(57)【要約】  【課題】    全反射減衰の状態を測定する測定装置において、センサーユニットの取外しおよび再設置を経て同一センサーユニットについて複数回の測定を行う場合にも精度の高い測定を行う。  【解決手段】  測定装置に、検体ウェル23の内底面位置と同一の深さ方向位置にｚ軸方向位置測定用の基準面を一部に有するセンサーユニット20、センサーユニット20の位置を測定する変位測定手段30および位置調整手段を備え、界面23ｂの上下方向（ｚ軸方向）への変位をセンサーユニット20の基準面26ａの所定の基準位置からの変位を測定することにより測定し、位置調整手段により、基準面26ａの位置が所定の基準位置に位置するように、センサーユニット20の上下方向の位置を機械的に調整する。【選択図】          図２
2005098997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する光源と、
前記光ビームに対して透明な誘電体ブロック、該誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層、該薄膜層上に試料を保持する試料保持部および前記上面と同一平面内に位置する位置測定用の基準面を備えたセンサーユニットと、
該センサーユニットを所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段と、
前記光ビームを、前記誘電体ブロックに対して、前記誘電体ブロックの上面と前記薄膜層との界面で全反射条件が得られる入射角度で入射させる光ビーム入射手段と、
前記界面で反射された光ビームに基づいて、前記薄膜層上の測定対象物の屈折率情報を取得する屈折率所情報取得手段と、
前記基準面の、所定の基準位置からの上下方向への変位を測定することにより、前記界面の位置変位を測定する変位測定手段と、
該変位測定手段により測定された変位に応じて、前記基準面の位置が前記所定の基準位置に位置するように、前記センサーユニットの前記上下方向の位置を機械的に調整する位置調整手段とを備えてなることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
光ビームを出射する光源と、
前記光ビームに対して透明な誘電体ブロック、該誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層、該薄膜層上に試料を保持する試料保持部および前記上面と同一平面内に位置する位置測定用の基準面を備えたセンサーユニットと、
該センサーユニットを所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段と、
前記光ビームを、前記誘電体ブロックに対して、前記誘電体ブロックの上面と前記薄膜層との界面で全反射条件が得られる種々の入射角度で入射させる光ビーム入射手段と、
前記基準面の、所定の基準位置からの上下方向への変位を測定することにより、前記界面の位置変位を測定する変位測定手段と、
前記界面で反射された光ビームの強度を検出して、全反射減衰角情報を取得する全反射減衰情報取得手段であって、前記変位測定手段により測定された変位に応じて、該変位による誤差を補正した全反射減衰情報を取得する全反射減衰情報取得手段とを備えてなることを特徴とする測定装置。
【請求項３】
前記変位測定手段が、前記基準面に近接するように配置固定された、前記基準面までの距離を測定する静電容量型のセンサープローブを備えてなるものであることを特徴とする請求項１または２記載の測定装置。
【請求項４】
前記試料保持部が、前記薄膜層上に流路を形成する流路部材を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の測定装置。
【請求項５】
光ビームに対して透明な誘電体ブロックと、該誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層と、該薄膜層上に試料を保持する試料保持部とを備えたセンサーユニットであって、
一部に、前記上面と略同一の面内にある、位置測定用の基準面が設けられていることを特徴とするセンサーユニット。
【請求項６】
前記試料保持部が、前記薄膜層上に流路を形成する流路部材を備えていることを特徴とする請求項５記載のセンサーユニット。
【請求項７】
光ビームを出射する光源と、
前記光ビームに対して透明な誘電体ブロック、該誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層および該薄膜層上に試料を保持する試料保持部を備えたセンサーユニットと、
該センサーユニットを所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段と、
前記光ビームを、前記誘電体ブロックに対して、前記誘電体ブロックの上面と前記薄膜層との界面で全反射条件が得られる入射角度で入射させる光ビーム入射手段と、
前記界面で反射された光ビームに基づいて、前記薄膜層上の測定対象物の屈折率情報を取得する屈折率情報取得手段とを備えた測定装置において、
前記界面の、所定の基準位置からの、任意の直交座標軸ｘw、ｙw、ｚw軸の各軸方向への変位および、該各軸周りの回転方向θw、φw、ψwへの変位のうち少なくともいずれか一つを測定する変位測定手段と、
該変位測定手段により測定された変位に応じて、前記界面の位置が前記所定の基準位置に位置するように前記センサーユニットの位置を機械的に調整する位置調整手段とを備えたことを特徴とする測定装置。
【請求項８】
光ビームを出射する光源と、
前記光ビームに対して透明な誘電体ブロック、該誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層および該薄膜層上に試料を保持する試料保持部を備えたセンサーユニットと、
該センサーユニットを所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段と、
前記光ビームを、前記誘電体ブロックに対して、前記誘電体ブロックの上面と前記薄膜層との界面で全反射条件が得られる種々の入射角度で入射させる光ビーム入射手段と、
前記界面で反射された光ビームの強度を検出して、全反射減衰角情報を取得する全反射減衰情報取得手段とを備えた測定装置において、
前記界面の、所定の基準位置からの、任意の直交座標軸ｘw、ｙw、ｚw軸の各軸方向への変位および、該各軸周りの回転方向θw、φw、ψwへの変位のうち少なくともいずれか一つを測定する変位測定手段を備え、
前記全反射減衰情報取得手段が、前記変位測定手段により測定された変位に応じて、該変位による誤差を補正した全反射減衰情報を取得するものであることを特徴とする測定装置。
【請求項９】
前記変位測定手段が、前記センサーユニットの、前記ｘw、ｙwおよびｚw軸のうち少なくともいずれか１つの軸方向への変位を測定する静電容量型センサープローブを備えてなるものであることを特徴とする請求項７または８記載の測定装置。
【請求項１０】
前記変位測定手段が、前記センサーユニットの、前記ｘw、ｙwおよびｚwのうち少なくともいずれか１つの軸方向への変位を２ヶ所で測定する２つの静電容量型センサープローブと、該２つの静電容量型センサープローブにより測定された測定値から前記θw、φwおよび／またはψw方向への変位を算出する回転変位演算部とを備えてなるものであることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項記載の測定装置。
【請求項１１】
前記変位測定手段が、前記センサーユニットの所定の面に対して光ビームを入射させ、該所定の面で反射された前記光ビームを受光して前記θw、φwまたはψw方向への変位を測定する光てこ型の光センサーを備えてなるものであることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項記載の測定装置。
【請求項１２】
前記試料保持部が、前記薄膜層上に流路を形成する流路部材を備えていることを特徴とする請求項７から１１のいずれか１記載の測定装置。
【請求項１３】
光ビームを出射する光源と、
前記光ビームに対して透明な誘電体ブロック、該誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層、該薄膜層上に試料を保持する試料保持部および位置測定用の基準面を備えたセンサーユニットと、
該センサーユニットを所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段と、
前記光ビームを、前記誘電体ブロックに対して、前記誘電体ブロックの上面と前記薄膜層との界面で全反射条件が得られる入射角度で入射させる光ビーム入射手段と、
前記界面で反射された光ビームに基づいて、前記薄膜層上の測定対象物の屈折率情報を求める屈折率情報取得手段とを備えた測定装置において、
前記センサーユニットの温度を測定する温度測定手段と、
該温度測定手段による温度測定値と所定の基準温度との温度差に起因する、前記センサーユニットの前記基準面と前記界面との間の上下方向の距離の変化量を算出する変化量算出手段と、
該変化量算出手段により算出された前記距離の変化量に応じて、前記界面の位置が所定の基準位置に位置するように前記センサーユニットの位置を機械的に調整する位置調整手段とを備えたことを特徴とする測定装置。
【請求項１４】
光ビームを出射する光源と、
前記光ビームに対して透明な誘電体ブロック、該誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層、該薄膜層上に試料を保持する試料保持部および位置測定用の基準面を備えたセンサーユニットと、
該センサーユニットを所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段と、
前記光ビームを、前記誘電体ブロックに対して、前記誘電体ブロックの上面と前記薄膜層との界面で全反射条件が得られる種々の入射角度で入射させる光ビーム入射手段と、
前記界面で反射された光ビームの強度を検出して、全反射減衰角情報を求める全反射減衰情報取得手段とを備えた測定装置において、
前記センサーユニットの温度を測定する温度測定手段と、
該温度測定手段による温度測定値と所定の基準温度との温度差に起因する、前記センサーユニットの前記基準面と前記界面との間の上下方向の距離の変化量を算出する変化量算出手段を備え、
前記全反射減衰情報取得手段が、前記変化量算出手段により算出された前記距離の変化量に応じて、該距離の変化量による誤差を補正した全反射減衰情報を取得するものであることを特徴とする測定装置。
【請求項１５】
前記試料保持部が、前記薄膜層上に流路を形成する流路部材を備えていることを特徴とする請求項１３または１４記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面プラズモンの発生を利用して試料中の物質を分析する表面プラズモン共鳴測定装置等の測定装置および該測定装置に備えられるセンサーユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、試料中の物質を定量分析する表面プラズモン共鳴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（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
上記の系を用いる表面プラズモン共鳴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、かつ表面プラズモン共鳴による全反射減衰が生じ得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測定し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検出する光検出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え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したが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ー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光ビームの成分を全て受光できる方向に延びるエリアセンサー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共鳴測定装置において、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。エバネッセント光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、もしくは、ｐ偏光成分のみを検出するように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から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。
【数１】
2005098997.tif 000003
【０００９】
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中の特定物質の濃度が分かるので、結局、上記反射光強度が低下する入射角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】
また、全反射減衰（ＡＴＲ）を利用する類似のセンサーとして、例えば非特許文献１の第２１〜２３頁および第２６〜２７頁に記載がある漏洩モードセンサーも知られている。この漏洩モードセンサーは基本的に、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、かつ光導波層での導波モードの励起による全反射減衰が生じ得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測定して導波モードの励起状態、つまり全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。
