(57)【要約】【課題】小型若しくは薄型で、かつ高精度の表面プラズモンセンサセンサを提供する。【解決手段】導光反射板２２内には傾斜した反射面２８が複数配置している。導光反射板２２の上面には抗体３２を固定化した金属層２３が設けられており、導光反射板２２の下面は受光素子２５の上に載置している。また、導光反射板２２の端面には平行光を出射する投光部２４が設けられている。投光部２４から出射した光Ｌは、反射面２８で反射することによって金属層２３に所定の入射角で入射し、金属層２３で反射した光Ｌは受光素子２５で受光する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に感応する表面プラズモン共鳴層と、測定用の光を導光するための導光反射板とからなる光学部品であって、
前記表面プラズモン共鳴層は前記導光反射板の第１の面に位置し、
前記導光反射板は、内部を導光する光を反射して前記表面プラズモン共鳴層に向かわせるための傾斜した反射面を少なくとも１つ有していることを特徴とする光学部品。
【請求項２】
前記導光反射板は、前記反射面と対をなす第２の反射面を有し、前記第２の反射面は、前記反射面と反対向きに傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記表面プラズモン共鳴層は、透明な補助基板の上に金属層を積層したものであり、前記表面プラズモン共鳴層は、前記導光反射板の第１の面に脱着可能に載置されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学部品。
【請求項４】
前記反射面が湾曲していることを特徴とする、請求項１に記載の光学部品。
【請求項５】
或る反射面と前記光源との間に他の反射面が位置する場合には、前記他の反射面のない領域へ導光してきた光を反射することによって前記或る反射面へ向けて前記光源の光を入射させる光誘導用反射面を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の光学部品。
【請求項６】
測定対象物に感応する表面プラズモン共鳴層と、測定用の光を導光するための導光反射板と、前記導光反射板に光を入射する光源とからなる光学センサであって、
前記表面プラズモン共鳴層は金属層を有し、かつ、前記導光反射板の第１の面に位置しており、
前記光源は、前記導光反射板の端面乃至端部に位置し、
前記導光反射板は、前記光源から出射し内部を導光する光を反射して前記表面プラズモン共鳴層に向かわせるための傾斜した反射面を少なくとも１つ有することを特徴とする光学センサ。
【請求項７】
測定対象物に感応する表面プラズモン共鳴層と、測定用の光を導光するための導光反射板と、前記導光反射板に光を入射させる光源とからなる光学センサであって、
前記表面プラズモン共鳴層は金属層を有し、かつ、前記導光反射板の第１の面に位置しており、
前記光源は、前記導光反射板の中心部に位置し、
前記導光反射板は、前記光源から放射し内部を導光する光を反射して前記表面プラズモン共鳴層に向かわせるための傾斜した反射面を少なくとも１つ有していることを特徴とする光学センサ。
【請求項８】
前記光源は、前記表面プラズモン共鳴層と平行な面内で放射状に広がった光を出射することを特徴とする、請求項６又は７に記載の光学センサ。
【請求項９】
複数の前記反射面を有し、１つの前記光源から出射して互いに異なる反射面で反射した光が前記金属層に入射する位置が一直線状に並んでいることを特徴とする、請求項８に記載の光学センサ。
【請求項１０】
前記表面プラズモン共鳴層と垂直な方向へ向けて光を出射するように前記光源を配置し、前記光源から出射した光を前記表面プラズモン共鳴層と平行な面内で各方位へ放射状に反射する錐状反射板を設けたことを特徴とする、請求項７に記載の光学センサ。
【請求項１１】
前記表面プラズモン共鳴層に生体分子認識機能物質を固定したことを特徴とする、請求項６又は７に記載の光学センサ。
【請求項１２】
前記光源と前記導光反射板との間に偏光手段を設けたことを特徴とする、請求項６又は７に記載の光学センサ。
【請求項１３】
前記表面プラズモン共鳴層に垂直な方向から見て、前記反射面に立てた法線の方向が前記光源と当該反射面とを結ぶ方向から傾いていることを特徴とする、請求項６又は７に記載の光学センサ。
【請求項１４】
請求項６に記載の光学センサと、受光素子とからなる表面プラズモンセンサにおいて、
前記受光素子は、前記導光反射板の前記第１の面に対向する第２の面に位置しており、
前記光源から出射した光が前記反射面で反射した後、さらに前記金属層で反射し、前記第２の面から出射して前記受光素子で受光されることを特徴とする表面プラズモンセンサ。
【請求項１５】
請求項６に記載の光学センサと、受光素子とからなる表面プラズモンセンサにおいて、
前記導光反射板は、前記反射面と対をなす第２の反射面を有し、
前記反射面は前記光源が位置する方向に向けて傾斜した状態で配置され、前記第２の反射面は前記光源が位置する方向と反対方向を向けて傾斜した状態で配置されており、
前記受光素子は、前記導光反射板の前記光源が位置する方向と反対方向の端面に位置し、
前記光源から出射した光が前記反射面で反射した後、前記金属層で反射し、さらに前記第２の反射面で反射して前記受光素子で受光されるように、前記反射面と前記第２の反射面を配置したことを特徴とする表面プラズモンセンサ。
【請求項１６】
請求項７に記載の光学センサと、受光素子とからなる表面プラズモンセンサにおいて、
前記受光素子は、前記導光反射板の前記第１の面に対向する第２の面に位置しており、
前記光源から出射した光が前記反射面で反射した後、さらに前記金属層で反射し、前記第２の面から出射して前記受光素子で受光されることを特徴とする表面プラズモンセンサ。
【請求項１７】
前記導光反射板は、前記光源の位置を通り且つ前記表面プラズモン共鳴層に垂直な回転軸の回りに回転可能となっていることを特徴とする、請求項１６に記載の表面プラズモンセンサ。
【請求項１８】
前記導光反射板は、前記表面プラズモン共鳴層に垂直な回転軸の回りに回転可能となっており、
前記導光反射板の前記第１の面に対向する第２の面に、前記回転軸と直交する方向に沿って受光素子を配置し、前記光源を前記受光素子の配置されている方向へ傾けた状態で前記導光反射板の中心部に配置したことを特徴とする、請求項１６に記載の表面プラズモンセンサ。
【請求項１９】
請求項７に記載の光学センサと、受光素子とからなる表面プラズモンセンサにおいて、
前記導光反射板は、前記反射面と対をなす第２の反射面を有し、
前記反射面は前記光源が位置する方向に向けて傾斜した状態で配置され、前記第２の反射面は前記光源が位置する方向と反対方向に向けて傾斜した状態で配置されており、
前記受光素子は、前記導光反射板の外周面に位置し、
前記光源から出射した光が前記反射面で反射した後、前記金属層で反射し、さらに前記第２の反射面で反射して前記受光素子で受光されるように、前記反射面と前記第２の反射面を配置したことを特徴とする表面プラズモンセンサ。
【請求項２０】
前記導光反射板の前記第１の面に対向する第２の面と前記受光素子との間に分光手段を設けたことを特徴とする、請求項１４、１５、１６、１９のうちいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサ。
【請求項２１】
