子層４上に検出対象分子５（ａｎａｌｙｔｅ：アナライト）に相補的な（親和性の強い）分子６（ｌｉｇａｎｄ：リガンド）の分子層を形成する。典型的には、金属微粒子として、金の微粒子を使用し、リガンド６は単分子層とする。例えば、抗原−抗体反応のモデルとして、リガンド６としてその表面をビオチン単分子膜で修飾したセンシングプローブ１を用いて、アナライトであるアビジン５を検出する例が挙げられる。ビオチンとアビジンとは相補的な抗原−抗体であり、相互作用は強力である。
【００４９】
図２に第１の実施の形態における局在化表面プラズモンセンシング装置７の構成を示す。局在化表面プラズモンセンサを作成するにあたり、センシングプローブ１の検出部分を直径２００μｍ以下のサイズに小型化すること、簡単な光学系で検出できることを目的にした。ここでは、図２のような簡単な光学系を作製して、局在化表面プラズモンを用いた光ファイバ型センシングプローブによる検出を行った。
【００５０】
７は局在化表面プラズモンセンシング装置である。光源８には、波長が実際の共鳴波長に近い５２０ｎｍの緑色の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた。その理由は、レーザに比べて、容易に安定度を向上でき、生体への安全性が高く、また、低コストで実用化に向いているからである。ＬＥＤには適当な発振器を用いて１．０８７ｋＨｚの変調をかけた。センシングプローブ１の検出部分（ほぼ光ファイバ端面のコア部分に相当）を直径５０μｍとした。
【００５１】
局在化表面プラズモンセンシング装置７は、表面プラズモン共鳴を励起する光を発光する光源８と、光を検出する光検出器としての光電子増倍管９と、入力した光を分割して出力する光ファイバカプラ１０と、光源８で発光した光を光ファイバカプラ１０に導く第２の光ファイバ１１と、第１の光ファイバ２と光ファイバカプラ１０とを接続して、光源８で発光した光を光ファイバカプラ１０から局在化表面プラズモンセンサ１の第１の光ファイバ２の端面３（第１の端面）に導き、第１の端面３から反射された光を光ファイバカプラ１０に導く第３の光ファイバ１２と、反射光を少なくするよう処理された第２の端面１３を有し、他方を光ファイバカプラ１０に接続された第５の光ファイバ１４と、第１の端面３から反射された光を光ファイバカプラ１０から光検出器９に導く第４の光ファイバ１５とを備える。なお、第５の光ファイバ１４はなくても良い。
【００５２】
ここにおいて、センシングプローブ１の第１の光ファイバ２の第１の端面３側は、セル１６に収容された検出対象分子５等を含む試料１７内に浸漬でき、第１の光ファイバ２は他方の端面側で第３の光ファイバ１２とスプライサ１８により着脱可能に接続される。また、光検出器としての光電子増倍管９はロックインアンプ１９を介して、光電子増倍管９で検出された光信号の分析を行う演算装置２０に接続される。
【００５３】
すなわち、発光ダイオード（ＬＥＤ）８からの出射光は第２の光ファイバ１１に入射され、光ファイバカプラ１０（Ｆ−ＣＰＬ−Ｍ２２８５５、Ｎｅｗｐｏｒｔ社製）に導入される。光ファイバカプラ１０を用いて入射光を分割した後に、一方の光は第３の光ファイバ１２、メカニカルスプライサ１８を介して接続された局在化表面プラズモンセンサ１（センシングプローブ）に導入され、リガンド６で修飾された第１の光ファイバ２の第１の端面３に到る。他方の光は第５の光ファイバ１４の端面１３（第２の端面）に到る。第２の端面１３での反射光は測定に重大な影響を及ぼすために、マッチングオイルを用いることにより、第２の端面１３で光を散乱させ、そこからの反射光を最小限に抑えた。
【００５４】