【００１１】
上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、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、光導波層においてエバネッセント波が発生し、ある特定の波数を有するエバネッセント波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、該特定の波数を有するエバネッセント波を発生させた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。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。
【００１２】
なお、表面プラズモン共鳴測定装置もしくは漏洩モードセンサー等の全反射を利用した測定装置としては、光を界面に全反射条件が得られる入射角で入射させ、その光によるエバネッセント波の発生により、界面で全反射した光の状態の変化を測定することにより被測定物質の特性分析等を行うに際して、前述の全反射減衰を生じる特定入射角の測定をする装置のほか、複数の波長の光ビームを界面に入射させ、各波長毎の全反射減衰の程度を検出する装置、あるいは、光ビームを界面に入射させるとともに、この光ビームの一部を、界面入射前に分割し、この分割した光ビームを界面で反射した光ビームと干渉させて、該干渉の状態を測定する装置等種々のタイプがある。
【００１３】
以上説明したタイプの測定装置においては、試料交換等測定時のハンドリングの効率化を図るために、上述の誘電体ブロックと、誘電体ブロックの上面に配された薄膜層と、該薄膜層上に試料を保持する試料保持部とが一体的に形成されたセンサーユニットが特許文献２等において提案されている。特許文献２において提案されているセンサーユニットは、誘電体からなる本体に、その上面に開口する検体ウェル（従来の試料保持部）を設け、該検体ウェルの内底面に薄膜層を設けてなるものであり、本体の検体ウェル下部が従来の誘電体ブロックとして光ビームの入出力部の役割を担うものとして構成されている。また、多数の試料についての測定を高速に行うためおよびハンドリングのさらなる効率化のために、バー状もしくはプレート状の誘電体からなる本体に検体ウェルを１次元状もしくは２次元状に複数備えてなるセンサーユニットが提案されており、該センサーユニットの複数の検体ウェルに対して並列的に複数の光ビームを入射させ、各ウェルの界面における反射光を個別に検出する測定装置も提案されている。
【００１４】
また、以上のような測定装置による試料分析方法として、薄膜上に特定物質と結合するセンシング物質を配し、各検体についてそのセンシング物質との結合の有無および／または結合状態を測定する場合には、各検体を含む試料液の溶媒による屈折率変化の影響を排除するために、その溶媒と同一のバッファ液のみをウェルに分注し、検体を含まない状態での全反射減衰の状態（全反射減衰減衰角）を測定し、その後、液体試料を分注して反応後の状態を測定する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平6−167443号
【特許文献２】特開2002−296172号
【非特許文献１】「分光研究」第４７巻 第１号（１９９８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前述の通り、同一検体ウェルについて時間をおいて複数回測定し、検体とセンシング物質の結合の有無を含む結合状態の変化を調べる場合、複数の試料についての効率的な測定を行うために、１回目の測定が終了した第１のセンサーユニットを測定部（のセンサー保持手段）から取外し、第２のセンサーユニットを測定部に設置して測定を行い、もう一度第１のセンサーユニットを設置して測定を行うという動作を繰り返すバッチ処理を行うことがある。この場合、一つのセンサーユニットを測定部から一旦取り外した後、再度設置して測定を行うと、最初の界面と後の界面との間に位置変位が生じ、そのために測定値に誤差が生じるという欠点がある。
【００１６】
この界面の、上下方向への位置変位の調整方法としては、センサーユニットの外底面を基準面として該底面の上下方向への位置変位を測定し、この変位に基づいてセンサーユニットの上下方向位置を調整する方法が提案されている。
【００１７】
しかしながら、本発明者らの研究により、センサーユニットの外底面を基準面として上下方向への位置変位を測定して、これを補正するようにしてもなお界面の上下方向への位置変位に起因する測定誤差（全反射光の状態を測定する際に生ずる誤差）が存在することが明らかになった。
【００１８】
本発明は上記事情に鑑みて、センサーユニットの上下方向への位置変位による測定精度の低下を防止した、精度の高い測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
既述の通り、従来センサーユニットの外底面を基準面として上下方向への位置変位を測定しこの変位に基づいてセンサーユニットの位置調整等を行っているが、発明者らはこの外底面と実際の測定面である界面との上下方向の位置が異なる点に注目し、温度変動に伴うセンサーユニットの熱膨張によりこの上下方向への位置変位の測定に誤差が生じていることを見出した。具体的には、実際の装置において用いられているセンサーユニットの試料保持部の内底面からセンサーユニットの外底面との距離（図１５に示す距離ｂ）は6.7ｍｍあり、この場合、両者の位置変位の測定には0.6μｍ／℃のずれが生じることを見出した。この0.6μｍ／℃のずれは、光検出器で測定される反射光の角度のずれ0.0004°（40RU）に相当する。本発明はこれらの知見に基づいてなされたものである。
【００２０】
本発明の第１の測定装置は、光ビームを出射する光源と、光ビームに対して透明な誘電体ブロック、誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層、薄膜層上に試料を保持する試料保持部および前記上面と同一平面内に位置する位置測定用の基準面を備えたセンサーユニットと、センサーユニットを所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段と、光ビームを、誘電体ブロックに対して、誘電体ブロックの上面と薄膜層との界面で全反射条件が得られる入射角度で入射させる光ビーム入射手段と、前記界面で反射された光ビームに基づいて、薄膜層上の測定対象物の屈折率情報を取得する屈折率所情報取得手段と、基準面の、所定の基準位置からの上下方向への変位を測定することにより、前記界面の位置変位を測定する変位測定手段と、変位測定手段により測定された変位に応じて、基準面の位置が所定の基準位置に位置するように、センサーユニットの上下方向の位置を機械的に調整する位置調整手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の第２の測定装置は、光ビームを出射する光源と、光ビームに対して透明な誘電体ブロック、誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層、薄膜層上に試料を保持する試料保持部および前記上面と同一平面内に位置する位置測定用の基準面を備えたセンサーユニットと、センサーユニットを所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段と、光ビームを、誘電体ブロックに対して、誘電体ブロックの上面と薄膜層との界面で全反射条件が得られる種々の入射角度で入射させる光ビーム入射手段と、基準面の、所定の基準位置からの上下方向への変位を測定することにより、前記界面の位置変位を測定する変位測定手段と、前記界面で反射された光ビームの強度を検出して、全反射減衰角情報を取得する全反射減衰情報取得手段であって、変位測定手段により測定された変位に応じて、変位による誤差を補正した全反射減衰情報を取得する全反射減衰情報取得手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の第１および第２の測定装置において、「所定の基準位置」とは、一つのセンサーユニットについての複数回の測定のうちの初回の測定時におけるセンサーユニットの設置位置における基準面の位置であってもよいし、装置毎に予め定められたセンサーユニットの設置位置における基準面の位置であってもよい。
【００２３】
また、変位測定手段としては、種々の距離センサーを用いることができるが、特に、前記基準面に近接するように配置固定された、前記基準面までの距離を測定する静電容量型のセンサープローブを備えてなるものが好適である。その他、光ビームを基準面に入射させ、その反射光を受光して距離を測定する光学式距離センサーを用いてもよい。
【００２４】
また、位置調整手段は、例えば、上下方向の軸を有するステージから構成することができ、このステージ上にセンサーユニットを保持する保持手段を設置し、このステージを駆動して保持手段ごとセンサーユニットを上下方向に移動させることによりセンサーユニットの界面位置の上下方向の位置を調整するものとすればよい。
【００２５】
さらに、試料保持部は、薄膜層上に流路を形成する流路部材を備えたものとしてもよい。
【００２６】
本発明のセンサーユニットは、光ビームに対して透明な誘電体ブロックと、誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層と、薄膜層上に試料を保持する試料保持部とを備えたセンサーユニットであって、一部に、前記上面と略同一の面内にある、位置測定用の基準面が設けられていることを特徴とするものである。
【００２７】
「一部」とは、センサーユニットの一部であり、全反射減衰の状態測定の妨げにならない箇所であればどこでもよいが、例えば誘電体ブロックの側部が挙げられる。また、誘電体ブロックの上面の部分を当該「一部」として、位置測定用に用いてもよい。
【００２８】
センサーユニットは、試料保持部を１つだけ有するものであってもよいし、１次元状もしくは２次元状に並べられた複数の試料保持部を有するものであってもよい。
【００２９】
なお、位置測定を行うために静電プローブや光センサー等を用いる場合、センサーユニットの位置測定用の基準面には金等の金属膜を蒸着しておく。
【００３０】
また、試料保持部は、薄膜層上に流路を形成する流路部材を備えたものとしてもよい。
【００３１】
また、本発明の第３の測定装置は、光ビームを出射する光源と、光ビームに対して透明な誘電体ブロック、誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層および薄膜層上に試料を保持する試料保持部を備えたセンサーユニットと、センサーユニットを所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段と、光ビームを、誘電体ブロックに対して、誘電体ブロックの上面と薄膜層との界面で全反射条件が得られる入射角度で入射させる光ビーム入射手段と、前記界面で反射された光ビームに基づいて、薄膜層上の測定対象物の屈折率情報を取得する屈折率情報取得手段とを備えた測定装置において、前記界面の、所定の基準位置からの、任意の直交座標軸ｘw、ｙw、ｚw軸の各軸方向への変位および、各軸周りの回転方向θw、φw、ψwへの変位のうち少なくともいずれか一つを測定する変位測定手段と、変位測定手段により測定された変位に応じて、前記界面の位置が所定の基準位置に位置するようにセンサーユニットの位置を機械的に調整する位置調整手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明の第４の測定装置は、光ビームを出射する光源と、光ビームに対して透明な誘電体ブロック、誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層および薄膜層上に試料を保持する試料保持部を備えたセンサーユニットと、センサーユニットを所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段と、光ビームを、誘電体ブロックに対して、誘電体ブロックの上面と薄膜層との界面で全反射条件が得られる種々の入射角度で入射させる光ビーム入射手段と、前記界面で反射された光ビームの強度を検出して、全反射減衰角情報を取得する全反射減衰情報取得手段とを備えた測定装置において、前記界面の、所定の基準位置からの、任意の直交座標軸ｘw、ｙw、ｚw軸の各軸方向への変位および、各軸周りの回転方向θw、φw、ψwへの変位のうち少なくともいずれか一つを測定する変位測定手段を備え、全反射減衰情報取得手段が、変位測定手段により測定された変位に応じて、変位による誤差を補正した全反射減衰情報を取得するものであることを特徴とするものである。
【００３３】
本発明の第３および第４の測定装置において、「所定の基準位置」とは、一つのセンサーユニットについての複数回の測定のうちの初回の測定時における界面の位置であってもよいし、装置毎に予め定められたセンサーユニットの設置位置における界面の位置であってもよい。
【００３４】
また、変位測定手段としては、種々のセンサーを用いることができるが、例えば、センサーユニットの、ｘ、ｙおよびｚ軸のうち少なくともいずれか１つの軸方向への変位を測定する静電容量型センサープローブを備えてなるものであってもよい。また、センサーユニットの、ｘ、ｙおよびｚ軸のうち少なくともいずれか１つの軸方向への変位を２ヶ所で測定する２つの静電容量型センサープローブと、２つの静電容量型センサープローブにより測定された測定値からθ、φおよび／またはψ軸方向への変位を算出する回転変位演算部とを備えてなるであってもよい。さらには、センサーユニットの所定の面に対して光ビームを入射させ、所定の面で反射された光ビームを受光してθ、φまたはψ軸方向への変位を測定する光てこ型の光センサーを備えてなるものであってもよい。
【００３５】