順次発光可能な複数の前記光源と複数の前記反射面を有し、それぞれの光源から出射した光が互いに異なる前記反射面で反射し、さらに前記金属層で反射した後、前記受光素子における共通の入射点へ入射するように、それぞれの反射面を形成したことを特徴とする、請求項１４、１５、１６、１９のうちいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサ。
【請求項２２】
複数の前記反射面を有し、
前記光源は、前記表面プラズモン共鳴層と平行な面内で放射状に広がった光を出射し、
１つの前記光源から出射して互いに異なる反射面で反射した光が、さらに前記金属層で反射して前記受光素子に入射する位置が一直線状に並んでいることを特徴とする、請求項１４、１５、１６、１９のうちいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサ。
【請求項２３】
前記光源から出射し前記反射面で反射した光が前記金属層で反射する位置と、前記金属層で反射した光が前記受光素子に入射する位置との間の光路に、前記受光素子への入射角が小さくなるように光路を変換するための偏向部を設けたことを特徴とする、請求項１４、１５、１６、１９のうちいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサ。
【請求項２４】
前記導光反射板に光を遮る遮光板を設け、当該遮光板に測定用の光を通過させる透孔を明けたことを特徴とする、請求項１４、１５、１６、１９のうちいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサ。
【請求項２５】
請求項１４、１５、１６、１９のうちいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサと、前記表面プラズモンセンサの流路に検査試料液を流すための試料液供給路及びポンプとを備えたフロー型分析装置。
【請求項２６】
請求項１４、１５、１６、１９のうちいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサを用いた分析方法であって、
前記導光反射板に複数の前記反射面を形成しておき、
反応前の状態では、前記反射面のうちの一方の反射面で反射し前記金属層で反射した第１の光の強度が、前記反射面のうちの他方の反射面で反射し前記金属層で反射した第２の光の強度よりも大きく、反応後の状態では、前記反射面のうちの一方の反射面で反射し前記金属層で反射した第１の光の強度が、前記反射面のうちの他方の反射面で反射し前記金属層で反射した第２の光の強度よりも小さくなるように、前記各反射面の傾斜角を定め、
前記第１の光の強度と前記第２の光の強度とを比較することによって反応の有無を判断することを特徴とする分析方法。
【請求項２７】
請求項１４、１５、１６、１９のうちいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサを製造するための方法であって、
透明な基板の上に紫外線硬化樹脂を滴下し、当該樹脂をスタンパで押圧し、当該樹脂に紫外線を照射して硬化させることにより、前記反射面を形成するための凸部を形成する工程と、
前記凸部の表面に金属膜を成膜して前記反射面を形成する工程と、
前記反射面を覆うようにして前記基板及び前記凸部の上に透明な保護層を形成する工程と、
を備えた表面プラズモンセンサの製造方法。
【請求項２８】
指を置くための指紋採取面と、測定用の光を導光させるための導光反射板と、前記導光反射板に光を入射させる光源と、受光素子とからなる指紋認証装置であって、
前記指紋採取面は前記導光反射板の第１の面に位置しており、
前記光源は、前記導光反射板の端面乃至端部に位置し、
前記導光反射板は、前記光源から出射し内部を導光する光を反射して前記指紋採取面に向かわせるための傾斜した反射面を複数有し、
前記受光素子は、前記導光反射板の前記第１の面に対向する第２の面に位置した２次元受光素子であり、
前記光源から出射した光が前記反射面で反射した後、さらに前記指紋採取面で反射し、前記導光反射板から出射して前記受光素子で受光されることを特徴とする指紋認証装置。
【請求項２９】
或る反射面と前記光源との間に他の反射面が位置する場合には、前記他の反射面のない領域へ導光してきた光を反射させることによって前記或る反射面へ向けて前記光源の光を入射させるための光誘導用反射面を設けたことを特徴とする、請求項２８に記載の指紋認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品、光学センサ、表面プラズモンセンサ及び指紋認証装置に関し、詳しくは測定用の表面プラズモンセンサ及び指紋照合用の指紋認証装置と、当該表面プラズモンセンサに用いられる光学部品及び光学センサ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
微量の抗原等を非破壊で高感度に測定可能なセンサとして、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）を利用した表面プラズモンセンサが知られている。特に、ヒトＤＮＡシーケンスが終了した結果、その成果を利用した研究が進められており、タンパク質やＤＮＡ、抗原−抗体反応などの高速かつ高感度な検出を行なうことのできるバイオセンサが要求されており、そのようなバイオセンサとして表面プラズモンセンサが注目されている。
【０００３】
図１は特許文献１に開示されている表面プラズモンセンサの構造を示す断面図である。この表面プラズモンセンサは、透明な基板ハウジング１１の上に透明な光学ハウジング１２を脱着自在に設けたものである。基板ハウジング１１には、１個の光源部１３と、一列に配列した複数の光電検出器１４とを設けている。光学ハウジング１２は、側面から見た形状が５角形又は台形をしている。光学ハウジング１２の外面のうち隣り合った面には、平面鏡１５と、Ａｕ薄膜等からなる表面プラズモン共鳴層１６とを設けている。符号１７は、スペクトルフィルタである。
【０００４】
しかして、この表面プラズモンセンサにあっては、光源部１３から上方へ向けて放射した発散光（偏光光）は平面鏡１５で反射した後に表面プラズモン共鳴層１６に入射し、表面プラズモン共鳴層１６で反射した光がスペクトルフィルタ１７を透過して光電検出器１４で受光される。ここで、表面プラズモン共鳴層１６には拡がりのある発散光が入射するので、各光電検出器１４は表面プラズモン共鳴層１６に異なる入射角で入射した光の強度を検知する。
【０００５】
この表面プラズモンセンサは、以下のようにしてバイオセンサとして用いることができる。表面プラズモン共鳴層１６の表面に抗体を固定化しておけば、ここに抗原を含んだ検査試料液が接触したとき、表面プラズモン共鳴層１６の抗体と特異的に結合する抗原が表面プラズモン共鳴層１６表面の抗体に結合する。その結果、表面プラズモン共鳴層１６の界面における屈折率が変化し、各光電検出器１４が受光する光の強度が変化する。よって、この光強度の変化を解析することにより、検査試料液中に表面プラズモン共鳴層１６の抗体と特異的に結合する抗原を含んでいるか否か、あるいはその抗原の密度がどれくらいであるかといったことを知ることができる。
【０００６】