センシングプローブ１の第１の端面３側で散乱、反射された信号光は、メカニカルスプライサ１８を介して接続された第２の光ファイバ１１から光ファイバカプラ１０に戻る。光ファイバカプラ１０では、信号光が第５の光ファイバ１４の第２の端面１３から戻った光（微量光）と合成され、差分が光検出器としての光電子増倍管９で検出される。検出された信号は光電子増倍管９で増幅され、Ｓ／Ｎ比を高くするためにロックインアンプ１９（ＳＲ８０，Ｓｔａｎｆｏｒｄ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｓｙｓｔｅｍ社製）を用いて検出され、演算装置２０で、Ａ／Ｄ変換ボード（図示せず）を用いてデジタル信号に変換され、コンピュータ処理される。演算装置２０では、光電子増倍管９で検出される光信号の強度、位相又は前記局在化した表面プラズモン共鳴の共鳴波長のシフト量から検出対象分子６の膜厚、吸着量若しくは結合量、又は局在化表面プラズモンセンサ周囲の相補的な分子５を含む物質の屈折率を算定する。
【００５５】
局在プラズモン共鳴は金属の微小な構造中（例えば１ｎｍ〜１μｍ、一般的には数１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の領域）に励起される局在した電子の波であり、金属微粒子や荒い金属表面で起こる。金属微粒子では粒径が概ね波長の１／４以下であれば励起される。また、金属薄膜でも波長程度の表面粗さがあれば励起される。たとえば、金のコロイド粒子が水中でワインレッド色を呈するのは、金微粒子（コロイド）中に局在プラズモンが励起されているためである。局在プラズモン共鳴について、多くの場合球体および回転楕円体に近似した解析が行なわれる。ここでは光の波長に比べて十分小さい金属微小球の光学応答について考えてみる。複素誘電率ε１（λ）を持つ半径ａの微小な球状の金属粒子が誘電率ε２（λ）の媒質中に置かれている。ε１（λ）は波長λに強く依存することに注意する。実際のセンサでは多数の金属微粒子を用いているが、微粒子間距離が大きい時には相互作用が無視できるため一つの微粒子の光学応答を考えればよい。
【００５６】
金属微粒子の分極率αは、
【数１】
2005181296.tif 000003
と書くことができる。
【００５７】
（式１）の分母の絶対値が最小となる波長λにおいて局在プラズモンが共鳴状態となり分極率の大きさが最大となる。相互作用が無視できると金の微粒子の光散乱断面積と粒子の数から散乱光強度が求まる。
【００５８】
図３は、散乱光強度の共鳴波長依存性を説明するための図である。図中の実線は水中における直径１５ｎｍの金属粒子の散乱光強度を波長λに対してプロットしたものである。波長λ＝４２０ｎｍに共鳴に起因するピークが見られる。共鳴波長が実測値（λ＝４９０〜５２０ｎｍ）と若干異なるが、用いたモデル（Ｄｒｕｄｅ−Ｌｏｒｅｎｔｚモデル）が金の誘電率を完全に再現できていないことによるものと解される。
【００５９】
本実施の形態におけるセンサではリガンド分子が誘電体層として金属微小球を覆う構造となっている。また、相互作用によりアナライトがリガンド上に吸着することは、等価的に誘電体層の膜厚が増加することに対応する。このような誘電体層が金属微小球を覆った構造（シェル型構造）の場合も全体としての分極率α（λ）を解析的に求めることができる。図３中の破線は屈折率１．５の５ｎｍ厚の誘電体層が金の微粒子を覆った際の散乱光強度を示す。誘電体の吸着によりその散乱光スペクトルは大きく変化することが解る。
【００６０】
図４は散乱光強度の誘電体（検出対象物）膜厚依存性を説明するための図である。共鳴波長λ＝４２０ｎｍに光源の波長を固定した場合の散乱光強度を膜厚ｄに対して求め、誘電体層がない場合の散乱光強度に対する変化の割合としてプロットしたものである。１ｎｍの誘電体の吸着により散乱光強度が５％変化する。このように波長を固定して散乱光強度の変化を観測することにより表面への物質の吸着を高感度にモニタすることができるため、局在プラズモン共鳴をセンサに応用できるのである。
【００６１】
