(57)【要約】 【課題】  表面プラズモン共鳴センサを小型化し、簡易な構成とする。【解決手段】  表面プラズモン共鳴センサ１００は、第一の楕円反射鏡１０２と、第一の楕円反射鏡１０２と一の焦点を共有するように配置された第二の楕円反射鏡１０４と、第一の楕円反射鏡１０２の他の焦点に配置され、第一の楕円反射鏡１０２に光を照射する光照射部１１０と、第一の楕円反射鏡１０２および第二の楕円反射鏡１０４が共有する一の焦点に配置された導電性薄膜１１６と、第二の楕円反射鏡１０４の他の焦点に配置された受光部１２０と、を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の楕円反射鏡と、
前記第一の楕円反射鏡と一の焦点を共有するように配置された第二の楕円反射鏡と、
前記第一の楕円反射鏡の他の焦点に配置され、前記第一の楕円反射鏡に光を照射する光照射部と、
前記第一の楕円反射鏡および前記第二の楕円反射鏡が共有する前記一の焦点に配置された導電性薄膜と、
前記第二の楕円反射鏡の他の焦点に配置された受光部と、
を含むことを特徴とする表面プラズモン共鳴センサ。
【請求項２】
隣接する楕円反射鏡がそれぞれ一の焦点を共有するように配置された複数の楕円反射鏡と、
第一の楕円反射鏡の一の焦点に配置され、当該第一の楕円反射鏡に光を照射する光照射部と、
前記第一の楕円反射鏡と、当該第一の楕円反射鏡と隣接する第二の楕円反射鏡とが共有する一の焦点に配置された第一の導電性薄膜と、
前記第二の楕円反射鏡と、当該第二の楕円反射鏡と隣接する第三の楕円反射鏡とが共有する一の焦点に配置された反射膜と、
前記第三の楕円反射鏡と、当該第三の楕円反射鏡と隣接する第四の楕円反射鏡とが共有する一の焦点に配置された第二の導電性薄膜と、
前記第四の楕円反射鏡の他の焦点に配置された受光部と、
を含むことを特徴とする表面プラズモン共鳴センサ。
【請求項３】
前記光照射部から離れた位置に設けられた発光素子をさらに含み、
前記光照射部は、前記発光素子から発せられた光を反射させて前記第一の楕円反射鏡に当該光を照射するミラーであることを特徴とする請求項１または２に記載の表面プラズモン共鳴センサ。
【請求項４】
前記ミラーは、前記第一の楕円反射鏡に沿って光を照射するように、前記発光素子から発せられた光の光軸を中心に回転可能に構成されたことを特徴とする請求項３に記載の表面プラズモン共鳴センサ。
【請求項５】
前記ミラーは、前記発光素子から発せられた光の光軸に対して略垂直な面に対して４５°の反射面を有することを特徴とする請求項４に記載の表面プラズモン共鳴センサ。
【請求項６】
前記第一の楕円反射鏡において、前記光照射部からの光が照射される領域に、前記光を反射させない領域が部分的に設けられたことを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の表面プラズモン共鳴センサ。
【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現象を利用する表面プラズモン共鳴センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療や健康、食品、創薬、化学、生化学等の分野で、アンモニウムイオンやナトリウムイオン等の化学物質、またはＤＮＡや抗原抗体等の生体物質を検知、検出、定量する技術の重要性が増している。とくに、表面プラズモン共鳴現象を利用して極微量の物質を高感度、迅速、簡易に検知、検出、定量できる表面プラズモン共鳴センサが数多く提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
【０００３】
表面プラズモン共鳴センサは、一般的に、発光素子、光透過性基板に接して設けられた導電性薄膜、および受光素子により構成される。また、導電性薄膜には、光透過性基板と接する面と反対側の面に、上述したような極微量の物質と結合する反応層が設けられている。このように構成された表面プラズモン共鳴センサにおいて、発光素子からの光が光透過性基板側から導電性薄膜に入射するとき全反射条件を満たしている場合、入射波は導電性薄膜を通過して反応層側に一旦滲み出てエバネッセント波となる。この光は、その後再び光透過性基板側に戻って反射波となり、受光素子に到達する。
【０００４】