しかしながらこのような表面プラズモンセンサでは、基板ハウジング１１の上に５角形ブロック状又は台形ブロック状をした光学ハウジング１２を載置した構造となっているので、外形のサイズが大きくなり、小型化することが困難であった（実製品が販売されているが、これは長さ４１.５ｍｍ、幅１３.５ｍｍ、高さ２８.３ｍｍ程度の大きさを有している。）。
【０００７】
また、この表面プラズモンセンサでは、表面プラズモン共鳴層１６が細いストリップ状となっており、かつ１箇所しかないので、複数種類の抗体を固定化しておいて複数の検査を一度に行なうことができなかった。仮に、複数の検査を一度に行なおうとすれば、互いに独立した複数の表面プラズモン共鳴層１６を幅方向（図１の紙面の奥行き方向）に並べることになるが、その場合には表面プラズモンセンサの外形サイズが益々大きくなる。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３８８００号公報
【特許文献２】特開平１０−１２３０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型若しくは薄型で高精度の表面プラズモンセンサや指紋認証装置、さらに当該表面プラズモンセンサに用いられる光学部品や光学センサ等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる光学部品は、測定対象物に感応する表面プラズモン共鳴層と、測定用の光を導光するための導光反射板とからなる光学部品であって、前記表面プラズモン共鳴層が前記導光反射板の第１の面に位置し、前記導光反射板が、内部を導光する光を反射して前記表面プラズモン共鳴層に向かわせるための傾斜した反射面を少なくとも１つ有するものである。
【００１１】
本発明にかかる光学部品によれば、プレート状をした導光反射板内に設けた反射面で光を反射して表面プラズモン共鳴層へ光を入射させるようにしているので、表面プラズモン共鳴層で反射した光を適宜受光素子により計測することによって表面プラズモン共鳴層に付着した測定対象物の有無や付着量を検出することができる。また、光学部品をプレート状に構成することができ、反射面の数を増やしても導光反射板がほとんど大きくならないので、光学部品の薄型化及び小型化を図ることができる。
【００１２】
本発明にかかる光学部品のある実施態様は、前記導光反射板が、前記反射面と対をなす第２の反射面を有し、前記第２の反射面が、前記反射面と反対向きに傾斜している。かかる実施態様によれば、反射面で反射し表面プラズモン共鳴層で反射した光をさらに第２の反射面で反射することができるので、第２の反射面で反射した光を第１の反射面に入射する光と同じ方向へ導くことができる。よって、この光学部品を表面プラズモンセンサに用いる場合には、受光素子を光源と同じく導光反射板の端面に配置することができ、表面プラズモンセンサをより薄型化することができる。
【００１３】
本発明にかかる光学部品の別な実施態様は、前記表面プラズモン共鳴層が、透明な補助基板の上に金属層を積層したものであり、前記表面プラズモン共鳴層が、前記導光反射板の第１の面に脱着可能に載置されている。かかる実施態様によれば、表面プラズモン共鳴層を導光反射板から分離することができるので、表面プラズモン共鳴層のみを使い捨てとし、導光反射板を繰り返し使用できる。よって、かかる実施態様によれば、ランニングコストを安価にすることができる。
【００１４】
本発明にかかる光学部品のさらに別な実施態様は、前記反射面が湾曲したものである。かかる実施態様によれば、反射面の湾曲具合により反射面で反射した光を集光したり、発散させたりできる。例えば、光学部品に入射する光が拡散している場合には、反射面で光を集光することによって測定精度を向上させることができる。また、反射面で光を発散させて表面プラズモン共鳴層へ向けて入射させることにより、１つの反射面によって入射角の異なる光を表面プラズモン共鳴層へ入射させることができ、傾斜角の異なる複数個の反射面と同じ効果を得ることができる。
【００１５】
本発明にかかる光学部品のさらに別な実施態様は、或る反射面と前記光源との間に他の反射面が位置する場合には、前記他の反射面のない領域へ導光されてきた光を反射させることによって前記或る反射面へ向けて前記光源の光を入射させるための光誘導用反射面を設けたものである。かかる実施態様によれば、光源側の反射面の陰になった反射面にも光を入射させることができるので、反射面を面状にかつ緻密に配置することが可能になる。
【００１６】
本発明にかかる第１の光学センサは、測定対象物に感応する表面プラズモン共鳴層と、測定用の光を導光するための導光反射板と、前記導光反射板に光を入射する光源とからなる光学センサであって、前記表面プラズモン共鳴層が金属層を有し、かつ、前記導光反射板の第１の面に位置しており、前記光源が、前記導光反射板の端面乃至端部に位置し、前記導光反射板が、前記光源から出射し内部を導光する光を反射させて前記表面プラズモン共鳴層に向かわせるための傾斜した反射面を少なくとも１つ有するものである。
【００１７】
本発明の第１の光学センサによれば、プレート状をした導光反射板内に設けた反射面で光を反射して表面プラズモン共鳴層へ光を入射させるようにしているので、金属層で反射した光を適宜受光素子で計測することによって表面プラズモン共鳴層に付着した測定対象物の有無や付着量を検出することができる。また、光学センサをプレート状に構成することができ、反射面の数を増やしても導光反射板がほとんど大きくならないので、光学センサの薄型化及び小型化を図ることができる。
【００１８】
本発明にかかる第２の光学センサは、測定対象物に感応する表面プラズモン共鳴層と、測定用の光を導光するための導光反射板と、前記導光反射板に光を入射させる光源とからなる光学センサであって、前記表面プラズモン共鳴層が金属層を有し、かつ、前記導光反射板の第１の面に位置しており、前記光源が、前記導光反射板の中心部に位置し、前記導光反射板が、前記光源から放射し内部を導光する光を反射して前記表面プラズモン共鳴層に向かわせるための傾斜した反射面を少なくとも１つ有するものである。
【００１９】
本発明の第２の光学センサによれば、プレート状をした導光反射板内に設けた反射面で光を反射して表面プラズモン共鳴層へ光を入射させるようにしているので、金属層で反射した光を受光素子で計測することによって表面プラズモン共鳴層に付着した測定対象物の有無や付着量を検出することができる。また、光学センサをプレート状に構成することができ、反射面の数を増やしても導光反射板がほとんど大きくならないので、光学センサの薄型化及び小型化を図ることができる。また、導光反射板の中心部に光源を置けば、その周囲に反射面を置くことができるので、導光反射板の端面に光源を配置する場合と比べて、同一の面積であれば多数の反射面を形成することができる。
【００２０】
本発明にかかる第１及び第２の光学センサのある実施態様は、前記光源が、前記表面プラズモン共鳴層と平行な面内で放射状に広がった光を出射することを特徴としている。さらに、この実施態様においては、複数の前記反射面を有し、１つの前記光源から出射して互いに異なる反射面で反射した光が前記金属層に入射する位置が一直線状に並んでいることが望ましい。かかる実施態様によれば、１つの光源で複数の反射面に光を送ることができるので、光源の数を少なくすることができる。また、光が前記表面プラズモン共鳴層に入射する位置が一直線状に並んでいれば、検査試料液を流すための流路を直線状に形成し、かつ流路断面積を小さくできる。
【００２１】