図５に本実施の形態における局在化表面プラズモンセンシング装置７を用いてアビジンを検出した検出結果の例を示す。バイオセンシングの検出例として、抗原−抗体反応のモデル分子系であるビオチン分子で修飾した表面への蛋白質の一種であるストレプトアビジンの相互作用を追跡した。すなわち、アビジン５と、強い相互作用を持つビオチン６との相互作用の追跡結果を示すものである。光ファイバ端面３にシランカップリング剤を修飾して堆積した金微粒子４表面にリガンドとしてビオチン６単分子膜で修飾したセンシングプローブ１を、アナライトであるアビジン５のホウ酸緩衝液（１．５μＭ）に浸漬して、その吸着過程を測定した。縦軸は信号（散乱光）強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔ）、横軸は時間（ｓｅｃ）を示す。
【００６２】
まず、バックグラウンド測定のためにセル１６に溶媒を入れて信号が安定するのを確認した後、試料溶液１７をセル１６に注入して（図５中に矢印Ａで示す）信号を観察すると、すぐに散乱光強度が増加して、数分で一定値になり、アビジン５のビオチン６への吸着反応が終了したことがわかる（図５中に矢印Ｂで示す）。アビジン５のサイズは約５ｎｍであるが、実際には約４ｎｍの誘電体層として働くことが知られており、後述するオクタデカンチオール分子に比べて得られる信号の変化量も大きい。この吸着過程の測定結果から、十分な感度とＳ／Ｎ比で分子間の相互作用が捉えられていることがわかる。
【００６３】
アナライトとリガンドとの組み合わせについては、アビジンとビオチンに限られず、ＤＮＡ−ＤＮＡ、ＤＮＡ−ＲＮＡ（リボ核酸）、ＤＮＡ−タンパク質、ＤＮＡ−糖、ＤＮＡ−有機化合物、タンパク質−タンパク質、脂質−タンパク質、糖−タンパク質、タンパク質−有機化合物等の相互作用の検出も可能である。
【００６４】
第２の実施の形態は、金属微粒子が相補的な分子６（ｌｉｇａｎｄ：リガンド）を兼ねる形態である。この場合、局在化表面プラズモンセンサの構成を示す図１において、金属微粒子層４が検出対象分子５（ａｎａｌｙｔｅ：アナライト）に相補的な（親和性の強い）分子６（ｌｉｇａｎｄ：リガンド）の分子層を兼ねる（或いは含む）ことになる。例えば、金属微粒子として金を使用し、検出対象分子（ａｎａｌｙｔｅ：アナライト）として、オクタデカンチオール５（Ｏｃｔａｄｅｃａｎｅｔｈｉｏｌ：ＯＤＴ）を用いる場合には、ＯＤＴは高い密度で金表面に吸着して自己組織化単分子膜を形成する。そのため、この場合では光ファイバ端面３に堆積した金微粒子表面自身をリガンド６とみなすことができる。そこで、バイオセンサとしての性能を評価するために、良く規定された試料としてＯＤＴを用いて、センシングプローブ１への吸着反応を検出した。
【００６５】
図６に本実施の形態における局在化表面プラズモンセンシング装置７（図２参照）を用いてオクタデカンチオールを検出した検出結果の例を示す。縦軸は信号（散乱光）強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔ）、横軸は時間（ｓｅｃ）を示す。まず、バックグラウンド測定のためにセル１６に溶媒を入れて信号が安定するのを確認した後、試料溶液１７をセル１６に注入して（図６中に矢印Ａで示す）信号を観察すると、すぐに散乱光強度が増加して、約１分で一定値になり、吸着が終了したことがわかる（図６中に矢印Ｂで示す）。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による金微粒子の吸着密度の結果等を参考にしてあらかじめ測定しておいた検量線との比較により、得られた信号の変化量とノイズ、金微粒子上のＯＤＴ分子５の量から、このセンシング装置（システム）の感度は１０ｐｇ／ｍｍ２と見積もることができた。すなわち、全反射減衰法を用いた市販の表面プラズモン共鳴を使ったバイオセンサとほぼ同じ程度の感度を得た。
【００６６】