また、位置調整手段は、例えば、少なくとも変位測定手段により変位が測定される方向の軸を有するステージから構成することができる。このステージ上にセンサーユニットを保持する保持手段を設置し、このステージを駆動して保持手段ごとセンサーユニットを各軸方向に移動させることによりセンサーユニットの界面位置を調整するものとすればよい。
【００３６】
また、本発明の測定装置において用いられるセンサーユニットは、試料保持部を１つだけ有するものであってもよいし、１次元状もしくは２次元状に並べられた複数の試料保持部を有するものであってもよい。
【００３７】
なお、位置測定を行うために静電プローブや光センサー等を用いる場合、センサーユニットとしては、その位置測定の測定面となる部分に金等の金属膜を蒸着したものを用いる。
【００３８】
さらに、試料保持部は、薄膜層上に流路を形成する流路部材を備えたものとしてもよい。
【００３９】
また、本発明の第５の測定装置は、光ビームを出射する光源と、光ビームに対して透明な誘電体ブロック、誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層、薄膜層上に試料を保持する試料保持部、および位置測定用の基準面を備えたセンサーユニットと、センサーユニットを所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段と、光ビームを、誘電体ブロックに対して、誘電体ブロックの上面と薄膜層との界面で全反射条件が得られる入射角度で入射させる光ビーム入射手段と、前記界面で反射された光ビームに基づいて、薄膜層上の測定対象物の屈折率情報を求める屈折率情報取得手段とを備えた測定装置において、センサーユニットの温度を測定する温度測定手段と、温度測定手段による温度測定値と所定の基準温度との温度差に起因する、センサーユニットの基準面と前記界面との間の上下方向の距離の変化量を算出する変化量算出手段と、変化量算出手段により算出された距離の変化量に応じて、前記界面の位置が所定の基準位置に位置するようにセンサーユニットの位置を機械的に調整する位置調整手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００４０】
ここで、「所定の基準位置」とは、一つのセンサーユニットについての複数回の測定のうちの初回の測定時における温度を基準温度とし、その温度下でのセンサーユニットの設置位置における前記界面の位置であってもよいし、所定の基準温度のセンサーユニットを装置毎に予め定められた設置位置に設置した際の前記界面の位置であってもよい。
【００４１】
また、本発明の第６の測定装置は、光ビームを出射する光源と、光ビームに対して透明な誘電体ブロック、誘電体ブロックの上面に設けられた薄膜層、薄膜層上に試料を保持する試料保持部、および位置測定用の基準面を備えたセンサーユニットと、センサーユニットを所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段と、光ビームを、誘電体ブロックに対して、誘電体ブロックの上面と薄膜層との界面で全反射条件が得られる種々の入射角度で入射させる光ビーム入射手段と、前記界面で反射された光ビームの強度を検出して、全反射減衰角情報を求める全反射減衰情報取得手段とを備えた測定装置において、センサーユニットの温度を測定する温度測定手段と、温度測定手段による温度測定値と所定の基準温度との温度差に起因する、センサーユニットの基準面と前記界面との間の上下方向の距離の変化量を算出する変化量算出手段を備え、全反射減衰情報取得手段が、変化量算出手段により算出された距離の変化量に応じて、この距離の変化量による誤差を補正した全反射減衰情報を取得するものであることを特徴とするものである。
【００４２】
本発明の第５および第６の測定装置において、試料保持部は、薄膜層上に流路を形成する流路部材を備えたものとしてもよい。
【００４３】
本発明の各測定装置は、前記薄膜層を、金属膜からなるものとし、前述の表面プラズモン共鳴による効果を利用して測定を行う、所謂表面プラズモン共鳴測定装置として構成されたものとすることができる。
【００４４】
また、上記各測定装置は、前記薄膜層を、誘電体ブロックの前記上面に形成されたクラッド層と該クラッド層上に形成された光導波層からなるものとし、該光導波層における導波モードの励起による効果を利用して測定を行う、所謂漏洩モード測定装置として構成されたものとすることができる。
【００４５】
なお、上記各測定装置は、界面に対して種々の入射角度で入射させた光ビームの該界面での反射光を検出して、既述の表面プラズモン共鳴測定装置や漏洩モード測定装置のように全反射減衰の状態の変化を検出するものであってもよいし、また、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測定して、各波長毎の全反射減衰の程度を検出するものであってもよい。さらに、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の変化を検出するものであってもよい。
【００４６】
また、本発明のセンサーユニットは、前記薄膜層を、金属膜からなるものとし、前述の表面プラズモン共鳴による効果を利用して測定を行う、所謂表面プラズモン共鳴測定装置に用いるセンサーユニットとして構成されたものとすることができる。
【００４７】
また、上記センサーユニットは、前記薄膜層を、誘電体ブロックの前記上面に形成されたクラッド層と該クラッド層上に形成された光導波層からなるものとし、該光導波層における導波モードの励起による効果を利用して測定を行う、所謂漏洩モード測定装置に用いるセンサーユニットとして構成されたものとすることができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明の第１の測定装置によれば、薄膜層が形成された面と平行な基準面を備えたセンサーユニットと、このセンサーユニットの基準面の上下方向への位置変位を測定する変位測定手段を備えているので、センサーユニットの温度膨張による上下方向への位置変位測定における誤差を生じることなく界面の上下方向への位置変位を正確に測定することができる。さらに、該位置変位による誤差を補正するようにセンサーユニットの上下方向位置を調整する位置調整手段を備えているので、同一検体（すなわち同一試料）について測定を複数回行い、該複数回の測定の間における全反射光の状態の変化を測定する際等に、各測定時における界面が互いに上下方向にずれている場合に生じる測定誤差を補償し、精度の高い測定を行うことができる。
【００４９】
本発明の第２の測定装置によれば、薄膜層が形成された面と平行な基準面を備えたセンサーユニットと、このセンサーユニットの基準面の上下方向への位置変位を測定する変位測定手段を備えているので、センサーユニットの温度膨張による上下方向への位置変位測定における誤差を生じることなく界面の上下方向への位置変位を正確に測定することができる。さらに、該位置変位による誤差を補正した測定値を得る演算手段を備えているので、同一検体（すなわち同一試料）について測定を複数回行い、該複数回の測定の間における全反射光の状態の変化を検出する際等に、各測定時における界面が互いに上下方向にずれている場合に生じる測定誤差を補償し、より正確な測定を行うことができる。
【００５０】
上記第１および第２の測定装置において、試料保持部を、薄膜層上に流路を形成する流路部材を備えたものとすることによって、蒸発しやすい試料であっても容易に測定を行うことが可能となる。
【００５１】
また、測定時には薄膜層上の流路内の狭い空間のみ試料が存在するようになるため、従来のウェル型のセンサーユニットに比べて測定時に使用する試料を少なくすることができるとともに、従来のウェル型のセンサーユニットのようにウェル内の試料の濃度分布に配慮する必要が無くなるため、正確な測定を行うことができるようになる。
【００５２】
本発明のセンサーユニットは、薄膜層が形成された面と平行な基準面を備えているので、該基準面の上下方向への位置変位を測定することにより、センサーユニットの温度膨張による上下方向への位置変位測定における誤差を生じることなく界面の上下方向への位置変位を正確に測定され得るものである。
【００５３】
また、試料保持部を、薄膜層上に流路を形成する流路部材を備えたものとすることによって、蒸発しやすい試料であっても容易に測定され得るようになる。
【００５４】
また、測定時には薄膜層上の流路内の狭い空間のみ試料が存在するようになるため、従来のウェル型のセンサーユニットに比べて測定時に使用する試料を少なくすることができるとともに、従来のウェル型のセンサーユニットのようにウェル内の試料の濃度分布に配慮する必要が無くなるため、正確な測定を行い得るようになる。
【００５５】
さらに、誘電体ブロック上に薄膜層を形成した後、薄膜層上に流路部材を配することによって流路を形成することができるため、薄膜層の加工特性を悪化させることなく実現することができる。
【００５６】
本発明の第３の測定装置によれば、界面の所定の基準位置からの、任意の直交座標軸ｘ、ｙ、ｚ軸、ｚｘ面内、ｘｙ面内およびｙｚ面内における回転軸θ、φ、およびψ軸の各軸方向への変位のうち少なくともいずれか一つを測定する変位測定手段と、該変位測定手段により測定された変位に応じて、界面の位置が所定の基準位置に位置するようにセンサーユニットの位置を機械的に調整する位置調整手段とを備えているので、一つのセンサーユニット（一つの試料）について測定を複数回行い、該複数回の測定の間における全反射光の状態の変化を測定する際等に、常に同一の界面位置を再現することができるので、各測定時における界面が互いにずれている場合に生じる測定誤差を発生しない精度の高い測定を行うことができる。
【００５７】
本発明の第４の測定装置によれば、界面の所定の基準位置からの、直交座標軸方向ｘ、ｙ、ｚ軸と、ｚｘ面内、ｘｙ面内およびｙｚ面内における回転軸方向θ、φ、およびψ軸の各軸方向への変位のうち少なくともいずれか一つを測定する変位測定手段と、該変位測定手段により測定された変位に応じて、該変位による測定誤差を補正した測定値を得る演算手段とを備えているので、一つのセンサーユニット（一つの試料）について測定を複数回行い、該複数回の測定の間における全反射光の状態の変化を検出する際等に、各測定時における界面が互いにずれている場合に生じる測定誤差を補償し、精度の高い測定値を得ることができる。
【００５８】
上記第３および第４の測定装置において、試料保持部を、薄膜層上に流路を形成する流路部材を備えたものとすることによって、蒸発しやすい試料であっても容易に測定を行うことが可能となる。
【００５９】
また、測定時には薄膜層上の流路内の狭い空間のみ試料が存在するようになるため、従来のウェル型のセンサーユニットに比べて測定時に使用する試料を少なくすることができるとともに、従来のウェル型のセンサーユニットのようにウェル内の試料の濃度分布に配慮する必要が無くなるため、正確な測定を行うことができるようになる。
【００６０】
本発明の第５の測定装置によれば、センサーユニットの温度を測定する温度測定手段と、温度測定手段による温度測定値と所定の基準温度との温度差に起因する、センサーユニットの基準面と前記界面との間の上下方向の距離の変化量を算出する変化量算出手段と、変化量算出手段により算出された距離の変化量に応じて、前記界面の位置が所定の基準位置に位置するようにセンサーユニットの位置を機械的に調整する位置調整手段とを備えているので、同一検体（すなわち同一試料）について測定を複数回行い、該複数回の測定の間における全反射光の状態の変化を測定する際等に、各測定時における前記界面がセンサーユニットの温度膨張により互いに上下方向にずれている場合に生じる測定誤差を補償し、精度の高い測定を行うことができる。
【００６１】
また、本発明の第６の測定装置によれば、センサーユニットの温度を測定する温度測定手段と、温度測定手段による温度測定値と所定の基準温度との温度差に起因する、センサーユニットの基準面と前記界面との間の上下方向の距離の変化量を算出する変化量算出手段とを備え、全反射減衰情報取得手段を、変化量算出手段により算出された距離の変化量に応じて、この距離の変化量による誤差を補正した全反射減衰情報を取得するものとしたので、同一検体（すなわち同一試料）について測定を複数回行い、該複数回の測定の間における全反射光の状態の変化を測定する際等に、各測定時における前記界面がセンサーユニットの温度膨張により互いに上下方向にずれている場合に生じる測定誤差を補償し、精度の高い測定を行うことができる。
【００６２】
上記第５および第６の測定装置において、試料保持部を、薄膜層上に流路を形成する流路部材を備えたものとすることによって、蒸発しやすい試料であっても容易に測定を行うことが可能となる。
【００６３】
また、測定時には薄膜層上の流路内の狭い空間のみ試料が存在するようになるため、従来のウェル型のセンサーユニットに比べて測定時に使用する試料を少なくすることができるとともに、従来のウェル型のセンサーユニットのようにウェル内の試料の濃度分布に配慮する必要が無くなるため、正確な測定を行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態のセンサーユニットを示す平面図、正面図および側面図である。
【００６５】
センサーユニット20は、細長い透明な誘電体からなる本体21を備え、この本体21の上面21ａに開口し、所定の深さａを有する検体ウェル23が該本体21に複数（例えば16個）一列に設けられ、各検体ウェル23の内底面23ａに金属膜12が蒸着により被着されてなるものである。すなわち、本体21は、後述の光ビームに対して透明な誘電体ブロック22と検体ウェル23の内側面を構成する試料保持部23’とが一体的に形成されてなるものであり、誘電体ブロック22の上面はすなわち検体ウェル23の内底面23ａに他ならない。したがって、検体ウェル23の内底面23ａに設けられた金属膜12とは誘電体ブロック22の上面に設けられた金属膜であり、検体ウェル23の内底面23ａと金属膜12との界面とは、誘電体ブロック22の上面と金属膜12との界面に相当するものである。
【００６６】