本発明にかかる第２の光学センサの別な実施態様は、前記表面プラズモン共鳴層と垂直な方向へ向けて光を出射するように前記光源を配置し、前記光源から出射した光を前記表面プラズモン共鳴層と平行な面内で各方位へ放射状に反射する錐状反射板を設けたものである。かかる実施態様によれば、１つの光源によって３６０°の方向に光を出射させることができる。
【００２２】
本発明にかかる第１又は第２の光学センサのさらに別な実施態様は、前記表面プラズモン共鳴層に生体分子認識機能物質を固定したものである。かかる実施態様の光学センサは、抗体などの生体分子認識機能物質を固定しているので、バイオセンサとして用いることができる。
【００２３】
本発明にかかる第１又は第２の光学センサのさらに別な実施態様は、前記光源と前記導光反射板との間に偏光手段を設けたものである。金属層で反射された光は、入射角が同じでも偏光方向が異なれば測定対象物との相互作用が異なるが、この実施態様では光源から出た光のうち一定方向に偏光した光のみを表面プラズモン共鳴層に入射させているので、偏光方向により反射率が異なることによる測定のばらつきを小さくできる。
【００２４】
本発明にかかる第１又は第２の光学センサのさらに別な実施態様では、前記表面プラズモン共鳴層に垂直な方向から見て、前記反射面に立てた法線の方向が前記光源と当該反射面とを結ぶ方向から傾いている。かかる実施態様によれば表面プラズモン共鳴層に垂直な方向から見て反射面に入射した光の反射方向を曲げることができるので、反射面を設ける位置の自由度が高くなる。
【００２５】
本発明にかかる第１の表面プラズモンセンサは、本発明にかかる第１の光学センサと、受光素子とからなる表面プラズモンセンサにおいて、前記受光素子が、前記導光反射板の前記第１の面に対向する第２の面に位置しており、前記光源から出射した光が前記反射面で反射した後、さらに前記金属層で反射し、前記第２の面から出射して前記受光素子で受光されることを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の第１の表面プラズモンセンサによれば、プレート状をした導光反射板内に設けた反射面で光を反射して金属層へ光を入射させるようにしているので、金属層で反射した光を受光素子で計測することによって表面プラズモン共鳴層に付着した測定対象物の有無や付着量を検出することができる。また、表面プラズモンセンサをプレート状に構成することができ、反射面の数を増やしても導光反射板がほとんど大きくならないので、表面プラズモンセンサの薄型化及び小型化を図ることができる。
【００２７】
本発明にかかる第２の表面プラズモンセンサは、本発明にかかる第１の光学センサと、受光素子とからなる表面プラズモンセンサにおいて、前記導光反射板が、前記反射面と対をなす第２の反射面を有し、前記反射面が前記光源が位置する方向に向けて傾斜した状態で配置され、前記第２の反射面が前記光源が位置する方向と反対方向を向けて傾斜した状態で配置されており、前記受光素子が、前記導光反射板の前記光源が位置する方向と反対方向の端面に位置し、前記光源から出射した光が前記反射面で反射した後、前記金属層で反射し、さらに前記第２の反射面で反射して前記受光素子で受光されるように、前記反射面と前記第２の反射面を配置したものである。
【００２８】
本発明の第２の表面プラズモンセンサによれば、プレート状をした導光反射板内に設けた反射面で光を反射して金属層へ光を入射させるようにしているので、金属層で反射した光を受光素子で計測することによって表面プラズモン共鳴層に付着した測定対象物の有無や付着量を検出することができる。また、表面プラズモンセンサをプレート状に構成することができ、反射面の数を増やしても導光反射板がほとんど大きくならないので、表面プラズモンセンサの薄型化及び小型化を図ることができる。さらに、第２の表面プラズモンセンサによれば、反射面と対をなす第２の反射面を形成しているので、反射面で反射し金属層で反射した光を第２の反射面でさらに反射することができ、第２の反射面で反射した光を第１の反射面に入射する光と同じ方向へ導くことができる。よって、この表面プラズモンセンサにあっては、受光素子を光源と同じく導光反射板の端面に配置することができ、表面プラズモンセンサをより薄型化することができる。
【００２９】
本発明にかかる第３の表面プラズモンセンサは、本発明にかかる第２の光学センサと、受光素子とからなる表面プラズモンセンサにおいて、前記受光素子が、前記導光反射板の前記第１の面に対向する第２の面に位置しており、前記光源から出射した光が前記反射面で反射した後、さらに前記金属層で反射し、前記第２の面から出射して前記受光素子で受光されることを特徴とするものである。
【００３０】
本発明の第３の表面プラズモンセンサによれば、プレート状をした導光反射板内に設けた反射面で光を反射して金属層へ光を入射するようにしているので、金属層で反射した光を受光素子により計測することによって表面プラズモン共鳴層に付着した測定対象物の有無や付着量を検出することができる。また、表面プラズモンセンサをプレート状に構成することができ、反射面の数を増やしても導光反射板がほとんど大きくならないので、表面プラズモンセンサの薄型化及び小型化を図ることができる。また、導光反射板の中心部に光源を置けば、その周囲に反射面を置くことができるので、導光反射板の端面に光源を配置する場合と比べて、同一の面積であれば多数の反射面を形成することができる。
【００３１】
本発明にかかる第３の表面プラズモンセンサのある実施態様は、前記導光反射板が、前記光源の位置を通り且つ前記表面プラズモン共鳴層に垂直な回転軸の回りに回転可能となったものである。かかる実施態様にあっては、導光反射板が回転するので、導光反射板の半径方向に沿って導光反射板の一部にのみ受光素子を設けておけばよく、特に安価な一次元受光素子を用いることができる。
【００３２】
本発明にかかる第３の表面プラズモンセンサの別な実施態様は、前記導光反射板は、前記表面プラズモン共鳴層に垂直な回転軸の回りに回転可能となっており、前記導光反射板の前記第１の面に対向する第２の面に、前記回転軸と直交する方向に沿って受光素子を配置し、前記光源を前記受光素子の配置されている方向へ傾けた状態で前記導光反射板の中心部に配置したものである。かかる実施態様にあっては、導光反射板が回転するので、導光反射板の半径方向に沿って導光反射板の一部にのみ受光素子を設けておけばよく、特に安価な一次元受光素子を用いることができる。さらに、光源を受光素子の位置する方向へ傾けた状態で導光反射板の中心部に配置すれば、導光反射板の一部に設けた受光素子へ向けて強い光を照射することができる。
【００３３】
本発明にかかる第４の表面プラズモンセンサは、本発明にかかる第２の光学センサと、受光素子とからなる表面プラズモンセンサにおいて、前記導光反射板が、前記反射面と対をなす第２の反射面を有し、前記反射面が前記光源が位置する方向に向けて傾斜した状態で配置され、前記第２の反射面が前記光源が位置する方向と反対方向に向けて傾斜した状態で配置されており、前記受光素子が、前記導光反射板の外周面に位置し、前記光源から出射した光が前記反射面で反射した後、前記金属層で反射し、さらに前記第２の反射面で反射して前記受光素子で受光されるように、前記反射面と前記第２の反射面を配置したものである。
【００３４】