ＯＤＴ以外にも金属表面に相補的な（親和力が強い）アナライトがある。例えば、金に対しては、チオールやジスルフィド基を持つ有機硫黄化合物、アミノ基を持つ１級アミン、２級アミン、３級アミン化合物が相互作用し、銀に対しては、これらの化合物のほか、カルボキシル基を持つ化合物が相互作用する。
【００６７】
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態の局在化表面プラズモンセンシング装置７Ａは、光源８として赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いるものであるが、その他の構成は第１の実施の形態（図２参照）と同じである。
【００６８】
孤立した金属小球を用いたシミュレーションでは局在プラズモン共鳴の共鳴波長は４２０ｎｍ近くになっているが、これは前述のように金の誘電体モデルとして単純化したドルーデ・ロレンツモデルを用いており、実際の金の誘電率を正確に再現できていないためである。金の誘電率の実測値を入れて計算すると局在プラズモン共鳴の共鳴波長は５２０ｎｍ付近に現れる。この金の表面に誘電体が形成されると共鳴波長は長波長側にシフトし、長波長側の散乱光強度も増加する。このことは、以下の実施の形態で説明する実験データにも裏付けられている（図１０参照）。したがって、光源として例えば赤色ＬＥＤ（λ＝６２３ｎｍ）が好適であり、第１の実施の形態よりもセンサの感度を高くでき、検出が容易になる。
【００６９】
次にセンシングプローブの作成について説明する。これは第１、第３の実施の形態にも共通に適用できる。金微粒子層４のファイバ２の端面３への固定については、第２の実施の形態にも適用できる。金微粒子は、例えばＮａＡｕＣｌ４の還元により合成できる。０．２５４ｍＭ（１００ｍＬ）のＮａＡｕＣｌ４の水溶液を水槽内で９５℃に保持し、２．５ｍＬのクエン酸水溶液（３３．３ｍＭ）を添加、攪拌すると、１分以内に溶液の色がルビーレッドに変化した。溶液をさらに１０分攪拌後に室温に冷却すると、例えば平均直径約２０ｎｍの金微粒子が得られた。平均直径は透過型電子顕微鏡で測定した。清浄に割られた光ファイバ２の端面３は、Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピル−トリメタオキシシランのエタノール溶液に５ｖｏｌ％酢酸を添加した溶液中に室温で１０ｍｉｎ保持され、１２０℃オーブン中でシランカップリング剤を付着され、次いで上記金微粒子水溶液に浸漬され、金微粒子層４が光ファイバ２の端面３に固定された。かかる処理手順により８０％以上の再現率でファイバの端面の約２０％以上が金微粒子で覆われた（実験用としてはこれで十分である）。
【００７０】
アビジンとビオチン間の親和力を測定するためには、センシングプローブ１の金微粒子層４表面をビオチンで修飾する必要がある。センシングプローブ１は濃度１ｍＭの１１−アミノ−１−アンデカンチオールハイドロクロライドのエタノール溶液に１０ｍｉｎ浸漬され、エタノールでリンスされ、サルフォサクシニミデル−Ｄ−ビオチンに１０ｍｉｎ間浸漬され、緩衝溶液でリンスされた。これにより、センシングプローブ１の金微粒子層４表面をリガンドとしての末端をビオチンでラベルしたチオール層６で修飾できた。他方、アナライトとしてのアビジン５をテトラボレート緩衝溶液に溶解し、濃度２０μｇ／ｍＬ溶液をキュベットに用意した。
【００７１】
図７に、センサの感度を求めるために、周辺媒体（グリセロルと水の混合体）の屈折率を変化させて戻り光強度（詳しくは反射光と散乱光を含む戻り光の強度）を測定した結果を示す。センシングプローブ１は金微粒子層４で覆ったものを用いた。周辺媒体の屈折率は水にグリセロルを０〜２．５ｗｔ％加えることで変化させられる。図７（ａ）は、グリセロル濃度を０．５ｗｔ％ずつ段階的（ＡからＦまで）に増加した場合のセンサの反応を示す。縦軸に戻り光強度を、横軸に時間を示す。図７（ｂ）は、戻り光強度（縦軸）を周辺媒体の屈折率（横軸）に対してプロットしたものである。