本体21は例えば透明樹脂等からなり、検体ウェル23は開口部から下方に向かって次第に径が縮小する断面円形に構成されている。また、検体ウェル23の内底面23ａに設けられている金属膜12上には、さらに特定物質と結合するセンシング物質14が固定されている。この検体ウェル23には、例えば、検体を含む試料液が蓄えられる。
【００６７】
また、本体21の図中左端からは第１フランジ24が、右端からは第２フランジ25がそれぞれ延出しており、これらフランジ24，25は、互いに同じ厚さを有するとともに、本体21の上面21ａと面一（つらいち）の平坦な上面24ａ，25ａと、上面24ａ，25ａと平行な平面をなす下面24ｂ，25ｂを備えている。さらに、第１フランジ24および第２フランジ25の下面24ｂ，25ｂには、検体ウェル23の内底面23と同一平面内となる下面を備える、基準位置測定用に突設された位置測定用突部26および27が設けられている。この位置測定用突部26，27の下面が基準位置測定時の上下方向位置測定用の基準面26ａおよび27ａである。なお、後述するが、上下方向の位置のみを測定する場合には、位置測定用突部26，27のいずれか一方のみを備えていればよい。
【００６８】
図２は、図１（ａ）〜（ｃ）に示したセンサーユニット20を備えた本発明の測定装置の第２の実施の形態である表面プラズモン共鳴測定装置の側断面図を示すものである。図３は、第２の実施の形態の測定装置のセンサーユニットおよび変位測定手段の配置を概略的に示した正面図である。
【００６９】
本実施の形態の表面プラズモン共鳴測定装置１は、上述のセンサーユニット20と、定盤２と、後述の６軸微動ステージ38上に配置された、センサーユニット20を定盤２の上方の所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段４と、光ビームＬを出射する、検体ウェル23と同数の光源５Ａ，５Ｂ，…５Ｐと、各光源５Ａ，５Ｂ，…５Ｐから出射された光ビームＬを誘電体ブロック22に対して、該誘電体ブロック22の上面（すなわち検体ウェル23の内底面23ａ）に設けられた薄膜層との界面23ｂで全反射条件が得られるように種々の入射角度で入射させる、検体ウェル23と同数の光ビーム入射手段６Ａ，６Ｂ，…６Ｐと、界面23ｂで反射された光ビームＬの強度を検出する、検体ウェル23と同数の光検出手段７Ａ，７Ｂ，…７Ｐと、光検出手段７Ａ，７Ｂ，…７Ｐの出力に基づいて全反射減衰角情報を取得するコンピュータシステム等からなる信号処理部10と、この信号処理部10に接続された表示手段11と、センサーユニット20の位置変位を測定する変位測定手段30と、センサーユニット20の位置を機械的に調整する、定盤２上に配置された６軸微動ステージ38および該ステージ38を駆動するための信号を出力する駆動手段39からなる位置調整手段とを備えてなる。本実施の形態においては光検出手段７Ａ，７Ｂ，…７Pと、信号処理部10により屈折率情報取得手段の一つである全反射減衰情報取得手段が構成されている。
【００７０】
なお、本実施の形態においては、図中に示すように、定盤２に平行な面をｘｙｗ面とし、該ｘｙｗ面内において光入射手段６、センサー保持手段４、光検出手段７の並び方向をｙｗ軸方向、それに直交する方向をｘｗ軸方向、ｘｙｗ面に垂直な方向をｚｗ軸方向としている。また、ｘｗ、ｙｗ、ｚｗの各軸周りの回転方向θｗ、φｗ、ψｗ方向、すなわちｙｚｗ面内における回転方向をθｗ、ｚｘｗ面内における回転方向をφｗ、ｘｙｗ面内における回転方向をψｗ方向としている。
【００７１】
６軸微動ステージ38は、互いに直交するｘｗ、ｙｗ、ｚｗ軸、および各軸周りの回転方向θｗ、φｗ、ψｗの６つの軸を有するステージであり、各軸が上述の定盤２を基準として定められた各軸方向と一致するように配置されている。
【００７２】
センサー保持手段４は、センサーユニット20の両フランジ24，25の下面24ｂ，25ｂを支持する部分を備え、該両フランジ24および25の下面24ｂ，25ｂで該センサーユニット20を支持して定盤２の上方の所定位置にセンサーユニット20を保持するものである。このセンサー保持手段４は、センサーユニット20をその検体ウェル23の並び方向が略ｘｗ軸方向に沿うように保持するものであり、センサーユニット20の定盤２に対する上下方向への変位というのはｚｗ軸方向への変位に他ならない（図２および図３参照）。
【００７３】
光ビーム入射手段６Ａ，６Ｂ，…６Ｐと、光検出手段７Ａ，７Ｂ，…７Ｐは、センサー保持手段４を挟むように定盤２にそれぞれ固定部２ａ、２ｂを介して配置されており、16個の検体ウェル23のそれぞれに１対の光ビーム入射手段６Ａ，６Ｂ，…６Ｐと光検出手段７Ａ，７Ｂ，…７Ｐが整合する状態に配設されている。
【００７４】
各光ビーム入射手段６Ａ，６Ｂ，…６Ｐは、対応するレーザ光源５Ａ，５Ｂ，…５Ｐから発散光状態で発せられた光ビームＬを平行光とするコリメータレンズ61、光ビームＬを集光する集光レンズ62とを備えてなる。
【００７５】
光検出手段７Ａは、多数の受光素子が１列に配されてなるラインセンサーから構成されており、光ビームＬの進行方向に対して受光素子の並設方向がほぼ直角となる方向（図２中の矢印Ａ方向）に配設されている。ラインセンサーとしては、フォトダイオードアレイ、ＣＣＤラインセンサー等が挙げられるが、その他、光検出手段としては２分割フォトダイオードなどを用いてもよい。
【００７６】
変位測定手段30は、定盤２に対して固定された位置に配置された、５本の静電プローブ31〜35および光角度変位計36と、該静電プローブ31〜35の制御を行うコンソール37とを備えてなり、これらによりセンサーユニット20の、直交座標軸ｘｗ，ｙｗ，ｚｗ軸および回転方向θｗ，φｗ，ψｗそれぞれへの変位を測定することができる。
【００７７】
図４（ａ）〜（ｃ）は、センサー保持手段４にセットされたセンサーユニット20と静電プローブ31〜35および光角度変位計36との位置関係を模式的に示した上面図、正面図および側面図である。図示の通り、センサーユニット20の長さ方向がｘｗ軸に沿うように、かつセンサーユニット20の上面がｚｗ軸に対して垂直となるように配置されている。
【００７８】
センサーユニット20の一方の位置測定用突部27の側面27bに面するように配置されている静電プローブ31（図４（ａ））はセンサーユニット20のｘｗ軸方向への変位を測定するものであり、センサーユニット20の位置測定用突部26，27の側面26c，27cに面するように、互いに平行に配置されている２本の静電プローブ32および33は（図４（ａ））センサーユニット20のｙｗ軸方向への変位を測定するものである。また、静電プローブ32および33の出力からセンサーユニット20の基準位置からのψｗ方向への変位（回転角度）を得ることができる。
【００７９】
センサーユニット20の位置測定用突部26，27の下面26ａ，27ａに面するように、互いに平行に配置されている２本の静電プローブ34および35（図４（ｂ））はセンサーユニット20のｚｗ軸方向への変位を測定するものであり、同時に、これら２本の静電プローブ34および35の出力から、センサーユニット20の基準位置からのφｗ方向への変位（回転角度）を得ることができる。
【００８０】
静電容量を測定する静電プローブ31〜35としては、例えば、センサーサイズ直径が0.5ｍｍ、測定フルスケールが±25μｍのプローブを使用する。但し、センサーサイズおよび測定フルスケールはこれに限るものではない。
【００８１】
コンソール37は、静電プローブ31〜35のプローブ先端のセンサーと測定対象面との間に静電容量を発生させ、対象面とセンサーとの距離に応じて静電容量が変化することから測定対象面の変位を静電容量の変化として検出し、電圧に置換して出力するものである。なお、測定対象面となるセンサーユニット20の位置測定用突部26，27の底面26ａ，27ａおよび側面26ｃ，27ｃおよび27ｂにはそれぞれ金等の金属膜が蒸着により被着されている。
【００８２】
また、センサーユニット20のｘｗ方向中央下方に配置されている光角度変位計36（図４（ｃ））は、光てこ型の光センサーであり、センサーユニット20の外底面21ｃのｘｗ軸方向中央部に光ビームを入射させ、その反射光を受光してセンサーユニット20の、基準位置からのθｗ方向への変位（回転角度）を測定するものである。なお、センサーユニット20の外底面21ｃの光ビームが入射される部分は金等が蒸着されミラー面とされている。
【００８３】
駆動手段39は、変位測定手段30により測定された変位に応じて、センサーユニット20の位置が基準位置となるように６軸微動ステージ38を駆動させるための駆動信号を出力するものである。これにより、駆動手段39の出力を受け６軸微動ステージ38が駆動され、６軸微動ステージ38上のセンサー保持手段４の位置が微動調整され、結果としてセンサーユニット20の位置、すなわち界面の位置が調整される。
【００８４】
本実施の形態においてはセンサーユニットの６軸の変位を測定し、全ての軸の調整を行うものとしたが、必ずしも全ての軸についての変位測定および調整を行うものとする必要はなく、少なくともｚｗ軸方向への変位を測定し、それを補正するものであればよい。
【００８５】
本実施の形態においては、界面のｘｚｗ面内におけるφｗ方向への変位を検出するためにｚｗ軸方向への変位を２ヶ所で測定するものとしているが、φｗ方向への変位測定が必要ない場合には、ｚｗ軸方向の変位測定は１箇所でよい。これはｙｗ軸方向の変位測定についても同様である。したがって、そのような場合にはセンサーユニットのフランジ下面に設けられている位置測定用突部もいずれか一方のフランジの下面にのみ設ければよい。
【００８６】
従来の測定装置においては、センサーユニットの基準位置からのｚｗ軸方向への変位測定を、センサーユニット20の本体21の底面21ｃを基準面として行っていた。既述の通り、底面21ｃと界面23ｂとの間は所定距離ｂ離れているために、温度変動に伴うセンサーユニットの熱膨張によりこの底面21ｃのｚｗ軸方向への変位量と界面23ｂのｚｗ軸方向への変位量との間にずれが生じ位置調整を精度よく行うことができない場合があった。しかしながら、本実施の形態においては、界面23ｂとｚｗ軸方向位置が同一である同一平面内に位置する基準面26ａ（もしくは27ａ）によりｚｗ軸方向への変位を測定しているので、界面23ｂのｚｗ軸方向への変位を精度よく測定し位置調整を行うことができ、より精度の高い表面プラズモン共鳴測定を行うことができる。
【００８７】
次に、上記構成の表面プラズモン共鳴測定装置による試料分析について説明する。なおここでは、センサーユニット20の16個の検体ウェル23のうち、光ビーム入射手段６Ａおよび光検出手段７Ａに整合する状態とされた１つの検体ウェル23を例に取って説明を行なうが、その他の検体ウェル23においても測定は同様になされるものである。
【００８８】
表面プラズモン共鳴測定を行なう際には、半導体レーザ等からなる光源５Ａが駆動され、光源５Ａから光ビームＬが発散光の状態で出射する。この光ビームＬは光ビーム入射手段６Ａのコリメータレンズ61により平行光化され、集光レンズ62によって集光されて収束光状態で誘電体ブロック22に入射し、誘電体ブロック22の上面（すなわち検体ウェル23の内底面23ａ）と金属膜12との界面23ｂに対して種々の入射角成分を含む状態で入射する。なお、この入射角θの範囲は、上記界面23ｂにおいて光ビームＬ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。なおここで、検体ウェル23の内底面23ａと界面23ｂは略同一面とみなすことができる。
【００８９】
上記界面23ｂに入射した光ビームＬは該界面23ｂで全反射し、全反射した光ビームＬは光検出手段７Ａによって検出される。光ビームＬは、上述の通り界面23ｂに対して種々の入射角成分を含む状態で入射するから、全反射した光ビームＬにも、種々の反射角で反射した成分が含まれることになる。光検出手段７Ａにおいては、この種々の反射角で全反射された光ビームＬの各成分を、それぞれ異なる受光素子が受光し、各受光素子によって検出された上記反射光ビームＬの強度分布を示す信号を出力する。
【００９０】
界面23ｂに特定入射角θSPで入射した上記光ビームＬの成分は、金属膜12と該金属膜上の物質との界面に表面プラズモンを励起させるので、この光成分については反射光強度が鋭く低下する。つまり上記特定入射角θSPが全反射解消角であり、この角度θSPにおいて反射光強度は極小値を示す。この反射光強度が低下する領域は、反射した光ビームＬ中の暗線Ｄとして観察され、光検出手段７Ａが出力する光量検出信号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を求めることができる。図５は、光ビームＬの界面への入射角θと光検出手段７Ａで受光した光ビームの光強度Ｉとの関係を概略的に示すものである。この全反射減衰角θSPは、ウェル底面の金属膜12に接している物質の誘電率つまりは屈折率が変化すると、それに応じて図５中において左右方向に変動する。なお、この入射角θおよび特定入射角θSPは、あくまでの界面への入射角をいうものであり、前述のｚｗ軸周りの回転方向θｗとは異なるものである。
【００９１】
本実施の形態において金属膜12の表面に固定されているセンシング物質14は、特定物質と結合するものであり、このセンシング物質14上に特定物質を含む試料液が滴下されると、特定物質とセンシング物質14との結合状態に応じて金属膜12上の測定対象物たるセンシング物質14の屈折率が変化して、図５の特性曲線が左右方向に移動する形に変化する（すなわち全反射減衰角θSPが左右方向に変動する）。そこで、全反射減衰角θSPの変化を測定することにより、試料液中に特定物質が存在するか否かを検出することができる。なおこの場合は、試料液15およびセンシング物質14の双方が、分析対象の試料となる。このような特定物質とセンシング物質との組合せとしては、例えば抗原と抗体とが挙げられる。
【００９２】
信号処理部10は、以上の原理に基づいて試料液15中の特定物質とセンシング物質14との反応状態を検出し、その結果を表示部11に表示する。
【００９３】