このとき、導電性薄膜の表面における表面電荷の波である表面プラズモンの波数とエバネッセント波の波数とが一致すると、共鳴が生じて入射波エネルギーが共鳴エネルギーに転化し、反射波エネルギーはほとんどゼロになる。よって、反射波エネルギーを測定することによって共鳴が起こっていることを検知できる。ここで、表面プラズモンは、ｐ偏光の光とのみ結合するので、発光素子からの光はｐ偏光の光とされた後に導電性薄膜に入射される。
【０００５】
表面プラズモンの波数は、導電性薄膜の複素誘電率（または複素屈折率、以下、誘電率と屈折率は等価の意味で用いる。）、反応層の誘電率、および表面プラズモンの波長で規定される。一方、エバネッセント波の波数は、光透過性基板の誘電率、ならびに入射波の波長および入射角で規定される。
【０００６】
共鳴条件が成立する角度であるプラズモン共鳴角と入射波の入射角とが一致するとき、反射波エネルギーは最小になる。反応層の誘電率が変化すると、プラズモン共鳴角も変化する。そのため、プラズモン共鳴角のシフトの有無によって反応層の誘電率変化の有無を検知することができ、そのシフト量によって誘電率の変化量を検知することができる。
【０００７】
このように、表面プラズモン共鳴センサは、導電性薄膜表面に存する表面プラズモンと発光素子からの光との間に生じる共鳴状態が反応層の誘電率に依存することを利用して、反応層に結合して反応層の誘電率を変化させる物質の有無、種類、濃度等を検知する。
【特許文献１】特開昭６１−２９２０４５号公報
【特許文献２】特開平６−５８８７３号公報
【特許文献３】特開平１０−１９７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような表面プラズモン共鳴センサにおいて、小型化がますます要求されており、それにともない、構成を簡易にすることも求められている。
【０００９】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、表面プラズモン共鳴センサを小型化および簡易な構成とする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、第一の楕円反射鏡と、第一の楕円反射鏡と一の焦点を共有するように配置された第二の楕円反射鏡と、第一の楕円反射鏡の他の焦点に配置され、第一の楕円反射鏡に光を照射する光照射部と、第一の楕円反射鏡および第二の楕円反射鏡が共有する一の焦点に配置された導電性薄膜と、第二の楕円反射鏡の他の焦点に配置された受光部と、を含むことを特徴とする表面プラズモン共鳴センサが提供される。ここで、楕円反射鏡とは、楕円の全部でもよく、楕円の一部を構成するよう形成される。ここで、導電性薄膜は、金や銀等の金属により構成することができる。
【００１１】
本発明の表面プラズモン共鳴センサの構成によれば、一の焦点を共有する二つの楕円反射鏡を用いて表面プラズモン共鳴が測定される。このように構成された楕円反射鏡の一の焦点から光を照射することにより、二つの楕円反射鏡に共有の焦点に配置された導電性薄膜に光を集光させることができる。光照射部から照射する光の角度を変化させることにより、導電性薄膜への入射光の角度も変化させることができる。また、導電性薄膜で反射された光を受光部に到達させることができる。このような構成とすることにより、導電性薄膜へ入射させる光のエネルギー密度を大きくすることができ、導電性薄膜において、同一位置での誘電率を充分なＳ／Ｎ比で測定することができる。これにより、表面プラズモン共鳴を精度よく測定することができる。また、光照射部、導電性薄膜、および受光部を同一面に集めて配置することができるため、表面プラズモン共鳴センサの構成を簡易にすることができるとともに、メンテナンスや調整を容易に行うことができる。
【００１２】
本発明によれば、隣接する楕円反射鏡がそれぞれ一の焦点を共有するように配置された複数の楕円反射鏡と、第一の楕円反射鏡の一の焦点に配置され、当該第一の楕円反射鏡に光を照射する光照射部と、第一の楕円反射鏡と、当該第一の楕円反射鏡と隣接する第二の楕円反射鏡とが共有する一の焦点に配置された第一の導電性薄膜と、第二の楕円反射鏡と、当該第二の楕円反射鏡と隣接する第三の楕円反射鏡とが共有する一の焦点に配置された反射膜と、第三の楕円反射鏡と、当該第三の楕円反射鏡と隣接する第四の楕円反射鏡とが共有する一の焦点に配置された第二の導電性薄膜と、第四の楕円反射鏡の他の焦点に配置された受光部と、を含むことを特徴とする表面プラズモン共鳴センサが提供される。