図７（ｂ）における各プロットは図７（ａ）で示した各ステップの屈折率変化の５．５×１０−４に相当する。各屈折率で１秒間に１回の測定を６０回繰り返した測定値の標準偏差の値は６×１０−４である。戻り光強度信号はほぼ屈折率に比例しており、その傾きは２９．９ＲＩＵ−１である。６×１０−４を２９．９で割ると屈折率分解能２×１０−５が得られ、これは一般的な誘電体層の吸着量２０ｐｇ／ｍｍ２に相当する。これにより、感度は全反射減衰法やグレーティングを用いた従来の伝播型表面プラズモンを利用したセンサと同等であることがわかる。しかるに、本センサがバイオセンサに応用できる十分な性能を有すると結論できる。従来の伝播型プラズモンを利用したセンサにおける実際の測定では、溶液セル中に試料を入れたり、流路などを形成しそこに試料を流したりしなければならず、相当量の試料を準備しなければならなかったが、本表面プラズモンセンサでは、溶液が直径数μｍ〜１ｍｍ程度の検出面に暴露されれば良く、数μＬ以下の試料でも検出が可能である。
【００７２】
図８に、ビオチンへのアビジンの親和力の測定結果を示す。縦軸に戻り光強度（詳しくは反射光と散乱光を含む戻り光の強度）を、横軸に時間を示す。光ファイバ２の端面３を末端をビオチンでラベルしたチオール単層６で覆われた金微粒子層４で修飾したセンシングプローブ１を使用した。アビジン溶液の注入前に、センシングプローブ１を数分間テトラボレート緩衝溶液に浸漬して戻り光強度の安定性を確認した。次に、濃度１ｍｇ／ｍＬのアビジン溶液２０．４μＬをテトラボレート緩衝溶液１ｍＬに添加して、濃度２０μｇ／ｍＬのアビジン溶液とした。図８より、アビジン５の注入により戻り光強度信号が急激に増加し、ビオチンとアビジンの親和力を示す明確な反応が得られた。戻り光強度信号は時間が約２０００ｓで殆ど一定になり、ビオチンとアビジンの結合後の信号増加割合は結合前に比して１５．６％である。
【００７３】
図９に第４の実施の形態における局在化表面プラズモンセンシング装置７Ａの構成を示す。第１の実施の形態における光源をハロゲンランプ２１に代え、光検出器として光電子増倍管９に代えて分光計２２（ＵＳＢ−２０００：Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．社製）を用い、ロックインアンプ１９を除去した。さらに、本質的ではないが、光ファイバカプラ１０を２×２カプラから２×１カプラに代え、第５の光ファイバ１４を除去した。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。この構成を用いると、所定の波長範囲にわたる反射光又は散乱光のスペクトルを検出できる。
【００７４】
図１０に本実施の形態における局在化表面プラズモンセンシング装置７Ａを用い、波長４００〜７００ｎｍで戻り光（詳しくは反射光と散乱光を含む戻り光）のスペクトルを測定した例を示す。縦軸は戻り光強度を示し、横軸は波長を示す。実線は光ファイバ端面３に金微粒子４を堆積したセンシングプローブ１を水中に浸した場合の戻り光のスペクトルである。ベースライン（横軸）は光ファイバ端面３に金微粒子４を堆積していないセンシングプローブ１を水中に浸した場合の戻り光のスペクトルであり、図１０のスペクトルはベースラインにより規格化したものである。波長約５５０ｎｍに強い局在プラズモン共鳴が見られるが、周囲の水の屈折率のために空中での測定の場合に比して３０ｎｍ赤色側（長波長側）にシフトしている。破線は光ファイバ端面３の金微粒子層４を末端をビオチンでラベルしたチオール６で修飾したときのスペクトルで、ビオチン単分子層６が非常に薄い（１．６ｎｍ厚さ）誘電体層であるために、戻り光強度が僅かに変化している。点線はアビジン５を検出した結果で、金微粒子４はアナライトであるアビジン５で完全に覆われたときのスペクトルである。波長範囲５５０〜６８０ｎｍの範囲にわたって戻り光強度に大きな変化が見られる。この測定結果のプロフィルは擬似状態近似に基く理論的シミュレーションと良く一致する。この結果から、バイオセンシングには波長範囲５５０〜６８０ｎｍが最適であり、光源として例えば赤色ＬＥＤ（λ＝６２３ｎｍ）が好適であることがわかる。