本発明の第４の表面プラズモンセンサによれば、プレート状をした導光反射板内に設けた反射面で光を反射して金属層へ光を入射するようにしているので、金属層で反射した光を受光素子で計測することによって表面プラズモン共鳴層に付着した測定対象物の有無や付着量を検出することができる。また、表面プラズモンセンサをプレート状に構成することができ、反射面の数を増やしても導光反射板がほとんど大きくならないので、表面プラズモンセンサの薄型化及び小型化を図ることができる。さらに、第４の表面プラズモンセンサによれば、反射面と対をなす第２の反射面を形成しているので、反射面で反射し金属層で反射した光を第２の反射面でさらに反射することができ、第２の反射面で反射した光を第１の反射面に入射する光と同じ方向へ導くことができる。よって、この表面プラズモンセンサにあっては、受光素子を光源と同じく導光反射板の端面に配置することができ、表面プラズモンセンサをより薄型化できる。
【００３５】
本発明にかかる第１〜第４の表面プラズモンセンサの別な実施態様は、前記導光反射板の前記第１の面に対向する第２の面と前記受光素子との間に分光手段を設けたものである。かかる実施態様によれば、白色光の光源を用いることにより、異なる波長の光に対する測定対象物の反応を一度に測定できる。
【００３６】
本発明にかかる第１〜第４の表面プラズモンセンサのさらに別な実施態様は、順次発光可能な複数の前記光源と複数の前記反射面を有し、それぞれの光源から出射した光が互いに異なる前記反射面で反射し、さらに前記金属層で反射した後、前記受光素子における共通の入射点へ入射するように、それぞれの反射面を形成したものである。かかる実施態様によれば、１個の受光セルからなるフォトダイオード等の受光素子を用いて順次異なる測定対象物の反応を測定することができる。よって、受光素子のコストを安価にできる。
【００３７】
本発明にかかる第１〜第４の表面プラズモンセンサのさらに別な実施態様は、複数の前記反射面を有し、前記光源が、前記表面プラズモン共鳴層と平行な面内で放射状に広がった光を出射し、１つの前記光源から出射して互いに異なる反射面で反射した光が、さらに前記金属層で反射して前記受光素子に入射する位置が一直線状に並んでいることを特徴とするものである。かかる実施態様では、受光素子への入射位置が一直線に並んでいるので、受光素子としてフォトダイオードアレイ等の一次元受光素子を用いることができ、受光素子のコストを安価にすることができる。
【００３８】
本発明にかかる第１〜第４の表面プラズモンセンサのさらに別な実施態様は、前記光源から出射し前記反射面で反射した光が前記金属層で反射する位置と、前記金属層で反射した光が前記受光素子に入射する位置との間の光路に、前記受光素子への入射角が小さくなるように光路を変換するための偏向部を設けたものである。かかる実施態様にあっては、受光素子への入射角が小さくなるように光路を曲げる偏向部を設けているので、導光反射板と受光素子との間に取り扱いのやっかいなマッチングオイルを塗布する必要が無くなる。
【００３９】
本発明にかかる第１〜第４の表面プラズモンセンサのさらに別な実施態様は、前記導光反射板に光を遮る遮光板を設け、当該遮光板に測定用の光を通過させる透孔を明けたものである。かかる実施態様によれば、受光素子の測定用光が入射する位置にノイズ光などが入射しにくくなるので、測定精度が安定する。
【００４０】
本発明にかかるフロー型分析装置は、本発明にかかる第１〜第４の表面プラズモンセンサと、前記表面プラズモンセンサの流路に検査試料液を流すための試料液供給路及びポンプとを備えたものである。本発明のフロー型分析装置によれば、ポンプにより試料液供給装置から表面プラズモンセンサの流路に検査試料液を流すことができ、自動的に測定対象物の検査を行なうことができる。
【００４１】
本発明にかかる分析方法は、本発明にかかる第１〜第４の表面プラズモンセンサを用いた分析方法であって、前記導光反射板に複数の前記反射面を形成しておき、反応前の状態では、前記反射面のうちの一方の反射面で反射し前記金属層で反射した第１の光の強度が、前記反射面のうちの他方の反射面で反射し前記金属層で反射した第２の光の強度よりも大きく、反応後の状態では、前記反射面のうちの一方の反射面で反射し前記金属層で反射した第１の光の強度が、前記反射面のうちの他方の反射面で反射し前記金属層で反射した第２の光の強度よりも小さくなるように、前記各反射面の傾斜角を定め、前記第１の光の強度と前記第２の光の強度とを比較することによって反応の有無を判断することを特徴としている。
【００４２】
かかる分析装置によれば、第１の光の強度と第２の光の強度の大小を監視するだけで未反応であるか、反応が起きたかを知ることができ、簡単に反応の有無を検出することができる。
【００４３】
本発明にかかる表面プラズモンセンサの製造方法は、本発明にかかる第１〜第４の表面プラズモンセンサを製造するための方法であって、透明な基板の上に紫外線硬化樹脂を滴下し、当該樹脂をスタンパで押圧し、当該樹脂に紫外線を照射して硬化させることにより、前記反射面を形成するための凸部を形成する工程と、前記凸部の表面に金属膜を成膜して前記反射面を形成する工程と、前記反射面を覆うようにして前記基板及び前記凸部の上に透明な保護層を形成する工程とを備えたことを特徴としている。かかる製造方法によれば、表面プラズモンセンサの導光反射板をスタンパ法によって容易に作製することができる。
【００４４】
本発明にかかる指紋認証装置は、指を置くための指紋採取面と、測定用の光を導光させるための導光反射板と、前記導光反射板に光を入射させる光源と、受光素子とからなる指紋認証装置であって、前記指紋採取面は前記導光反射板の第１の面に位置しており、前記光源が、前記導光反射板の端面乃至端部に位置し、前記導光反射板が、前記光源から出射し内部を導光する光を反射して前記指紋採取面に向かわせるための傾斜した反射面を複数有し、前記受光素子が、前記導光反射板の前記第１の面に対向する第２の面に位置した２次元受光素子であり、前記光源から出射した光が前記反射面で反射した後、さらに前記指紋採取面で反射し、前記導光反射板から出射して前記受光素子で受光されることを特徴としている。
【００４５】
本発明の指紋認証装置によれば、プレート状をした導光反射板内に設けた反射面で光を反射して指紋採取面へ光を入射するようにしているので、指紋採取面で反射した光を受光素子で計測することによって指紋のパターンを検出し、登録された指紋か否かを高精度で判別することができる。また、指紋認証装置をプレート状に構成することができ、反射面の数を増やしても導光反射板がほとんど大きくならないので、指紋認証装置の薄型化及び小型化を図ることができる。
【００４６】
本発明にかかる指紋認証装置のある実施態様は、或る反射面と前記光源との間に他の反射面が位置する場合には、前記他の反射面のない領域へ導光されてきた光を反射させることによって前記或る反射面へ向けて前記光源の光を入射させるための光誘導用反射面を設けたものである。かかる実施態様によれば、光源側の反射面の陰になった反射面にも光を入射させることができるので、反射面を面状にかつ緻密に配置することが可能になる。
【００４７】
なお、本発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。
【実施例１】
【００４９】
図２は本発明の実施例１による表面プラズモンセンサ２１の分解斜視図である。また、図３は実施例１による表面プラズモンセンサ２１の構造を示す断面図、図４は図３のＸ−Ｘ線断面図である。