【００１３】
二つの導電性薄膜の間に反射膜を設けておくことにより、これらの二つの導電性薄膜への光の入射角を同じにすることができる。このような構成とすることにより、二つの導電性薄膜で測定された共鳴状態を重ね合わせた出力を得ることができる。
【００１４】
本発明の表面プラズモン共鳴センサは、光照射部から離れた位置に設けられた発光素子をさらに含むことができ、光照射部は、発光素子から発せられた光を反射させて第一の楕円反射鏡に当該光を照射するミラーでとすることができる。
【００１５】
このような構成とすることにより、導電性薄膜を含む表面プラズモン共鳴膜部分が発光素子からの発熱の影響をうけることがなく、高精度な測定ができる。
【００１６】
本発明の表面プラズモン共鳴センサにおいて、ミラーは、第一の楕円反射鏡に沿って光を照射するように、発光素子から発せられた光の光軸を中心に回転可能に構成することができる。
【００１７】
このような構成とすることにより、発光素子を動かすことなく第一の楕円反射鏡に照射する光の角度を変化させることができるので、表面プラズモン共鳴センサの構成を簡易かつ小型化することができる。
【００１８】
本発明の表面プラズモン共鳴センサにおいて、ミラーは、発光素子から発せられた光の光軸に対して略垂直な面に対して４５°の反射面を有することができる。
【００１９】
本発明の表面プラズモン共鳴センサにおいて、第一の楕円反射鏡において、光照射部からの光が照射される領域に、光を反射させない領域を部分的に設けることができる。光を反射させない領域は、スリットとすることができる。
【００２０】
このような構成とすることにより、光照射部から照射された光が光を反射させない領域に照射されている箇所を検知することができ、その箇所を基準としてプラズモン共鳴角の補正を行うことができるため、高精度な測定をすることができる。
【００２１】
本発明によれば、互いに一の焦点を共有するように配置された第一および第二の楕円反射鏡を含み、第一の楕円反射鏡の一の焦点に光照射部が、第一および第二の楕円反射鏡が共有する一の焦点に導電性薄膜が、および第二の楕円反射鏡の他の焦点に受光部がそれぞれ設けられた表面プラズモン共鳴センサを用い、導電性薄膜表面に試料を導入するステップと、光照射部から第一の楕円反射鏡に光を照射するステップと、受光部が受光する光中の表面プラズモン共鳴による共振角の変化に基づき、試料の状態を分析するステップと、を含むことを特徴とする試料の状態分析方法が提供される。
【００２２】
以上、本発明の構成について説明したが、これらの構成を任意に組み合わせたものも本発明の態様として有効である。また、本発明の表現を他のカテゴリーに変換したものもまた本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、表面プラズモン共鳴センサを小型化および簡易な構成とすることができる。また、本発明によれば、表面プラズモン共鳴センサの測定の精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
（第一の実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施の形態における表面プラズモン共鳴センサの構成を示す斜視図である。図２は、図１に示した表面プラズモン共鳴センサ１００の側面図である。
【００２６】
本実施の形態における表面プラズモン共鳴センサ１００は、共焦点楕円体１０１、およびその周囲に形成された共焦点楕円反射鏡１０６を有する。共焦点楕円体１０１は、焦点を共有する二つの楕円体１０１ａおよび１０１ｂにより構成される。楕円体１０１ａおよび楕円体１０１ｂの焦点は、同一平面上に設けられる。共焦点楕円反射鏡１０６は、二つの楕円体１０１ａおよび１０１ｂの周囲にそれぞれ設けられた第一の楕円反射鏡１０２および第二の楕円反射鏡１０４により構成される。
【００２７】
本実施の形態において、楕円体１０１ａの一方の焦点に光照射部１１１が配置され、楕円体１０１ａおよび楕円体１０１ｂの共有の焦点に表面プラズモン共鳴膜１１３が配置され、楕円体１０１ｂの他方の焦点に受光素子１２０が配置される。表面プラズモン共鳴膜１１３は、光透過性基板１１４と、その上に成膜された導電性薄膜１１６と、その上に形成された反応層１１８とを含む。
【００２８】