【００７５】
図１１は、図１０に基づいて、光の波長に対して戻り光強度の変化量をプロットした図である。縦軸に変化量を、横軸に波長を示す。図中○は光ファイバ端面３に金微粒子４を堆積していないセンシングプローブ１を水中に浸した場合であり、□は光ファイバ端面３の金微粒子４をリガンドとしての末端をビオチンでラベルしたチオール６で修飾した場合であり、◇は金微粒子層４及び末端をビオチンでラベルしたチオール６がアナライトとしてのアビジン５で完全に覆われた場合のデータである。波長範囲５５０〜６８０ｎｍにわたって、チオール６で修飾したデータには少し変化が見られ、ビオチンとアビジンが結合したデータでは変化量が約１．２倍以上と大きな変化が見られ、さらに、波長範囲５９０〜６４０ｎｍでは変化量が約１．３倍以上と一層大きな変化が見られる。又波長約６１０ｎｍで最大変化量が得られている。
【００７６】
図１２は、光ファイバ端面３に堆積した金微粒子表面自身がリガンド６であり、アナライトとして、オクタデカンチオール５を用いた場合の、光の波長に対して戻り光強度の変化量をプロットした図である。プロットデータの差異はアナライト注入からの時間的変化によるものであり、○は注入時、□は０．８ｓｅｃ後、◇は１０．４ｓｅｃ後、×は１２６ｓｅｃ後、＋は１０３２ｓｅｃ後のデータである。波長範囲５５０〜７４０ｎｍにわたって、１０．４ｓｅｃ後のデータには少し変化が見られ、１２６ｓｅｃより後のデータでは変化量が大きくなっている。波長範囲５９０〜６９０ｎｍでは、１２６ｓｅｃより後のデータで約１．２倍以上と大きな変化が見られる。又波長約６３０ｎｍで最大変化量を示し、変化量約１．５倍以上が得られている。
【００７７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、実施の形態は以上の例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは明白である。
【００７８】
例えば、上記実施の形態では、光ファイバの端面について特に言及しなかったが、光ファイバの端面はファイバの軸に直交して形成されても傾いて形成されても良く、また平坦である必要はない。傾いて形成されても、平坦にしなくても（凹凸があっても良い）、又先鋭化した円錐面がなくても、光ファイバの端面を金属微粒子で修飾すれば、プラズモンの共鳴角の傾斜面を持つ金属の表面が多数存在し、共鳴が生じ得ると考えられるからである。また、金属微粒子の形状や寸法が様々であっても、プラズモンの共鳴角の傾斜面を持つ金属の表面が多数存在すれば良い。
【００７９】
また、上記実施の形態では、金属微粒子が金の場合を説明したが、その他の金属微粒子を用いても良い。金属のうち貴金属が好ましく、特に、金は化学的安定性に優れ、銀は表面プラズモンの伝播長が大きく鋭い共鳴吸収プロファイルが得られ、好ましい。
【００８０】
また、光ファイバの端面に形成される金属微粒子層は、単層でも良く、多層でも良い。また、金属微粒子間の隙間を誘電体で埋めても良い（このとき金属粒子層の表面は覆わない）。金属粒子層の表面にリガンドを修飾できる金属があれば、誘電体媒質中でも（式１）のモデルが成立し、局在表面プラズモンが励起されるからである。
【００８１】
光ファイバの端面における検出部分の寸法についても広い範囲で使用可能である。光ファイバで２００μｍ以下、プラスチックファイバで１ｍｍ以下を実現可能であり、このうち、光ファイバで１００μｍ以下がさらに微細領域を検出でき好適である。
【００８２】