【００５０】
表面プラズモンセンサ２１は、表面に金属層２３（表面プラズモン共鳴層）を形成された透明な導光反射板２２、投光部２４、受光素子２５および流路カバー２６によって構成している。この実施例では、導光反射板２２は、透明基板４８、導光板２７、凸部５０及び反射面２８から成る。透明基板４８は透明ガラス基板や透明樹脂基板等からなり、透明基板４８の上面に位置する導光板２７は、透明基板４８と等しい屈折率を有するポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂等の透明樹脂によって板状に成形されている。透明基板４８と導光板２７との間には三角柱状をした凸部５０が複数挟み込んであり、各凸部５０の一方斜面には金属膜を蒸着させることによって所定の傾斜角を持つ反射面２８を設けている。
【００５１】
複数の反射面２８は、同一水平面上に配置しているが、個々の反射面２８の配置は特に限定しない。ただし、投光部２４から出射して或る反射面２８に向かう光Ｌが、その反射面２８よりも投光部２４に近い側に位置する反射面２８によって遮られないようにすることが望ましい。もっとも、投光部２４と或る反射面２８との中間に他の反射面２８が位置している場合であっても、他の反射面２８から外れた方向（特に、反射面２８の存在しない方向）へ出射した光を光誘導用の反射面で反射させて或る反射面２８へ導くことができる（図６４を参照）ので、必ずしも投光部２４から見て反射面２８どうしが重なり合っていてはならないという訳ではない。特に、反射面２８の密度が大きくなると、反射面２８どうしが重なり易くなるので、このような光誘導用の反射面を用いる方法は有用である。
【００５２】
投光部２４は導光反射板２２の端面に対向して配置している。投光部２４は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザー素子（ＬＤ）などの光源２９と、偏光素子３０と、コリメータ３１とからなる。偏光素子３０は、光源２９から出射した光Ｌを偏光させるものであって、偏光面が導光反射板２２の上面と平行又は垂直な直線偏光のみを通過させる。これは、偏光方向によって反射率特性が異なるので、測定に直線偏光を用いることで測定のばらつきを小さくするためである。また、コリメータ３１は、導光反射板２２の上面に垂直な方向で光束を平行光化して細く絞るものである。投光部２４から出射した光Ｌは、導光反射板２２の側面方向から見た場合には、図５（ａ）に示すように、細く絞られた平行光となっているが、導光反射板２２の上面に垂直な方向から見た場合には、例えば図５（ｂ）に示すように扇形に広がっている。このためのコリメータ３１としては、水平方向に長いスリットを用いればよい。あるいは、回折を起こさない程度の大きさのピンホールを通過させることによって光源２９からの光Ｌを点光源化した後、コリメートレンズによって細く絞った平行光とし、これをシリンドリカルレンズなどによって水平面内で扇形に広げるようにしてもよい。
【００５３】
また、別な方式の投光部２４としては、出射した光Ｌが、導光反射板２２の側面方向から見た場合には、図６（ａ）に示すように、細く絞った平行光となっているが、導光反射板２２の上面に垂直な方向から見た場合には、図６（ｂ）に示すように各反射面２８に向けて離散的に出射するようになっていてもよい。このためには、光源２９をパルス発光させておき、光源２９から出射した光Ｌを細く絞った平行光に変換した後、これを小型のスキャナ等によって水平方向で走査させるようにすればよい。
【００５４】
上記のような投光部２４は、光出射位置が反射面２８の配置高さと同じ高さとなるように設置されており、従って投光部２４から出射した光Ｌは、それぞれの反射面２８に水平方向から入射する。
【００５５】
金属層２３は、真空蒸着やスパッタによって導光反射板２２の上面全体に形成したＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属によって構成している。金属層２３の上面には、特定の分子を認識して、特異的に結合する分子（以下、分子認識機能物質という。）として検査目的に応じた抗体３２を固定化している。抗体３２は、反射面２８で反射した光Ｌが金属層２３に入射する箇所を含む領域に固定化されている。
【００５６】
金属層２３の上面にはトンネル状の凹部を下面に有する流路カバー２６を接着している。抗体３２は、流路カバー２６によって覆われており、流路カバー２６と金属層２３との間には血液や体液などの検査試料液が通過するための流路３３を形成している。
【００５７】
受光素子２５は、上面に複数の微小な受光セル２５ａが配列したＣＣＤ等の２次元受光素子であって、光学的密着性を高めて光Ｌの反射を防止するためのマッチングオイル３４を挟んで導光反射板２２の下面に脱着自在に密着させている。なお、導光反射板２２と受光素子２５とは、突起と孔との組合せ等による位置決め手段により互いに位置決めされている。
【００５８】
この表面プラズモンセンサ２１を用いれば、以下に説明するようにして検査を行なうことができる。図３に示すように、投光部２４から光Ｌ（偏光光）が出射すると、上下方向でコリメート化した光Ｌは導光反射板２２内を水平方向に広がりながら水平に進んでいく。そして、反射面２８に入射した光Ｌは反射面２８で正反射した後、金属層２３に入射する。ここで、反射面２８の傾斜角をαとすれば、図７に示すように、反射面２８で反射した光Ｌは金属層２３に立てた垂線に対してθ＝９０°−２αの入射角をもって金属層２３に入射する。金属層２３に入射した光Ｌは金属層２３と導光板２７との界面で全反射した後、導光板２７及びマッチングオイル３４を通過して受光素子２５の所定領域の受光セル２５ａで受光される。導光反射板２２の上面及び下面が平行で、光Ｌが導光反射板２２の上面で全反射しているので、導光反射板２２の下面が空気と接していると、導光反射板２２の下面でも全反射する恐れがある。そのため、導光反射板２２の下面に屈折率が透明基板４８及び導光板２７の屈折率よりも小さいマッチングオイル３４を塗布し、導光反射板２２の下面から光Ｌが出射し易くしている。
【００５９】
よって、この受光セル２５ａにおける受光量の変化を検知することにより、金属層２３の光入射箇所における物理的変化を計測する。なお、導光反射板２２の外周面に達した光Ｌが導光反射板２２の外周面で反射すると、これがノイズ光や迷光となって受光素子２５で検出される恐れがあるので、導光反射板２２の外周面には黒色塗料などの光吸収部材を塗布しておくことが望ましい。
【００６０】
図８は一般的な表面プラズモンセンサ（バイオセンサ）の測定原理を説明する図である。図８の破線は抗体に抗原が結合していない状態（反応前）における金属層に入射する光Ｌの入射角と反射率との関係を表わしており、実線は抗体に抗原が結合した後（反応後）における入射角と反射率との関係を表わしている。図８の横軸は抗体を固定化した金属層への光Ｌの入射角θであり、縦軸は金属層で反射した光Ｌの反射率Ｒである。
【００６１】