楕円は二つの焦点を有し、一方の焦点を発した光は楕円の周囲（楕円反射鏡）で反射して他方の焦点に集光する性質がある。よって、楕円体１０１ａの一方の焦点に配置された光照射部１１１から第一の楕円反射鏡１０２に照射された光は第一の楕円反射鏡１０２で反射して楕円体１０１ａの他方の焦点に配置された表面プラズモン共鳴膜１１３の下面から入射する。この焦点は楕円体１０１ｂの焦点でもあるので、表面プラズモン共鳴膜１１３下面で反射した光は第二の楕円反射鏡１０４で反射して楕円体１０１ｂの他方の焦点に配置された受光素子１２０に集光する。このように、本実施の形態において、焦点を共有する二つの楕円体の３つの焦点に、光照射部１１１、表面プラズモン共鳴膜１１３、および受光素子１２０を配置することにより、光照射部１１１から照射された光を受光素子１２０の位置を移動させたりすることなく受光素子１２０で受光することができる。また、第一の楕円反射鏡１０２で反射して表面プラズモン共鳴膜１１３に集光する光は、一点に集中するため、一箇所での誘電率の変化を測定することができ、精度の高い測定が可能となる。
【００２９】
光照射部１１１には、４５°斜面を持つ回転ミラー１１０が設けられる。回転ミラー１１０は、回転軸が楕円体１０１ａの一方の焦点と一致するように構成される。表面プラズモン共鳴センサ１００は、回転ミラー１１０に光を照射する発光素子１０８をさらに含む。発光素子１０８は、発光素子１０８から照射された光の光軸と回転ミラー１１０の回転軸とが一致するように、共焦点楕円体１０１から離れた位置に配置される。このような構成により、回転ミラー１１０を回転させると、発光素子１０８から発された光の表面プラズモン共鳴膜１１３への入射角を種々に変更することができる。
【００３０】
なお、ここでは図示していないが、発光素子１０８と回転ミラー１１０との間、または回転ミラー１１０と第一の楕円反射鏡１０２との間に光をｐ偏光とする偏光フィルムを配置することができる。これにより、ｐ偏光とされた光が表面プラズモン共鳴膜１１３に入射され、表面プラズモンとの共鳴を効率よく生じさせることができる。
【００３１】
共焦点楕円体１０１は、光の吸収が少なく、屈折率が均一で、温度による変形が小さい材料により構成することができる。共焦点楕円体１０１は、たとえば、光学ガラスＢＫ７（ｎ＝１．５１、λ＝７８５ｎｍ）により構成することができる。また、たとえば、共焦点楕円体１０１の構成材料としては、ＳＦ１（ｎ＝１．７２、λ＝５６６ｎｍ）、ＳＳＫ、ＢＡＳＦ等の新ガラスや、ＬＡＳＫ、ＬＡＳＦ等の新種ガラス、サファイヤ（ｎ＝１．７６、λ＝７８５ｎｍ）、ＺｎＳｅ（ｎ＝２．５７、λ＝６６０ｎｍ）、アクリル、ポリカーボネート、エポキシ、ポリメチルメタクリレート等のプラスチック等を用いることもできる。なお、共焦点楕円体１０１の周囲は、光が効率よく反射するように、銀やアルミニウム等の金属でコーティングして鏡面とすることができる。これにより、共焦点楕円反射鏡１０６が構成される。
【００３２】
共焦点楕円体１０１をガラスで構成する場合、たとえば切削研磨加工により形成することができる。また、共焦点楕円体１０１をプラスチックにより構成する場合、たとえば射出成形により形成することができる。
【００３３】
また、ここで、楕円体１０１ａおよび楕円体１０１ｂは、同じ形状、サイズの楕円として示しているが、これらは共有の焦点を有するように構成されていれば、異なる形状、サイズの楕円体とすることもできる。
【００３４】
本実施の形態において、上述したように、発光素子１０８のような発熱体が共焦点楕円体１０１から離れた位置に配置されているので、発光素子１０８の発熱の影響を低減することができ、精度の高い測定が可能となる。
【００３５】
光透過性基板１１４は、エバネッセント波と表面プラズモンとが共鳴するための条件であるＫｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ条件を満たすような屈折率を有する材料により構成される。このような材料として、屈折率が１．５以上のものを用いることができる。光透過性基板１１４は、上述した共焦点楕円体１０１を構成する材料と同様の材料により構成することができる。
【００３６】
導電性薄膜１１６としては、金や銀を用いることができる。金や銀は、複素誘電率の実部が負であり、実部と虚部の大きさの比が小さいため、可視光領域において実用的に用いることができる。導電性薄膜１１６は、既知の蒸着法やスパッタ法等により光透過性基板１１４上に成膜することができる。導電性薄膜１１６の膜厚は、入射波が滲み出る程度に薄く、表面プラズモンが自由に共鳴できる程度に厚くすることが好ましい。このような観点から、導電性薄膜１１６の膜厚は、たとえば５０ｎｍ程度に設定することができる。