上記実施の形態では光源の波長は５５０ｎｍ乃至７４０ｎｍが好適であるが、表面プラズモンの共鳴波長は、周辺媒体や金属微粒子およびアナライトとリガンドとの組み合わせにより変化し得るのでこの範囲に限られるものではない。なお、センシングに伴い共鳴波長は長波長側にシフトし、かつ、戻り光の強度は長波長側で変化が大きい。
光源と検出系の組み合わせについては、光源を単色光とし光電子増倍管等の光検出器で検出する、光源をスペクトル光とし分光計で検出する組み合わせの他に、光源をスペクトル光とし光電子増倍管等の光検出器で検出する、光源を単色光とし分光計で検出する組み合わせも可能である。
【００８３】
また、局在化表面プラズモンセンシング装置について、第５の光ファイバからの反射光を最小にする場合について説明したが、その反射光が、センサの先端を試料液に浸漬しない状態の反射光と同じになるように調整し、両反射光又は散乱光の差信号のみを光検出器に送信しても良い。この場合には、例えば第５の光ファイバにもスプライサを介して同じセンサを接続すれば良い。また、反射減衰量を測定しても良い。また、第５の光ファイバは無くても良い。また検出光は反射光でも散乱光でも良く、これらがミックスしたものでも良い。
【００８４】
アナライトとリガンドとの組み合わせについては、既に説明したように、アビジンとビオチン、ＯＤＴと金に限られず、ＤＮＡ−ＤＮＡ、ＤＮＡ−ＲＮＡ（リボ核酸）、ＤＮＡ−タンパク質、ＤＮＡ−糖、ＤＮＡ−有機化合物、タンパク質−タンパク質、脂質−タンパク質、糖−タンパク質、タンパク質−有機化合物等の相互作用の検出、金、銀−チオールやジスルフィド基を持つ有機硫黄化合物、アミノ基を持つ１級アミン、２級アミン、３級アミン化合物等の相互作用の検出も可能である。また、一般的なタンパク質のサイズは数ｎｍから１０ｎｍ程度であるが、得られる信号の変化量はアナライトとリガンドの結合の平衡定数にも依存する。そのため、センサの感度はシステムだけでなく選択したリガンドにも依存する。したがって、アナライトとリガンドの組み合わせに応じた光源や光検出器を選択すべきである。
【００８５】
なお、本実施の形態に係る局在化表面プラズモンセンサは、アナライト検出用センサの他に、屈折率のセンサ（糖濃度の変化の検出、燃料電池のメタノール／水の比の変化の検出など）としても有用である。また、気体中の湿度に反応して屈折率や吸光係数が変化したり、その体積が変化する物質を塗布すれば、湿度センサにもなる。同様に特定のガスに暴露されたとき屈折率や吸光係数が変化したり、その体積が変化する物質を塗布すれば、ガスセンサとしても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】第１の実施の形態における局在化表面プラズモンセンサの構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における局在化表面プラズモンセンシング装置の構成を示す図である。
【図３】散乱光強度の共鳴波長依存性を説明するための図である。
【図４】散乱光強度の誘電体（検出対象物）膜厚依存性を説明するための図である。
【図５】第１の実施の形態における局在化表面プラズモンセンシング装置を用いてアビジンを検出した検出結果の例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態における局在化表面プラズモンセンシング装置を用いてオクタデカンチオールを検出した検出結果の例を示す図である。
【図７】周辺媒体の屈折率を変化させて戻り光強度を測定した結果を示す図である。
【図８】ビオチンへのアビジンの親和力の測定結果を示す図である。
【図９】第３の実施の形態における局在化表面プラズモンセンシング装置の構成を示す図である。
【図１０】第４の実施の形態において戻り光のスペクトルを測定した例を示す図である。
【図１１】第４実施の形態における、ビオチンをリガンド、アビジンをアナライトとしたときの、光の波長に対して戻り光強度の変化量を示す図である。