以上の測定操作は他の15個の検体ウェル23に対しても並行して同様になされ、16個の検体ウェル23に蓄えられている試料液15に対する測定が同時になされる。なお、16個の検体ウェル23に対する光ビームＬの照射および全反射減衰角θSPの検出は、互いに厳密に同時に行なう必要はなく、開始あるいは終了の時間が互いに多少ずれていても構わない。
【００９４】
上述の通り、試料液15にセンシング物質14と結合する特定物質が存在するか否かは、試料液15を検体ウェルに分注する前後における全反射減衰角の変化を測定することにより検出することができる。なお、試料液の溶媒による屈折率変化の影響を除去するために、試料液分注前の測定は、試料液の溶媒と同一成分のバッファ液を検体ウェルに溜めた状態で行う。
【００９５】
試料液分注前の測定（反応前測定）と試料液分注後の測定（反応後測定）との間には、試料分注、および所定の反応時間等のための時間を要する。この測定間の時間を有効に活用するため、１つのセンサーユニットについての反応前測定後に、一旦センサーユニットを測定部から外し、別のセンサーユニットについての反応前測定（あるいは反応後測定）を行うというバッチ処理が行われており、これによりハイスループット化を実現することができる。
【００９６】
一方で、このバッチ処理によりセンサーユニットの取外し、再セッティングという工程が必要となるために、反応前測定と反応後測定時のセンサーユニットの位置、より詳細には界面位置の位置ずれが生じ、測定精度悪化の要因となっていた。
【００９７】
本実施の形態の測定装置においては、既述のように、変位測定手段および位置調整手段を備え、この界面位置の位置ずれによる測定精度の低下を防止している。本実施の形態の測定装置における界面位置の位置ずれを補償した試料分析測定の手順を説明する。
【００９８】
試料分析測定に際しては、まず、図示しない恒温器内に待機しているセンサーユニット20の各検体ウェル23へ分注器によりバッファ液の分注がなされる。その後、センサーユニット搬送手段により測定装置１のセンサー保持手段４にセンサーユニット20が搬送され該保持手段４にセットされる。ここで、変位測定手段30による位置測定が行われる。本実施の形態においては、この時に測定された位置を基準位置とする。
【００９９】
続いて、センサーユニット20の各検体ウェル23について、上述の反応前測定を行う。
【０１００】
反応前測定の後、センサーユニット20は搬送手段により恒温器内に戻され、恒温器中にて各検体ウェル23にそれぞれ試料液15が分注される。
【０１０１】
その後、再び搬送手段によりセンサーユニット20が測定装置１のセンサー保持手段４にセットされる。分注後再測定までの時間は試料等に応じて適宜定めればよい。
【０１０２】
センサー保持手段４にセンサーユニット20がセットされた後、再び変位測定手段30による変位測定が行われる。変位測定手段30は、先に測定された基準位置からの変位を得、この変位に基づいた信号を駆動手段39に出力する。この信号に応じて駆動手段39により６軸微動ステージ38が駆動され、センサーユニット20が基準位置となるように微調整される。この際、変位測定手段30と位置調整手段によりサーボ機構が構成されており、センサーユニット20が基準位置となるように、位置測定と微調整は繰り返される。
【０１０３】
センサーユニットの位置が調整された後、センサーユニット20の各検体ウェル23についての反応後測定がなされる。この反応後測定は、試料液15中にセンシング物質14と結合する特定物質が存在する場合両者が結合反応した状態でなされるものであり、この測定値から反応前の測定値を差し引くことにより、検体の反応のみによる屈折率変化を検出することができる。
【０１０４】
このように、反応後測定は、反応前測定時のセンサーユニットの位置と同一の位置（基準位置）にセンサーユニットを正確にセットした上で行うことができるので、バッファ液による屈折率変化の影響を高精度に差し引き、検体の反応のみによる屈折率変化を高精度に検出することができる。
【０１０５】
なお既述のとおり、１つのセンサーユニットの反応前測定と反応後測定の間には、他の１または複数のセンサーユニットの反応前測定もしくは反応後測定を行う。
【０１０６】
上記実施の形態においては、反応前測定の前にセンサーユニットの基準位置を測定するものとしたが、基準位置の測定は、センサーユニット20を保持手段４にセット後、反応前測定を行いセンサーユニット20を取り外す前までの間に一度行えばよく、反応前測定の後に行ってもよいし、反応前測定と並行して行ってもよい。
【０１０７】
また、センサーユニットについての反応前測定時（第１回目の全反射減衰角の測定時）に測定された位置を基準位置とすることなく、予め装置毎に基準位置を定めておき、常にその基準位置となるようにセンサーユニットの位置を微調整するようにしてもよい。
【０１０８】
なお、上述のような反応前後の変化を測定する場合のみならず、反応の時間経過を見るために、一定時間経過毎に複数回測定を行う場合にも同一の設置位置を再現することができる。また、全反射減衰角に基づく対象試料の定量分析の際にも常に一定の基準位置にセンサーユニットを配置することにより高い精度で試料の全反射減衰角の測定を行うことができ信頼性を向上させることができる。
【０１０９】
図６は、本発明の測定装置の第３の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置の側面図を示すものである。図２中の要素と同等の要素には同符合を付しており、それらについての説明は必要のない限り省略し、主として相違点のみ説明する。
【０１１０】
本実施の形態の表面プラズモン共鳴測定装置51は、６軸微動ステージおよび駆動手段を備えた位置調整手段に代えて、界面の変位による全反射減衰角度のずれを求め、該ずれを補正した測定値を得る演算手段10ａを信号処理部10に備えた点でのみ図２に示した第２の実施の形態と異なるものである。
【０１１１】
本実施の形態の表面プラズモン共鳴測定装置51におけるセンサーユニット20の位置変動に伴う誤差を補正するための手順は次の通りである。第２の実施の形態の場合と同様に、センサーユニット20についての反応前測定時に、変位測定手段30によりセンサーユニットの位置（基準位置）を測定する。
【０１１２】
その後、反応後測定時に、変位測定手段30によりセンサーユニットの基準位置（反応前測定時の位置）からのｘｗ、ｙｗ、ｚｗ軸方向およびθｗ、φｗ、ψｗ方向への変位を求める。演算手段10ａを備えた信号処理部10は、変位測定手段30で求められた変位量に基づいて、この変位に起因する測定誤差を補正した測定値を得る。具体的には、界面の各変位量に起因する光ビームの反射角度のずれを求め、光検出手段７の出力から得られた全反射減衰角度にそのずれ量を加算もしくは減算することにより変位による誤差を補正した測定値を得る。
【０１１３】
本実施の形態においても第２の実施の形態の測定装置と同様のセンサーユニット20および位置検出手段30を備えており、界面と同一のｚｗ方向位置の基準面26ａもしくは27ａの変位によりｚｗ軸方向への変位を測定しているため、界面のｚｗ軸方向への変位量を精度よく測定することができる。また演算手段を備えたことにより、界面の変位に起因する測定誤差を高精度に補正した測定値を得ることができる。
【０１１４】
次に、本発明の測定装置の第４の実施の形態の表面プラズモン共鳴測定装置について説明する。本実施の形態の表面プラズモン共鳴測定装置は、そのセンサーユニットの形態が第２の実施の形態の装置と異なり、それに伴いｚｗ軸方向の変位を測定する際の測定プローブの配置が異なるものである。
【０１１５】
図７（ａ）〜（ｃ）においては、図２と同様な要素には同じ参照番号を付し、特に説明しない。図７（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態の測定装置のセンサーユニットの上面図、正面図および側面図であり、併せてセンサーユニットと静電プローブおよび光角度変位計との位置関係を概略的に示すものである。
【０１１６】
本実施の形態のセンサーユニット120は、従来のセンサーユニットと略同様のものであり、フランジ24，25の下面に位置測定用突部を備えていない点で図１に示したセンサーユニット20と異なる。またそれに伴い、ｘｗ軸方向変位測定用の静電プローブ31はフランジ25の側面25ｄに面するように、ｙｗ軸方向およびψｗ方向変位測定用の静電プローブ32および33は、それぞれフランジ24，25の側面24ｃ，25ｃに面するように、定盤２に対して固定配置されている。なお、このセンサーユニット120のフランジ側面24ｃ，25ｃ，25ｄには金属膜が蒸着されている。
【０１１７】
また、ｚｗ軸方向変位およびφｗ方向変位測定用の静電プローブ34および35は、保持手段４に保持されたセンサーユニット120の16個の検体ウェル23のうちの両端の検体ウェルにそれぞれ挿入され、該検体ウェル23の内底面23ａのｚｗ軸方向への変位を測定する。なお、センサーユニット20の変位測定用に用いられる両端の検体ウェル23には金属膜12が蒸着されているが、センシング物質14は設けられていない。
【０１１８】
本実施の形態においてもｚｗ軸方向への変位測定を略界面位置で行うため、センサーユニットの熱膨張による誤差を生じることなくｚｗ方向への変位を測定することができる。
【０１１９】
なお、上記実施の形態においては、従来のセンサーユニット20に備えられている複数の検体ウェル23のうちの一部を利用してｚｗ軸方向への変位測定を精度よく行うものとしたが、一度に測定可能な検体数が少なくなってしまうため、検体ウェルの並び方向の一端もしくは両端に、検体ウェルの深さａと同一の深さを有する位置測定用のウェルを新たに設けたセンサーユニットを用いてもよい。
【０１２０】
次に、本発明の測定装置の第５の実施の形態に係る漏洩モードセンサーについて説明する。図８は、漏洩モードセンサー101の断面図である。本実施の形態においても図２中の要素と同等の要素には同符合を付しており、それらについての説明は必要のない限り省略し、主として相違点のみ説明する。
【０１２１】
この第５実施の形態の測定装置101は、先に説明した漏洩モードセンサーであり、本例においても上記と同様の複数のウェル23を備えたセンサーユニット20’を備えている。ただし、図８に示すようにウェル23の底面に金属膜１２にかえて、クラッド層40が形成され、さらにその上には光導波層41が形成されてなる。それ以外の構成は第1の実施の形態の表面プラズモン共鳴測定装置と同一である。
【０１２２】
センサーユニット20’の本体21は、例えば合成樹脂やＢＫ７等の光学ガラスからなるものである。一方クラッド層40は、本体21（すなわちその一部である誘電体ブロック22）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41は、クラッド層40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40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41の膜厚は、例えばＰＭＭＡから形成する場合で700ｎｍ程度とされる。
【０１２３】
上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、光源５から出射した光ビームＬを誘電体ブロック22を通して各ウェル23のクラッド層40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Ｌが誘電体ブロック22とクラッド層40との界面23ｂで全反射するが、クラッド層40を透過して光導波層41に特定入射角で入射した特定波数の光は、該光導波層41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41に取り込まれるので、上記界面23ｂ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。
【０１２４】
光導波層41における導波光の波数は、該光導波層41の上の試料液15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、試料液15の屈折率や、それに関連する試料液15の特性を分析することができる。また、表面プラズモン共鳴測定装置の場合と同様に、光導波層41上に特定物質と結合するセンシング物質14を設けておくことにより、試料液15中の特定物質の有無等の検出を行うことができる。
【０１２５】
漏洩モードセンサーによる試料分析に際しても、センサーユニット20’の変位測定手段30および位置調整手段を備えていることにより、センサーユニット20’の界面位置の補償がなされ、精度の高い測定を行うことができる。
【０１２６】
本発明の第６の実施の形態の測定装置を図９および図１０を参照して以下に説明する。図９および図１０は、第６の実施の形態の測定装置の側断面図および要部正面図を示すものである。
【０１２７】
本実施の形態の測定装置151は、変位測定手段および位置調整手段の構成が第１の実施の形態と異なる。本実施の形態の測定装置151においては、ｚｗ軸方向およびθｗ方向への変位のみを測定し、該２軸の位置調整を行う。この２軸は界面への光ビームの入射角度および反射角度のずれに特に大きくかかわるものであるため、他軸と比較して十分な精度が必要である。
【０１２８】
変位測定手段130として、ｚｗ軸方向への変位を測定する光学式距離センサー131およびθｗ方向への変位を測定する光角度変位計136とを備えてなる。
【０１２９】
光学式距離センサー131は、位置測定用突部26の下面26ａにｚｗ軸方向に進行する光ビームを出射すると共に、該下面26ａで反射した該光ビームを受光して基準面26ａのｚｗ方向への変位を測定するものである。また、光角度変位計136は、他端の測定用突部27の下面27ａに向けて光ビームを出射し、該下面2６ａで反射した光ビームを受光することにより基準面27ａのθｗ方向への変位を検出するものである。
【０１３０】
位置調整手段は、ｚｗ軸とθｗ方向軸の２軸を有する２軸微動ステージ138と、該ステージ138を駆動する駆動手段139とからなる。変位測定手段130および位置調整手段により、センサーユニットが所定の基準位置となるように位置制御を行うサーボ機構が構成されている。なお、ここでいう所定の基準位置とは、予め求められている、センサーユニットが精度良く保持手段４にセットされた場合の位置あってもよいし、複数回の測定における初回の測定時の位置であってもよい。