【００３７】
反応層１１８は、被験試料と接するように構成される。反応層１１８表面には、被験試料と特異的に結合する分子認識機能性物質（以下、受容体）を付着しておくことができる。これにより、被験試料が反応層１１８上に導入されると、被験試料が受容体と結合し、被験試料濃度変化に応じて反応層１１８の誘電率が変化する。反応層１１８の誘電率が変化することにより、表面プラズモン共鳴膜１１３のプラズモン共鳴角が変化するので、プラズモン共鳴角を検知することにより、反応層１１８に導入された被験試料の有無や濃度を検知することができる。受容体としては、たとえば、抗体、抗原、酵素、イオノフォア、細胞、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ウィルス、タンパク質等を用いることができる。
【００３８】
反応層１１８への被験試料の導入は、図３に示すように、固定式とすることもでき、フロー式とすることもできる。図３（ａ）は、固定式のチップを示す図である。チップ１３３は、反応層１１８部分が露出するように形成される。反応層１１８上に被験試料を含む試料を滴下し、受光素子１２０でプラズモン共鳴角を検知する。図３（ｂ）は、フロー式のチップを示す図である。チップ１３４は、試料導入口１３６と、流路１３８とを有する。試料導入口１３６から導入された試料は、流路１３８を図中矢印で示すように流れる。この際、受光素子１２０でプラズモン共鳴角を検知すると、反応層１１８上を流れる被験試料の濃度に応じてプラズモン共鳴角が変化するので、流路１３８を流れる試料の濃度変化を検知することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態において、発光素子１０８から照射される光の波長は、たとえば、７５０ｎｍから９５０ｎｍとすることができる。これにより、上述したように、導電性薄膜１１６の膜厚を５０ｎｍ程度としたときに、入射光が導電性薄膜１１６の表面プラズモンと効率よく共鳴し、精度のよい測定結果を得ることができる。このような発光素子１０８としては、たとえば光ディスクのピックアップに使用されるλ＝７８５ｎｍの半導体レーザーを使用することができる。
【００４０】
受光素子１２０としては、フォトダイオードを用いることができる。また、ここでは図示していないが、楕円体１０１ｂの他方の焦点に集光レンズを配置することもでき、第二の楕円反射鏡１０４で反射した光が集光レンズを介して受光素子１２０に入射する構成とすることもできる。これにより、第二の楕円反射鏡１０４からの反射光の入射角のばらつきを低減することができ、精度のよい測定を行うことができる。
【００４１】
図４は、本実施の形態における表面プラズモン共鳴センサ１００を用いて受光エネルギーを測定した結果を示す図である。横軸は時間、縦軸は受光エネルギーを示す。ここで、回転ミラー１１０は一定速度で回転されるので、横軸は発光素子１０８から照射された光が表面プラズモン共鳴膜１１３に入射する角度に相当する。図中、受光エネルギーがほぼゼロとなっているピークは、入射波の入射角がプラズモン共鳴角と一致する点である。従って、ピーク間のピッチＰ１およびＰ２を測定すると、反応層１１８における被験試料の有無、種類、および濃度等を測定することができる。   
【００４２】
（第二の実施の形態）
図５は、本発明の第二の実施の形態における表面プラズモン共鳴センサの構成を示す側面図である。本実施の形態において、第一の楕円反射鏡１０２が楕円体１０１ａの周囲全体に形成されていない点で、第一の実施の形態と異なる。本実施の形態において、第一の実施の形態と同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態において、第一の楕円反射鏡１０２は、楕円体１０１ａの周囲全体ではなく、一部のみに形成される。ここでは、第一の楕円反射鏡１０２が、楕円体１０１ａの中心の直下から表面プラズモン共鳴膜１１３が配置された他方の焦点の直下までの間のみ形成された例を示す。第一の楕円反射鏡１０２が形成される領域の範囲は、その範囲に形成された第一の楕円反射鏡１０２により反射された光の表面プラズモン共鳴膜１１３への入射角の範囲内にプラズモン共鳴角が含まれるように設計される。