【図１２】第４実施の形態における、金微粒子表面自身をリガンドとし、アナライトとしてオクタデカンチオールを用いた場合の、光の波長に対して戻り光強度の変化量を示す図である。
【図１３】表面プラズモン共鳴を用いたセンシングの原理を説明するための図である。
【図１４】従来の表面プラズモンセンサの構成例を示す図である。
【図１５】従来の局在化表面プラズモンセンサの構成例を示す図である。
【図１６】従来の別の局在化表面プラズモンセンサ及びセンシング装置の構成例を示す図である。
【図１７】従来の別の表面プラズモンセンサの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１      局在化表面プラズモンセンサ（センシングプローブ）
２      第１の光ファイバ
３      第１の光ファイバの端面（第１の端面）
４      金属微粒子層
５      検出対象分子（アナライト）
６      相補的な分子（リガンド）
７、７Ａ  局在化表面プラズモンセンシング装置
８      光源（ＬＥＤ）
９      光検出器（光電子増倍管）
１０    光ファイバカプラ
１１    第２の光ファイバ
１２    第３の光ファイバ
１３    第５の光ファイバの端面（第２の端面）
１４    第５の光ファイバ
１５    第４の光ファイバ
１６    セル
１７    試料
１８    スプライサ
１９    ロックインアンプ
２０    演算装置
２１    光源（ハロゲンランプ）
２２    分光計（スペクトロメータ）
１０１  表面プラズモンセンサ
１０２  基板
１０３  基板の端面
１０４  金属微粒子層
１０５、１０５ａ、１０５ｂ  検出対象分子（アナライト）
１０６、１０６ａ、１０６ｂ  検出対象分子に相補的な分子（リガンド）
１１１  表面プラズモンセンサ
１１２  プリズム
１１３  マッチングオイル
１１４  第１のガラス基板
１１５  金薄膜
１１６  第２のガラス基板
１１７  スペーサ
１１８  試料容器
１１９  試料
１２０  入射光
１３１  局在化表面プラズモンセンサ
１３２  セル
１３３  金微粒子
１３４  ＰＭＭＡフィルム。
１３５  試料
１４０  局在化表面プラズモンセンシング装置
１４１  局在化表面プラズモンセンサ
１４２  光源
１４３  コリメータレンズ
１４４  光ファイバカプラ
１４５  金粒子
１４６  光ファイバのコア
１４７  試料
１４８  セル
１４９  ファイバオプティックスペクトロメータ
１５０  コンピュータ
１５１  表面プラズモンセンサ
１５２  光ファイバ
１５３  光ファイバの端面
１５４  クラッド
１５５  コア
１５６  凸部（または凹部）
１５７  金属薄膜
１５８  ＳＰＲ測定面
１５９  入射光
１６０  表面プラズモン波
１６１  反射光
【図１】
2005181296.tif 000004
【図２】
2005181296.tif 000005
【図３】
2005181296.tif 000006
【図４】
2005181296.tif 000007
【図５】
2005181296.tif 000008
【図６】
2005181296.tif 000009
【図７】
2005181296.tif 000010
【図８】
2005181296.tif 000011
【図９】
2005181296.tif 000012
【図１０】
2005181296.tif 000013
【図１１】
2005181296.tif 000014
【図１２】
2005181296.tif 000015
【図１３】
2005181296.tif 000016
【図１４】
2005181296.tif 000017
【図１５】
2005181296.tif 000018
【図１６】
2005181296.tif 000019
【図１７】
2005181296.tif 000020