【０１３１】
各検体ウェル23（各試料）についての全反射減衰の状態を測定する前に、変位測定手段30および位置調整手段により、界面の変位に応じて変位する基準面26ａおよび27ａの位置が所定の基準位置となるようにセンサーユニットの位置調整を行い、その後、全反射減衰の状態の測定を行う。このようにｚｗ軸方向およびθｗ方向の位置を調整した後に測定を行うことにより、より精度の高い測定を行うことができる。なお、センサーユニットのｚｗ軸方向への位置調整はセンサーユニット全体をｚｗ軸方向に平行移動させるものである。
【０１３２】
上述の各実施の形態の測定装置は、光源からの光ビームを界面に対して種々の角度で入射させ、該界面からの反射光を測定し暗線となる入射角度から全反射減衰の状態を測定して被検体とセンシング物質との結合状態を得るものであるが、光ビームの入射角度を界面で全反射条件を満たす所定の角度とし、種々の波長を有する光ビームを入射させる、もしくは入射させる光ビームの波長を変化させ、界面からの反射光を測定し、各波長毎の全反射減衰の状態により被検体とセンシング物質との結合状態を得るようにしてもよい。
【０１３３】
また、さらに別の測定装置を第７の実施の形態として以下に説明する。図１１は、第７の実施の形態の測定装置の側断面図である。なお、本実施の形態の測定装置は、第２の実施の形態の測定装置と同様に、センサーユニット20を保持するセンサー保持手段４、変位測定手段30および位置調整手段を備えるものであるがこれらについては図２と同様であるため省略し、上述の各実施の形態と異なる、被検体とセンシング物質との結合状態を得る測定方法に関する部分のみ図１１に示し以下に説明する。
【０１３４】
本実施の形態の測定装置においては、センサーユニット20を挟んで光源320Ａ〜ＰとＣＣＤ360Ａ〜Ｐとが配設されており、これら光源320Ａ〜ＰとＣＣＤ360Ａ〜Ｐとの間には、コリメータレンズ350Ａ〜Ｐ、干渉光学系、集光レンズ355Ａ〜Ｐおよびアパーチャー356Ａ〜Ｐが配設されている。
【０１３５】
上記干渉光学系は、偏光フィルタ351Ａ〜Ｐ、ハーフミラー352Ａ〜Ｐ、ハーフミラー353Ａ〜Ｐおよびミラー354Ａ〜Ｐにより構成されている。
【０１３６】
さらに、ＣＣＤ360Ａ〜Ｐは信号処理部361に接続されており、信号処理部361は表示部362に接続されている。
【０１３７】
以下、本実施の形態の測定装置における試料の測定について説明する。
【０１３８】
光源320Ａ〜Ｐが駆動されて光ビーム330Ａ〜Ｐが発散光の状態で出射される。この光ビーム330Ａ〜Ｐはコリメータレンズ350Ａ〜Ｐにより平行光化されて偏光フィルタ351Ａ〜Ｐに入射する。偏光フィルタ351Ａ〜Ｐを透過して界面に対してｐ偏光で入射するようにされた光ビーム330Ａ〜Ｐは、ハーフミラー352Ａ〜Ｐにより一部がレファレンス光ビーム330Ｒとして分割され、ハーフミラー352Ａ〜Ｐを透過した残りの光ビーム330Ｓは界面に入射する。界面で全反射した光ビーム330Ｓおよびミラー354Ａ〜Ｐで反射したレファレンス光ビーム330Ｒはハーフミラー353Ａ〜Ｐに入射して合成される。合成された光ビーム330’は集光レンズ355Ａ〜Ｐにより集光され、アパーチャー356Ａ〜Ｐを通過してＣＣＤ360Ａ〜Ｐによって検出される。このとき、ＣＣＤ360Ａ〜Ｐで検出される光ビーム330’は、光ビーム330Ｓとレファレンス光ビーム330Ｒとの干渉の状態に応じて干渉縞を発生させる。
【０１３９】
試料液15分注後から継続的に複数回測定し、ＣＣＤ360Ａ〜Ｐにより検出される干渉縞の変化を検出することにより、試料中の特定物質とセンシング物質との結合の有無を検出することができる。つまりこの場合は、上記特定物質とセンシング物質14との結合状態に応じてセンシング物質14の屈折率が変化すると、界面で全反射した光ビーム330Ｓおよびレファレンス光ビーム330Ｒがハーフミラー353Ａ〜Ｐ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を検出することができる。
【０１４０】
信号処理部361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362に表示される。
【０１４１】
本実施の形態の場合においても変位測定手段および位置調整手段を備えているため、センサーユニットの取外し、再セッティングを経て特定物質とセンシング物質との結合の有無を検出する場合等に、界面位置を常に一定の箇所に保つことができるので、高精度な測定を行うことができる。
【０１４２】
上記各実施の形態においては、１次元状に複数の検体ウェルが設けられているセンサーユニットを例に挙げて説明したが、検体ウェルを１つのみ有する従来の検体チップ状のセンサーユニット、あるいは２次元状に複数の検体ウェルが設けられているプレート状のセンサーユニットを備えた形態を取ることもできる。
【０１４３】
図１２は、本発明の測定装置の第８の実施の形態である表面プラズモン共鳴測定装置の断面図を示すものである。図１３は、上記測定装置のセンサーユニットおよび変位測定手段の配置を概略的に示した正面図である。図１４（ａ）〜（ｃ）は、上記測定装置のセンサー保持手段にセットされたセンサーユニットと静電プローブおよび光角度変位計との位置関係を模式的に示した上面図、正面図および側面図である。図１５は、図１４（ｂ）に示すセンサーユニットの部分拡大図である。
【０１４４】
最初に本実施の形態の表面プラズモン共鳴測定装置501に用いるセンサーユニット520について説明する。このセンサーユニット520は、細長い透明な誘電体からなる本体521を備え、この本体521の上面521ａに開口し、所定の深さａを有する複数（例えば16個）の検体ウェル523が該本体521に一列に設けられ、各検体ウェル523の内底面523ａに金属膜512が蒸着により被着されてなるものである。すなわち、本体521は、後述の光ビームに対して透明な誘電体ブロック522と検体ウェル523の側壁を構成する試料保持部とが一体的に形成されてなるものであり、誘電体ブロック522の上面はすなわち検体ウェル523の内底面523ａに他ならない。したがって、検体ウェル523の内底面523ａに設けられた金属膜512とは誘電体ブロック522の上面に設けられた金属膜であり、検体ウェル523の内底面523ａと金属膜512との界面とは、誘電体ブロック522の上面と金属膜512との界面に相当するものである。また、センサーユニット520の本体521の外底面521ｃを位置測定用の基準面としている。
【０１４５】
本体521は例えば透明樹脂等からなり、検体ウェル523は開口部から下方に向かって次第に径が縮小する断面円形に構成されている。また、検体ウェル523の内底面523ａに設けられている金属膜512上には、さらに特定物質と結合するセンシング物質514が固定されている。この検体ウェル523には、例えば、検体を含む試料液が蓄えられる。
【０１４６】
また、本体521の図中左端からは第１フランジ524が、右端からは第２フランジ525がそれぞれ延出しており、これらフランジ524，525は、互いに同じ厚さを有するとともに、本体521の上面521ａと面一（つらいち）の平坦な上面524ａ，525ａと、上面524ａ，525ａと平行な平面をなす下面524ｂ，525ｂを備えている。
【０１４７】
本実施の形態の表面プラズモン共鳴測定装置501は、上述のセンサーユニット520と、定盤502と、６軸微動ステージ538上に配置された、センサーユニット520を定盤502の上方の所定位置に着脱自在に保持するセンサー保持手段504と、光ビームＬを出射する、検体ウェル523と同数の光源505Ａ，505Ｂ，…505Ｐと、各光源505Ａ，505Ｂ，…505Ｐから出射された光ビームＬを誘電体ブロック522に対して、該誘電体ブロック522の上面に設けられた薄膜層(金属箔)512との界面523ｂで全反射条件が得られるように種々の入射角度で入射させる、検体ウェル523と同数の光ビーム入射手段506Ａ，506Ｂ，…506Ｐと、界面523ｂで反射された光ビームＬの強度を検出する、検体ウェル523と同数の光検出手段507Ａ，507Ｂ，…507Ｐと、光検出手段507Ａ，507Ｂ，…507Ｐの出力に基づいて全反射減衰角情報を取得するコンピュータシステム等からなる信号処理部510と、この信号処理部510に接続された表示手段511と、センサーユニット520の位置変位を測定する変位測定手段530と、センサーユニット520の温度を測定する温度センサー533と、温度変動に伴うセンサーユニット520の熱膨張による界面523ｂと基準面521ｃの間の上下方向の距離の変化量を算出する変化量算出手段534と、センサーユニット520の位置を機械的に調整する、定盤502上に配置された６軸微動ステージ538および該ステージ538を駆動するための信号を出力する駆動手段539からなる位置調整手段とを備えてなる。本実施の形態においては光検出手段507Ａ，507Ｂ，…507Pと、信号処理部510により全反射減衰情報取得手段が構成されている。
【０１４８】
なお、本実施の形態においては、図中に示すように、定盤502に平行な面をｘｙｗ面とし、該ｘｙｗ面内において光入射手段506、センサー保持手段504、光検出手段507の並び方向をｙｗ軸方向、それに直交する方向をｘｗ軸方向、ｘｙｗ面に垂直な方向をｚｗ軸方向としている。また、ｘｗ、ｙｗ、ｚｗの各軸周りの回転方向θｗ、φｗ、ψｗ方向、すなわちｙｚｗ面内における回転方向をθｗ、ｚｘｗ面内における回転方向をφｗ、ｘｙｗ面内における回転方向をψｗとしている。
【０１４９】
６軸微動ステージ538は、互いに直交するｘｗ、ｙｗ、ｚｗ軸、および各軸周りの回転方向θｗ、φｗ、ψｗの６つの軸を有するステージであり、各軸が上述の定盤502を基準として定められた各軸方向と一致するように配置されている。
【０１５０】
センサー保持手段504は、センサーユニット520の第１、第２のフランジ524，525の下面524ｂ，525ｂを支持し、該両フランジ524および525の下面524ｂ，525ｂで該センサーユニット520を支持して定盤502の上方の所定位置にセンサーユニット520をその検体ウェル523の並び方向が略ｘｗ軸方向に沿うように、また、定盤502に対する上下方向への変位というのはｚｗ軸方向への変位となるように保持するものである。（図１２および図１３参照）。また、フランジ525の下面525ｂを支持する部分には温度センサー533が設置されており、センサー保持手段504がセンサーユニット520を保持している際に、温度センサー533によりセンサーユニット520の温度を測定可能に構成されている。
【０１５１】
光ビーム入射手段506（506Ａ，506Ｂ，…506Ｐ）と、光検出手段507（507Ａ，507Ｂ，…507Ｐ）は、センサー保持手段504を挟むように定盤502にそれぞれ固定部502ａ、502ｂを介して配置されており、16個の検体ウェル523のそれぞれに１対の光ビーム入射手段506Ａ，506Ｂ，…506Ｐと光検出手段507Ａ，507Ｂ，…507Ｐが整合する状態に配設されている。
【０１５２】
各光ビーム入射手段506Ａ，506Ｂ，…506Ｐは、対応するレーザ光源505Ａ，505Ｂ，…505Ｐから発散光状態で発せられた光ビームＬを平行光とするコリメータレンズ561、光ビームＬを集光する集光レンズ562とを備えてなる。
【０１５３】
各光検出手段507Ａ，507Ｂ，…507Ｐは、光ビームＬの進行方向に対してほぼ直角となる方向（図１２中の矢印Ａ方向）に多数の受光素子が１列に配されてなるラインセンサーから構成されている。ラインセンサーとしては、フォトダイオードアレイ、ＣＣＤラインセンサー等が挙げられるが、その他、光検出手段としては２分割フォトダイオードなどを用いてもよい。
【０１５４】
変位測定手段530は、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、定盤502に対して固定された位置に配置された、５本の静電プローブ531a〜531eと、光角度変位計532と、該静電プローブ531a〜531eの制御を行うコンソール537とを備えてなり、これらによりセンサーユニット520の、直交座標軸ｘｗ，ｙｗ，ｚｗ軸および回転方向θｗ，φｗ，ψｗそれぞれへの変位を測定することができる。
【０１５５】
センサーユニット520は、図示の通り、センサーユニット520の長さ方向がｘｗ軸に沿うように、かつセンサーユニット520の上面がｚｗ軸に対して垂直となるように配置されている。
【０１５６】
センサーユニット520の第２フランジ525の側面525dに面するように配置されている静電プローブ531a（図１４（ａ））はセンサーユニット520のｘｗ軸方向への変位を測定するものであり、センサーユニット520の第１フランジ524、第２フランジ525の側面524c，525cに面するように、互いに平行に配置されている２本の静電プローブ531bおよび531c(図１４（ａ）)はセンサーユニット520のｙｗ軸方向への変位を測定するものである。また、静電プローブ531bおよび531cの出力からセンサーユニット520の基準位置からのψｗ方向への変位（回転角度）を得ることができる。
【０１５７】
センサーユニット520の本体521の基準面（外底面）521ｃに面するように、互いに平行に配置されている２本の静電プローブ531dおよび531e（図１４（ｂ））はセンサーユニット520のｚｗ軸方向への変位を測定するものであり、同時に、これら２本の静電プローブ531dおよび531eの出力から、センサーユニット520の基準位置からのφｗ方向への変位（回転角度）を得ることができる。
【０１５８】
静電容量を測定する静電プローブ531a〜531eとしては、例えば、センサーサイズ直径が0.5ｍｍ、測定フルスケールが±25μｍのプローブを使用する。但し、センサーサイズおよび測定フルスケールはこれに限るものではない。
【０１５９】