【００４４】
また、第一の楕円反射鏡１０２と第二の楕円反射鏡１０４との間には、反射鏡が形成されていない領域１２２が設けられる。
【００４５】
このような構成とすると、回転ミラー１１０が回転されて発光素子１０８（図１参照）からの光が楕円体１０１ａの周囲に順次照射される際、第一の楕円反射鏡１０２が形成された領域以外では光が反射されない。そのため、楕円体１０１ａの周囲の第一の楕円反射鏡１０２が形成されていない領域に光が照射されている間は、受光素子１２０において検出される受光エネルギーはゼロとなる。
【００４６】
図６は、本実施の形態における表面プラズモン共鳴センサ１００を用いて受光エネルギーを測定した結果を示す図である。回転ミラー１１０により反射された光が第一の楕円反射鏡１０２が形成された領域以外の領域を通過する際、受光素子１２０が検出する受光エネルギーはゼロとなる。
【００４７】
本実施の形態において、プラズモン共鳴角のピーク間のピッチに基づき反応層１１８における被験試料の有無、種類、および濃度等を測定するが、回転ミラー１１０を回転させるマイクロモーター１１２に回転ムラが生じると、ピッチに誤差が生じる。しかし、本実施の形態のように、第一の楕円反射鏡１０２を形成する領域を特定の領域に設定しておくことにより、第一の楕円反射鏡１０２が形成された領域と形成されていない領域との境界点を検知することができる。この境界点を基準として境界点における角度とプラズモン共鳴角とのピッチＱ１、Ｑ２、およびＱ３を測定することにより、反応層１１８における被験試料の有無、種類、および濃度等をより精度よく測定することができる。
【００４８】
また、図５に示したように、第一の楕円反射鏡１０２と第二の楕円反射鏡１０４との間に第一の楕円反射鏡１０２が形成されていない領域１２２を設けておくことにより、回転ミラー１１０で反射された光が領域１２２を通過する点を検知することもできる。この点とプラズモン共鳴角とのピッチＲ１およびＲ２等を測定することにより、反応層１１８における被験試料の状態をさらに精度よく測定することができる。
【００４９】
これにより、マイクロモーター１１２の回転ムラの影響を除去して、長時間の測定を連続的に行うことができる。
【００５０】
図７は、本実施の形態における表面プラズモン共鳴センサ１００の変形例を示す側面図である。ここで、共焦点楕円体１０１は、第一の楕円反射鏡１０２が形成されていない領域（孔１２４および孔１２６）を有する。このような構成としても、図５に示した構成の表面プラズモン共鳴センサ１００と同様の効果が得られる。
【００５１】
なお、図５および図７において、第二の楕円反射鏡１０４も第一の楕円反射鏡１０２と対称の構成とすることもできる。
【００５２】
（第三の実施の形態）
図８は、本発明の第三の実施の形態における表面プラズモン共鳴センサの構成を示す側面図である。本実施の形態において、第一の実施の形態と同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５３】
本実施の形態において、共焦点楕円体１４０は、中空構造とされる。共焦点楕円体１４０は、導電性材料により構成された共焦点楕円反射鏡１０６および回転ミラー１１０、表面プラズモン共鳴膜１１３、および受光素子１２０を載置する載置台１４２により構成される。
【００５４】
本実施の形態においても、光照射部１１１が一方の楕円の焦点に配置され、表面プラズモン共鳴膜１１３が二つの楕円に共有される焦点に配置され、受光素子１２０が他方の楕円の焦点に配置される点では第一および第二の実施の形態と同じである。
【００５５】
本実施の形態において、第一の楕円反射鏡１０２および第二の楕円反射鏡１０４は、アルミニウム等の導電性材料のブロック内をくり抜くことにより形成することができる。
【００５６】
また、図９に示すように、ガラスやプラスチック材料等により構成された基板１４４を断面が複数の楕円を有する形状にくり抜き、楕円形状の表面に導電性材料を蒸着法やスパッタ法により形成した構成とすることもできる。基板１４４をプラスチック材料により構成する場合は、凸状の楕円形状の型を用い、溶融させたプラスチック材料を型に押し当てて図９に示すような構成の基板１４４を形成することもできる。
【００５７】
（第四の実施の形態）