検査試料液に金属層上の抗体と特異的に結合する抗原が含まれていた場合には、その抗原は、抗体に結合してエバネッセント光の存在する領域で捕捉される。その結果、金属層の界面における屈折率が変化し、光Ｌの反射率特性は図８に実線で示した反応後の特性曲線のように右方向へ移動し、特異的に結合した抗原の量が増加するに従って右方向への移動量が大きくなる。従って、金属層への光Ｌの入射角を固定しておき、その抗原が結合する前後における反射率の変化を計測することにより、特異的に結合する抗原の有無及び特異的に結合する抗原の結合量を計測することができる。このような原理によれば、微量な抗原も検出できることはよく知られている。また、時間的に連続して反射率の変化を観察することにより、特異的に結合する抗原の結合量の時間的な変化を知ることができる。
【００６２】
よって、実施例１の表面プラズモンセンサ２１においても、血液や体液などを含んだ検査試料液を流路３３に流し、受光素子２５の所定の受光セル２５ａにおける受光量の変化を検出すれば、検査試料液に抗体３２と特異的に結合する抗原が含まれているか否かを判定したり、特異的に結合する抗原の結合量を計測したり、その結合量の時間的な変化を観察したりすることができる。
【００６３】
さらに、この表面プラズモンセンサ２１では、各反射面２８の傾斜角や金属層２３に固定化する抗体３２の種類等を組み合わせることにより、さまざまな検査方法を実施することができる。例えば、導光反射板２２内に傾斜角αの異なる複数種類の反射面２８を設けておき、各反射面２８で反射した光Ｌが入射する位置に同じ抗体を固定化しておけば、複数の入射角における受光量を一度に計測することができ、計測精度を向上させることができる。
【００６４】
また、異なる傾斜角の反射面２８と同じ抗体３２の組合せによれば抗原−抗体反応の有無を簡単に検出することもできる。この理由を図８を用いて説明する。反応前の特性曲線の最小値を挟む入射角θａ、θｂで光Ｌを金属層２３に入射させるように入射角を定めた２種類の傾斜角の反射面２８を設けておき、反応前には入射角θａで入射した光Ｌの反射率が入射角θｂで入射した光Ｌの反射率よりも小さくなるようにしておく。入射角θａで金属層２３に入射した光Ｌの反射率は反応後にはΔＲａだけ増加し、入射角θｂで金属層２３に入射した光Ｌの反射率は反応後にはΔＲｂだけ減少するので、ある程度反応が進んだ反応後には、入射角θａで入射した光Ｌの反射率が入射角θｂで入射した光Ｌの反射率よりも大きくなる。受光素子２５では、反応前には、入射角θａの光Ｌを受光する受光セル２５ａの受光量の方が、入射角θｂの光Ｌを受光する受光セル２５ａの受光量よりも小さくなっているが、反応後には、入射角θａの光Ｌを受光する受光セル２５ａの受光量の方が、入射角θｂの光Ｌを受光する受光セル２５ａの受光量よりも大きくなる。よって、両者の受光量が反転することによって抗原−抗体反応の起きたことを容易に検知することができる。また、受光素子２５に入射する光Ｌの一部を分岐させて外部へ導くようにすれば、抗原−抗体反応が起きた場合には、２つのシグナル（反射光）の明るさが反転するので、視覚によっても容易に観察できる。
【００６５】
また、流路３３内の検査試料液の流れる方向に沿って傾斜角αの等しい複数の反射面２８を配列しておき、金属層２３の全体に同じ種類の抗体３２を固定化しておけば、その抗体３２に特異的に結合する抗原が結合し、結合した抗原が抗体３２から剥離して再び下流側の抗体３２に結合する様子（時間的変化）などを観察することができる。
【００６６】
また、導光反射板２２内に傾斜角αの等しい複数の反射面２８を設けておき、金属層２３上の各反射面２８で反射した光Ｌが入射する位置に異なる抗体３２を固定化しておけば、それぞれの抗体３２に特異的に結合する複数種類の抗原を一度に検査することができ、検査作業が効率化される。
【００６７】
また、導光反射板２２内に傾斜角αの等しい複数の反射面２８を設けておき、金属層２３の全体に同じ抗体３２を固定化しておき、流路３３を複数に分割しておいてそれぞれ異なる検査試料液を流すようにすれば、複数の検査試料液を一度に検査することができ、検査作業を効率化できる。
【００６８】
なお、これらの検査方法の組合せも可能である。
【００６９】
このような表面プラズモンセンサ２１では、プレート状の導光反射板２２や受光素子２５を用いているので、表面プラズモンセンサ２１を小型化及び薄型化することができる。特に、反射面２８を増やして複数箇所で検査を行なうようにしても外形サイズがほとんど大きくならない。また、任意の傾斜角の反射面２８を任意の位置に設置できるので，検査試料液を流すための流路を平面状に設計可能となり、流路や抗体の固定化位置の自由度が高く、複数箇所又は複数種類の抗体を固定化することも可能になる。よって、検査効率や検査精度が高く、かつ小型又は薄型の表面プラズモンセンサ２１を製作することができる。
【００７０】
次に、表面プラズモンセンサ２１で用いられる導光反射板２２をスタンパを用いて量産する方法を説明する。図９（ａ）〜図９（ｄ）は２Ｐ（Photo-Polymerization）法により量産用のスタンパを製造する工程を説明する工程図、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）はスタンパを用いて導光反射板２２を量産する工程を説明する工程図である。
【００７１】
基板４１を供給し、その上に電子ビームのレジスト４２を塗布する。ついで、図９（ａ）に示すように、マスク４３の上から電子ビームを照射することによってレジスト４２を微細加工し、図９（ｂ）に示すように、反射面２８の土台となる凸部５０の模型４４をレジスト４２により基板４１上に作製する。
【００７２】
こうして凸部５０の模型４４を有する原盤４５が作製されると、図９（ｃ）に示すように、原盤４５の上に電鋳法によってニッケル等のスタンパ材料を堆積させ、スタンパ４６を作製する。図９（ｄ）に示すように、スタンパ４６を原盤４５から分離すると、スタンパ４６が得られる。スタンパ４６は凸部５０の模型４４の形状に対応して凹部４７を形成されている。
【００７３】
こうしてスタンパ４６を作製した後、このスタンパ４６を用いて２Ｐ法により導光反射板２２を量産する。まず、図１０（ａ）に示すように、透明ガラス基板や透明樹脂基板からなる透明基板４８の上に紫外線硬化樹脂４９を滴下した後、紫外線硬化樹脂４９の上にスタンパ４６を降下させて透明基板４８とスタンパ４６との間に紫外線硬化樹脂４９を挟み込んでスタンパ４６の凹部４７内に紫外線硬化樹脂４９を充填させる。
【００７４】
ついで、透明基板４８側から紫外線硬化樹脂４９に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂４９を光硬化反応により硬化させる。紫外線硬化樹脂４９が硬化したら、紫外線硬化樹脂４９からスタンパ４６を剥離させると、図１０（ｂ）のように透明基板４８の上に紫外線硬化樹脂４９からなる三角柱状の凸部５０が成形される。
【００７５】
この凸部５０は、一方の傾斜面が所定の傾斜角となっており、この傾斜面にＡｇ、Ａｌ、Ｃｕなどの金属薄膜を選択的に堆積させ、図１０（ｃ）に示すように凸部５０の傾斜面に反射面２８を形成する。金属薄膜を選択的に堆積させる方法としては、一部開口したレジストの上から金属薄膜をスパッタで堆積させて不要な金属薄膜をレジストと共に除去するリフトオフ法、マイクロ金型法、スクリーン印刷法、インクジェット法などがある。この後、透明基板４８の上に透明基板４８と屈折率の等しい樹脂を用いて導光板２７を成形し、透明基板４８と導光板２７の内部に凸部５０及び反射面２８を埋め込んだ導光反射板２２を製作する。
【００７６】