コンソール537は、静電プローブ531a〜531eのプローブ先端のセンサーと測定対象面との間に静電容量を発生させ、対象面とセンサーとの距離に応じて静電容量が変化することから測定対象面の変位を静電容量の変化として検出し、電圧に置換して出力するものである。なお、測定対象面となるセンサーユニット520の本体521の基準面（外底面）521ｃ、第１フランジ524、第２フランジ525の側面524ｃ，525ｃおよび525dにはそれぞれ金等の金属膜が蒸着により被着されている。
【０１６０】
またセンサーユニット520のｘｗ軸方向中央下方に配置されている光角度変位計532（図１４（ｃ））は、光てこ型の光センサーであり、センサーユニット520の基準面521ｃのｘｗ軸方向中央部に光ビームを入射させ、その反射光を受光してセンサーユニット520の、基準位置からのθｗ方向への変位（回転角度）を測定するものである。なお、センサーユニット520の基準面521ｃの光ビームが入射される部分は金等が蒸着されミラー面とされている。
【０１６１】
変化量算出手段534は、予め求められているセンサーユニット520の基準面521ｃと界面523ｂとの区間ｂ(図１５)の単位温度あたりの変形量に、温度センサー533により測定されたセンサーユニット520の温度から基準温度を引いた温度を積算することにより、温度変動に伴うセンサーユニット520の熱膨張による基準面521ｃと界面523ｂとの間の上下方向の距離の変化量（界面523ｂの変位）を算出するものである。
【０１６２】
駆動手段539は、変位測定手段530により測定されたセンサーユニット520の位置変位と、変化量算出手段534により算出されたセンサーユニット520の熱膨張による界面523bの変位に応じて、測定時の界面523ｂの位置が基準位置（基準温度においてセンサーユニット520を所定位置に設置した際の界面523ｂの位置）となるように、６軸微動ステージ538を駆動させるための駆動信号を出力するものである。
【０１６３】
駆動手段539の出力を受け６軸微動ステージ538が駆動され、６軸微動ステージ538上のセンサー保持手段504の位置が微動調整され、結果としてセンサーユニット520の位置、すなわち界面523bの位置が調整される。
【０１６４】
本実施の形態においてはセンサーユニット520の６軸の変位を測定し、全ての軸の調整を行うものとしたが、必ずしも全ての軸についての変位測定および調整を行うものとする必要はなく、少なくともｚｗ軸方向への変位を測定し、それを補正するものであればよい。
【０１６５】
本実施の形態においては、界面のｘｚｗ面内におけるφｗ方向への変位を検出するためにｚｗ軸方向への変位を２ヶ所で測定するものとしているが、φｗ方向への変位測定が必要ない場合には、ｚｗ軸方向の変位測定は１箇所でよい。これはｙｗ軸方向の変位測定についても同様である。
【０１６６】
従来の測定装置においては、センサーユニット520の基準位置からのｚｗ軸方向への変位測定を、センサーユニット520の本体521の基準面521ｃを基準として行っていた。既述の通り、基準面521ｃと界面523ｂとの間は所定距離ｂ離れているために、温度変動に伴うセンサーユニット520の熱膨張によりこの基準面521ｃのｚｗ軸方向への変位量と界面523ｂのｚｗ軸方向への変位量との間にずれが生じ位置調整を精度よく行うことができない場合があった。しかしながら、本実施の形態においては、センサーユニット520の温度を測定し、センサーユニット520の熱膨張による基準面521ｃと界面523ｂとの間のｚｗ軸方向の変位を算出して、この変位を補正することにより、界面523ｂのｚｗ軸方向への変位を精度よく測定し位置調整を行うことができ、より精度の高い表面プラズモン共鳴測定を行うことができる。
【０１６７】
次に、上記構成の表面プラズモン共鳴測定装置による試料分析について説明する。なおここでは、センサーユニット520の16個の検体ウェル523のうち、光ビーム入射手段506Ａおよび光検出手段507Ａに整合する状態とされた１つの検体ウェル523を例に取って説明を行なうが、その他の検体ウェル523においても測定は同様になされるものである。
【０１６８】
表面プラズモン共鳴測定を行なう際には、半導体レーザ等からなる光源505Ａが駆動され、光源505Ａから光ビームＬが発散光の状態で出射する。この光ビームＬは光ビーム入射手段506Ａのコリメータレンズ561により平行光化され、集光レンズ562によって集光されて収束光状態で誘電体ブロック522に入射し、誘電体ブロック522の上面（すなわち検体ウェル523の内底面523ａ）と金属膜512との界面523ｂに対して種々の入射角成分を含む状態で入射する。なお、この入射角θの範囲は、上記界面523ｂにおいて光ビームＬ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。なおここで、検体ウェル523の内底面523ａと界面523ｂは略同一面とみなすことができる。
【０１６９】
上記界面523ｂに入射した光ビームＬは該界面523ｂで全反射し、全反射した光ビームＬは光検出手段507Ａによって検出される。光ビームＬは、上述の通り界面523ｂに対して種々の入射角成分を含む状態で入射するから、全反射した光ビームＬにも、種々の反射角で反射した成分が含まれることになる。光検出手段507Ａにおいては、この種々の反射角で全反射された光ビームＬの各成分を、それぞれ異なる受光素子が受光し、各受光素子によって検出された上記反射光ビームＬの強度分布を示す信号を出力する。
【０１７０】
界面523ｂに特定入射角θSPで入射した上記光ビームＬの成分は、金属膜512と該金属膜512上の物質との界面に表面プラズモンを励起させるので、この光成分については反射光強度が鋭く低下する。つまり上記特定入射角θSPが全反射解消角であり、この角度θSPにおいて反射光強度は極小値を示す。この反射光強度が低下する領域は、反射した光ビームＬ中の暗線Ｄとして観察され、光検出手段507Ａが出力する光量検出信号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を求めることができる。図５は、光ビームＬの界面への入射角θと光検出手段507Ａで受光した光ビームの光強度Ｉとの関係を概略的に示すものである。
【０１７１】
信号処理部510は、試料液515中の特定物質とセンシング物質514との反応状態を検出し、その結果を表示部511に表示する。
【０１７２】
以上の測定操作は他の15個の検体ウェル523に対しても並行して同様になされ、16個の検体ウェル523に蓄えられている試料液515に対する測定が同時になされる。
【０１７３】
上述の通り、試料液515にセンシング物質514と結合する特定物質が存在するか否かは、試料液515を検体ウェルに分注する前後における全反射減衰角の変化を測定することにより検出することができる。なお、試料液の溶媒による屈折率変化の影響を除去するために、試料液分注前の測定は、試料液の溶媒と同一成分のバッファ液を検体ウェル523に溜めた状態で行う。
【０１７４】
試料液分注前の測定（反応前測定）と試料液分注後の測定（反応後測定）との間には、試料分注、および所定の反応時間等のための時間を要する。この測定間の時間を有効に活用するため、１つのセンサーユニットについての反応前測定後に、一旦センサーユニットを測定部から外し、別のセンサーユニットについての反応前測定（あるいは反応後測定）を行うというバッチ処理が行われており、これによりハイスループット化を実現することができる。
【０１７５】
一方で、このバッチ処理によりセンサーユニットの取外し、再セッティングという工程が必要となるために、反応前測定と反応後測定時のセンサーユニットの位置、より詳細には界面位置の位置ずれが生じ、測定精度悪化の要因となっていた。
【０１７６】
本実施の形態の測定装置においては、既述のように、変位測定手段、温度測定手段、変化量算出手段および位置調整手段を備え、この界面位置の位置ずれによる測定精度の低下を防止している。本実施の形態の測定装置における試料分析測定の手順を説明する。
【０１７７】
試料分析測定に際しては、まず、図示しない恒温器内に待機しているセンサーユニット520の各検体ウェル523へ分注器によりバッファ液の分注がなされる。その後、センサーユニット搬送手段により測定装置501のセンサー保持手段504にセンサーユニット520が搬送され該保持手段504にセットされる。ここで、変位測定手段530による位置測定、および温度センサー533による温度測定が行われる。本実施の形態においては、この時に測定されたセンサーユニット520の界面523ｂの位置を基準位置、測定された温度を基準温度とする。
【０１７８】
続いて、センサーウェルユニット520の各検体ウェル523について、上述の反応前測定を行う。
【０１７９】
反応前測定の後、センサーユニット520は搬送手段により恒温器内に戻され、恒温器中にて各検体ウェル523にそれぞれ試料液515が分注される。
【０１８０】
その後、再び搬送手段によりセンサーユニット520がセンサー保持手段504にセットされる。分注後再測定までの時間は試料等に応じて適宜定めればよい。
【０１８１】
センサー保持手段504にセンサーユニット520がセットされた後、再び変位測定手段530による変位測定が行われる。変位測定手段530は、先に測定されたセンサーユニット520の位置からの変位を得、この変位に基づいた信号を駆動手段539に出力する。さらに温度センサー533によりセンサーユニット520の温度測定が行われる。変化量算出手段534は、センサーユニット520の熱膨張による界面523ｂのｚｗ軸方向の変位を算出して、この変位に基づいた信号を駆動手段539に出力する。変位測定手段530および変化量算出手段534からの信号に応じて駆動手段539により６軸微動ステージ538が駆動され、測定時の界面523ｂの位置が基準位置となるように、センサーユニット520の位置が微調整される。この際、変位測定手段530と位置調整手段によりサーボ機構が構成されており、センサーユニット520が目標位置となるまで、位置測定と微調整が繰り返される。
【０１８２】
センサーユニット520の位置が調整された後、センサーユニット520の各検体ウェル523についての反応後測定がなされる。この反応後測定は、試料液515中にセンシング物質514と結合する特定物質が存在する場合両者が結合反応した状態でなされるものであり、この測定値から反応前の測定値を差し引くことにより、検体の反応のみによる屈折率変化を検出することができる。
【０１８３】
このように、反応後測定は、反応前測定時のセンサーユニットの位置と同一の位置（基準位置）にセンサーユニットを正確にセットした上で行うことができるので、バッファ液による屈折率変化の影響を高精度に差し引き、検体の反応のみによる屈折率変化を高精度に検出することができる。
【０１８４】
なお既述のとおり、１つのセンサーユニット520の反応前測定と反応後測定の間には、他の１または複数のセンサーユニット520の反応前測定もしくは反応後測定を行う。
【０１８５】
上記実施の形態においては、反応前測定の前にセンサーユニットの基準位置および基準温度を測定するものとしたが、基準位置および基準温度の測定は、センサーユニット520を保持手段504にセット後、反応前測定を行いセンサーユニット520を取り外す前までの間に一度行えばよく、反応前測定の後に行ってもよいし、反応前測定と並行して行ってもよい。
【０１８６】
また、センサーユニットについての反応前測定時（第１回目の全反射減衰角の測定時）に、センサーユニットが設置された位置における界面の位置を基準位置、その際の温度を基準温度とすることなく、予め装置毎に基準位置および基準温度を定めておき、測定時の前記界面の位置が、所定の基準位置となるようにセンサーユニットの位置を微調整するようにしてもよい。
【０１８７】
なお、上述のような反応前後の変化を測定する場合のみならず、反応の時間経過を見るために、一定時間経過毎に複数回測定を行う場合にも同一の設置位置を再現することができる。また、全反射減衰角に基づく対象試料の定量分析の際にも常に一定の基準位置にセンサーユニットを配置することにより高い精度で試料の全反射減衰角の測定を行うことができ信頼性を向上させることができる。
【０１８８】
本発明の測定装置の第９の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置を図１６を参照して以下に説明する。図１２中の要素と同等の要素には同符合を付しており、それらについての説明は必要のない限り省略し、主として相違点のみ説明する。
【０１８９】
本実施の形態の表面プラズモン共鳴測定装置551は位置調整手段に代えて、界面の変位による全反射減衰角度のずれを求め、該ずれを補正した測定値を得る演算手段510ａを備えた点でのみ図１２に示した第８の実施の形態と異なるものである。
【０１９０】
本実施の形態の表面プラズモン共鳴測定装置551におけるセンサーユニット520の位置変動に伴う誤差を補正するための手順は次の通りである。第８の実施の形態の場合と同様に、センサーユニット520についての反応前測定時に、変位測定手段530によるセンサーユニット520の位置の測定、および温度センサー533によるセンサーユニット520の温度（基準温度）の測定を行う。
【０１９１】
その後、変位測定手段530によりセンサーユニット520の反応前測定時の位置からのｘｗ、ｙｗ、ｚｗ軸方向およびθｗ、φｗ、ψｗ方向への変位を求め、さらに変化量算出手段534によりセンサーユニット520の熱膨張による基準面521ｃからの界面523ｂとのｚｗ軸方向の変位を算出する。演算手段510ａを備えた信号処理部510は、変位測定手段530および変化量算出手段534で求められた変位量に基づいて、この変位に起因する測定誤差を補正した測定値を得る。具体的には、界面の各変位量に起因する光ビームの反射角度のずれを求め、光検出手段507の出力から得られた全反射減衰角度にそのずれ量を加算もしくは減算することにより変位による誤差を補正した測定値を得る。
【０１９２】
本実施の形態においても第８の実施の形態の測定装置と同様のセンサーユニット520、位置検出手段530、温度センサー533および変化量算出手段534を備えており、センサーユニット520の熱膨張による界面523ｂの基準面521ｃからのｚｗ軸方向の変位を算出して、この変位を補正することにより、界面523ｂのｚｗ軸方向への変位を精度よく測定することができる。また演算手段を備えたことにより、界面の変位に起因する測定誤差を高精度に補正した測定値を得ることができる。