図１０は、本発明の第四の実施の形態における表面プラズモン共鳴センサの構成を示す側面図である。本実施の形態において、第一の実施の形態と同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５８】
本実施の形態において、表面プラズモン共鳴センサ１００は、隣り合う楕円が焦点を共有するように配置された偶数個の楕円体を含む。ここでは、表面プラズモン共鳴センサ１００は、４つの楕円体１０１ａ〜１０１ｄを含む。楕円体１０１ａの一方の焦点に光照射部１１１が配置され、楕円体１０１ａおよび楕円体１０１ｂの共有の焦点に第一の表面プラズモン共鳴膜１２８が配置され、楕円体１０１ｂおよび楕円体１０１ｃの共有の焦点に反射膜１３０が配置され、楕円体１０１ｃおよび楕円体１０１ｄの共有の焦点に第二の表面プラズモン共鳴膜１３２が、楕円体１０１ｄの他方の焦点に受光素子１２０がそれぞれ配置される。
【００５９】
ここで、第一の表面プラズモン共鳴膜１２８および第二の表面プラズモン共鳴膜１３２の反応層にそれぞれ異なる受容体を固定しておくことにより、多項目測定の表面プラズモン共鳴センサを実現できる。また、楕円体１０１ｂおよび楕円体１０１ｃの共有の焦点に反射膜１３０を配置することにより、第一の表面プラズモン共鳴膜１２８への入射角と第二の表面プラズモン共鳴膜１３２への入射角を同じにすることができる。
【００６０】
このような構成とすることにより、受光素子１２０では、第一の表面プラズモン共鳴膜１２８および第二の表面プラズモン共鳴膜１３２における共鳴状態の重ね合わせを出力として得ることができる。これにより、２つの試料の比較を行なうことができる。なお、楕円体の数は４つに限定されるのもではなく、偶数個の楕円体を配置することでいくつもの導電性薄膜を用いて複数の試料の測定を同時に行うことができる。
【００６１】
以上、本発明を実施の形態および実施例に基づいて説明した。この実施の形態および実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態における表面プラズモン共鳴センサの構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した表面プラズモン共鳴センサの側面図である。
【図３】反応層への被験試料の導入方法を示した図である。
【図４】本実施の形態における表面プラズモン共鳴センサを用いて受光エネルギーを測定した結果を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における表面プラズモン共鳴センサの構成を示す側面図である。
【図６】本実施の形態における表面プラズモン共鳴センサを用いて受光エネルギーを測定した結果を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における表面プラズモン共鳴センサの変形例を示す側面図である。
【図８】本発明の実施の形態における表面プラズモン共鳴センサの構成を示す側面図である。
【図９】本発明の実施の形態における表面プラズモン共鳴センサの構成を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態における表面プラズモン共鳴センサの構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  表面プラズモン共鳴センサ
１０１  共焦点楕円体
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ  楕円体
１０２  第一の楕円反射鏡
１０４  第二の楕円反射鏡
１０６  共焦点楕円反射鏡
１０８  発光素子
１１０  回転ミラー
１１１  光照射部
１１２  マイクロモーター
１１３  表面プラズモン共鳴膜
１１４  光透過性基板
１１６  導電性薄膜
１１８  反応層
１２０  受光素子
１２２  領域
１２４  孔
１２６  孔
１２８  第一の表面プラズモン共鳴膜
１３０  反射膜
１３２  第二の表面プラズモン共鳴膜
１３３  チップ
１３４  チップ
１３６  試料導入口
１３８  流路
１４０  共焦点楕円体
１４２  載置台
１４４  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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