【０１９３】
次に、本発明の測定装置の第１０の実施の形態に係る漏洩モードセンサーについて図１７を参照して説明する。図１７は、漏洩モードセンサー601の側断面図である。本実施の形態においても図１２中の要素と同等の要素には同符合を付しており、それらについての説明は必要のない限り省略し、主として相違点のみ説明する。
【０１９４】
この本実施の形態の測定装置601は、先に説明した漏洩モードセンサーであり、本例においても上記と同様の複数のウェル523を備えたセンサーユニット520’を備えている。ただし、ウェル523の底面には金属膜にかえて、クラッド層540が形成され、さらにその上には光導波層541が形成されてなる。それ以外の構成は第８の実施の形態の表面プラズモン共鳴測定装置と同一である。
【０１９５】
センサーユニット520’の本体521は、例えば合成樹脂やＢＫ７等の光学ガラスからなるものである。一方クラッド層540は、本体521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541は、クラッド層540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540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541の膜厚は、例えばＰＭＭＡから形成する場合で700ｎｍ程度とされる。
【０１９６】
上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、光源505から出射した光ビームＬを誘電体ブロック522を通してクラッド層540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Ｌが誘電体ブロック522とクラッド層540との界面523ｂで全反射するが、クラッド層540を透過して光導波層541に特定入射角で入射した特定波数の光は、該光導波層541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541に取り込まれるので、上記界面523ｂ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。
【０１９７】
光導波層541における導波光の波数は、該光導波層541の上の試料液515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、試料液515の屈折率や、それに関連する試料液515の特性を分析することができる。また、表面プラズモン共鳴測定装置の場合と同様に、光導波層541上に特定物質と結合するセンシング物質514を設けておくことにより、試料液515中の特定物質の有無等の検出を行うことができる。
【０１９８】
漏洩モードセンサーによる試料分析に際しても、位置検出手段530、温度センサー533、変化量算出手段534および位置調整手段を備えていることにより、センサーユニット520’の界面位置の補償がなされ、精度の高い測定を行うことができる。
【０１９９】
なお、センサーユニットを保持するセンサー保持手段、変位測定手段、温度センサー、変化量算出手段および位置調整手段は第８の実施の形態と同様で差し支えなく、また測定対象物質とセンシング物質の結合の状態を把握するための測定方法についても、図１１について、上述したのと同様である。
【０２００】
また、さらに別のセンサーユニットを第１１の実施の形態として以下に説明する。図１８は第１１の実施の形態のセンサーユニットの正面図、図１９は上記センサーユニットの部分断面図である。
【０２０１】
センサーユニット720は、光ビームに対して透明であり、平滑な上面721ｇに薄膜層としての金属膜712が形成された誘電体ブロック721（本体）と、この誘電体ブロック721に形成された金属膜712上に密接される流路部材725とから構成される。
【０２０２】
本体721の図中左端からは第１フランジ723が、右端からは第２フランジ724がそれぞれ延出しており、これらフランジ723，724は、互いに同じ厚さを有するとともに、本体721の上面721ｇと面一（つらいち）の平坦な上面721ｄ，721ｅを備えている。この上面721ｄ，721ｅが基準位置測定時の上下方向位置測定用の基準面である。
【０２０３】
流路部材725は、入口726ａから測定部726ｃに至る供給路726ｂ、および測定部726ｃから出口726ｅに至る排出路726ｄから構成される流路726が、流路部材725の長手方向に渡って複数形成されており、この複数の流路726は直線状に配置されている。
【０２０４】
図１９に示すように、流路部材725の下部部分には、供給路726ｂの出口と排出路726ｄの入口が開口され、また流路部材725の下面に位置する金属膜712の表面と接する領域に、この供給路726ｂの出口と排出路726ｄの入口を囲むシール部725ａが形成されており、このシール部725ａの内側が測定部726ｃとなる。このため、流路部材725を誘電体ブロック721の金属膜712上に密接させた場合に、このシール部725ａ内の測定部726ｃが流路として機能するようになる。すなわち、この流路部材725が料保保持部として機能する。なお、シール部725ａは、流路部材725の上部部分と一体形成されたものであってもよいし、上部部分とは異なる素材により形成され、後付されたものであってもよく、例えばＯリング等を流路部材725の下部部分に取り付けたものであってもよい。
【０２０５】
このセンサーユニット720においては、蛋白質を含む液体試料が使用されることが想定されるが、流路726内で液体試料中の蛋白質が固着してしまうと測定を正確に行うことが困難となってしまうため、流路部材725の材料としては蛋白質に対する非特異吸着性を有しないことが好ましく、具体的にはシリコン、ポリプロピレン等を用いるとよい。
【０２０６】
このセンサーユニット720に対して試料を供給する場合には、流路部材725の入口726ａに試料供給用ピペットチップを挿入し、出口726ｅに試料吸入用ピペットチップを挿入し、試料供給用ピペットチップから試料を流路726の測定部726ｃに供給すればよい。
【０２０７】
図２０は、上記センサーユニット720を備えた本発明の測定装置の第１２の実施の形態である表面プラズモン共鳴測定装置のセンサーユニットおよび変位測定手段の配置を概略的に示した正面図である。本実施の形態の測定装置は、上記第２の実施の形態の測定装置の変位測定手段の配置のみを変更したものであり、他の部分についての説明は必要のない限り省略する。
【０２０８】
センサーユニット720の第１フランジ723の側面721ａに面するように配置されている静電プローブ731はセンサーユニット720のｘｗ軸方向への変位を測定するものであり、センサーユニット720の本体721の側面721ｂ，721ｃに面するように、互いに平行に配置されている２本の静電プローブ732および733はセンサーユニット720のｙｗ軸方向への変位を測定するものである。また、静電プローブ732および733の出力からセンサーユニット720の基準位置からのψｗ方向への変位（回転角度）を得ることができる。
【０２０９】
センサーユニット720の本体721の上面721ｄ，721ｅに面するように、互いに平行に配置されている２本の静電プローブ734および735はセンサーユニット720のｚｗ軸方向への変位を測定するものであり、同時に、これら２本の静電プローブ734および735の出力から、センサーユニット720の基準位置からのφｗ方向への変位（回転角度）を得ることができる。
【０２１０】
また、センサーユニット720のｘｗ方向中央下方に配置されている光角度変位計736は、光てこ型の光センサーであり、センサーユニット720の外底面721ｆのｘｗ軸方向中央部に光ビームを入射させ、その反射光を受光してセンサーユニット720の、基準位置からのθｗ方向への変位（回転角度）を測定するものである。なお、センサーユニット720の外底面721ｆの光ビームが入射される部分は金等が蒸着されミラー面とされている。
【０２１１】
本実施の形態においても第２の実施の形態の測定装置と同様の変位測定手段および位置調整手段を備えていることにより、センサーユニット720の界面位置の補償がなされ、精度の高い測定を行うことができる。
【０２１２】
なお、上記センサーユニット720においては、流路部材725に複数の流路726を直線状に配置したものとしたが、勿論流路726を一つのみ配置したもの、または複数の流路726を行列状に配置したものとしてもよい。
【０２１３】
また、流路部材を備えたセンサーユニット720は、第２の実施の形態の測定装置の一部を変更した第１２の実施の形態の測定装置のみならず、上記のいずれの測定装置にも適用可能である。なお、その場合は変位測定手段の静電プローブの位置を適宜変更すればよい。
【図面の簡単な説明】
【０２１４】
【図１】第１の実施の形態のセンサーユニットの平面図（ａ）、正面図（ｂ）および側面図（ｃ）
【図２】第２の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置の側断面図
【図３】第２の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置の要部正面図
【図４】第２の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置における、センサーユニットと変位測定手段の配置を示す模式図
【図５】光ビーム入射角と検出光強度との関係を示す図
【図６】第３の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置の側断面図
【図７】第４の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置における、センサーユニットと変位測定手段の配置を示す模式図
【図８】第５の実施の形態に係る漏洩モードセンサーの側断面図
【図９】第６の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置の側断面図
【図１０】第６の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置の要部正面図
【図１１】第７の実施の形態による測定装置の要部概略構成を示す側断面図
【図１２】第８の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置の側断面図
【図１３】第８の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置の要部正面図
【図１４】上記表面プラズモン共鳴測定装置のセンサーユニットと静電プローブおよび光角度変位計との位置関係を模式的に示した上面図（ａ）、正面図（ｂ）および側面図（ｃ）
【図１５】図１４（ｂ）に示すセンサーユニットの部分拡大図
【図１６】第９の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置の側断面図
【図１７】第１０の実施の形態に係る漏洩モードセンサーの側断面図
【図１８】第１１の実施の形態のセンサーユニットの正面図
【図１９】上記センサーユニットの部分断面図
【図２０】第１２の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置の要部正面図
【符号の説明】
【０２１５】
１、51、101、151    測定装置
５Ａ〜P    光源
６Ａ〜P    光ビーム入射手段
７Ａ〜P    光検出手段（フォトダイオードアレイ）
12    金属膜
14    センシング物質
15    試料液
20  センサーユニット
21    センサーユニット本体
22    誘電体ブロック
23  検体ウェル
23ａ    検体ウェルの内底面（誘電体ブロックの上面）
23ｂ    界面
26，27    位置測定用突部
26ａ，27ａ    基準面
40    クラッド層
41   光導波層
501、551、601    測定装置
505Ａ〜P    光源
506Ａ〜P    光ビーム入射手段
507Ａ〜P    光検出手段（フォトダイオードアレイ）
510    信号処理部
512    金属膜
514    センシング物質
515    試料液
520    センサーユニット
521    センサーユニット本体
521c    基準面
522    誘電体ブロック
523    検体ウェル
523a    検体ウェルの内底面（誘電体ブロックの上面）
523b    界面
530    変位測定手段
531a〜e    静電プローブ
532    光角度変位計
533    温度センサー
534    変化量算出手段
537    コンソール
538    ６軸微動ステージ
539    駆動手段
540    クラッド層
541   光導波層
701    測定装置
712    金属膜
720    センサーユニット
721    センサーユニット本体（誘電体ブロック）
725    流路部材
726    流路
731〜736    静電プローブ
736    光角度変位計
【図１】
2005098997.tif 000004
【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】
2005098997.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005098997.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
2005098997.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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