また、導光反射板２２を製作する方法としては、上記方法以外にエンボス法を用いて複製してもよい。図１１（ａ）〜図１１（ｅ）は、エンボス法を用いて導光反射板２２を製造する工程を示す工程図である。この工程では、図１１（ａ）に示すように、透明基板４８の上にアクリルなどの樹脂５２をスピンコートした後、図９に示したような工程によって作製したスタンパ４６を透明基板４８の上に降下させ、図１１（ｂ）のようにスタンパ４６で樹脂５２を押圧する。
【００７７】
スタンパ４６を除くと、図１１（ｃ）に示すように、透明基板４８の上には凸部５０の模型４４と同じパターンが転写されて凸部５０が形成される。この後は、図１１（ｄ）に示すように、凸部５０の傾斜面に反射面２８を形成し、図１１（ｅ）のように凸部５０及び反射面２８の上から透明基板４８の上面に導光板２７を成形して導光反射板２２を製作する。
【００７８】
前記従来例では、バッチ処理で製造しなければならないので大量生産には適していなかったが、この表面プラズモンセンサ２１では、スタンパを用いた複製法で作製することが可能であるので、大量生産することができ、製造コストも安価になる。
【００７９】
次に、上記のような表面プラズモンセンサ２１の再利用方法について説明する。使用した表面プラズモンセンサ２１は、流路３３に検査試料液が通過した結果、金属層２３の抗体３２に抗原や生体分子が付着している。実験室における使用であれば、これを洗浄して金属層に付着している抗原や抗体などを除去し、再び金属層の上に所望の抗体を固定化するということも可能である。しかし、医療現場などではこのような使用方法は効率が悪い。
【００８０】
従って、表面プラズモンセンサ２１を使い捨てとして使用後にはこれを廃棄することが望まれる。一方、表面プラズモンセンサ２１に用いられている光源２９や受光素子２５は高価であるため、表面プラズモンセンサ２１全体を使い捨てにすると、表面プラズモンセンサ２１の使用コストが高くつくことになる。そのため、実施例１の表面プラズモンセンサ２１では、その一部だけをディスポーザブルとしている。
【００８１】
その一つの方法として、投光部２４、受光素子２５及び流路カバー２６を繰り返し使用できるようにし、金属層２３を形成した導光反射板２２を交換部品５３として使用の都度取り換えるようにしている。交換部品５３は、金属層２３を形成した導光反射板２２の下面にマッチングオイル３４を薄く塗布しておき、金属層２３の上に抗体３２を固定したものである。交換部品５３は、用途に応じて種々の抗体を固定化したものを供給できるようにする。金属層の上に抗体を固定化するには専門的な技術が必要となり、従来は使用現場において専門家が抗体を金属膜の上に固定化していたが、予め交換部品５３の金属層２３の上に抗体３２を固定化しておくことにより、ユーザーにおいて抗体３２を固定する必要が無くなり、専門的な技術がなくても使用することが可能になる。また、導光反射板２２はマッチングオイル３４を挟んで受光素子２５の上に密着させられるので、交換部品５３の下面に予めマッチングオイル３４を薄く塗布しておくことによりマッチングオイル３４を塗布する手間を省くことができる。
【００８２】
この交換部品５３は、図１２に示すように防湿フィルムやプラスチックによって形成した防湿性ケース５４内に封入した状態で市場に供給する。抗体３２及びマッチングオイル３４は乾燥してしまう恐れがあり、特に抗体３２は常に湿潤していなければならないので、交換部品５３を防湿性ケース５４内に封止することによって抗体３２やマッチングオイル３４の乾燥を防いでいる。また、防湿性ケース５４内の底面及び天面にはスポンジ５５、５６が貼り付けられており、交換部品５３はマッチングオイル３４を塗布した面を底面のスポンジ５５上に載置している。このスポンジ５５にはマッチングオイルが含まれており、交換部品５３のマッチングオイル３４が乾燥するのを防ぐとともに、交換部品５３のマッチングオイル３４がスポンジ５５に吸収されるのを防いでいる。天面のスポンジ５６には水分が含まれており、金属層２３に固定化した抗体３２が乾燥するのを防止し、湿潤した状態に保っている。
【００８３】
しかして、使用に当たっては、防湿性ケース５４を開封して交換部品５３を取り出し、その交換部品５３を受光素子２５の上に載置してマッチングオイル３４により受光素子２５の上面に密着させる。また、金属層２３の上には流路カバー２６を接着し、導光反射板２２の端面に投光部２４を位置決めして取付け、抗原等の検査に供する。
【００８４】
検査が終了した後は、交換部品５３から流路カバー２６、投光部２４及び受光素子２５を取り外し、交換部品５３を元の防湿性ケース５４に納めたうえで廃棄する。
【００８５】
よって、交換部品５３を使い捨てにすることで専門家で無くても表面プラズモンセンサ２１を容易に使用することが可能になり、しかも高価な投光部２４や受光素子２５等を繰り返し使用することで表面プラズモンセンサ２１の使用コストを安価にすることができる。
【００８６】
なお、図１３に示すように、交換部品５３は流路カバー２６を含んでいてもよい。この場合には、流路カバー２６は金属層２３の上面に一体に接着しており、導光反射板２２の上に流路カバー２６を付けた状態で防湿性ケース５４内に納められている。この場合には、抗体３２は流路３３内に位置しているので、図１３に示すように流路３３内に適当なバッファー等の保湿剤を入れて流路３３の両端をゴムや軟質プラスチックなどの栓５７で塞いでおけば、抗体３２の乾燥を防ぐことができる。使用する場合には、交換部品５３を防湿性ケース５４から取出し、両端の栓５７を取り除いて使用する。この場合には、抗体３２が乾燥する恐れがないので、水を含んだスポンジ５６が必要なく（マッチングオイルを含んだスポンジ５５も無くしても差し支えない。）、さらに防湿性のないケースに交換部品５３を入れておくことも可能になり、取り扱いが簡単になる。
【００８７】
また、受光素子２５の受光セル２５ａは、少なくとも金属層２３で反射した光Ｌの入射する位置に設けておけばよいが、これらの交換部品５３のように導光反射板２２も交換部品５３として交換する場合には、反射面２８の位置も交換部品５３毎に変わる可能性があるので、受光セル２５ａを受光素子２５全体に設けておくことが望ましい。
【００８８】
なお、実施例１においては、抗原−抗体反応を用いた場合について説明したが、もちろん本発明の表面プラズモンセンサ（バイオセンサ）は各種タンパク質やＤＮＡなどを基板上に固定してタンパク質どうし、ＤＮＡとタンパク質の結合を利用する場合にも用いることができる。また、金属層の上に固定する分子認識機能物質として適当な物質を選択すれば、生体物質以外の有機物や無機物の測定にも用いることができる（以下の実施例においても同様）。
【実施例２】
【００８９】
図１４は本発明の実施例２による表面プラズモンセンサ６１の構造を示す分解した状態での断面図である。実施例２においては、金属層２３は導光反射板２２の上面に直接に設けられておらず、比較的薄い透明な補助基板６２の上面に形成されており、補助基板６２及び金属層２３によって表面プラズモン共鳴層が構成されている。表面プラズモン共鳴層は、補助基板６２の下面がマッチングオイル６３を挟んで導光反射板２２の上面に着脱自在に密着している。補助基板６２は、透明なガラス基板、透明樹脂板、透明樹脂フィルム等によって形成されており、導光反射板２２の導光板２７と等しい屈折率を有していることが望ましい。図示しないが、導光反射板２２と補助基板６２との間には、凹部と突起等による位置決め手段が設けられている。また、実施例２の表面プラズモンセンサ６１では、投光部２４の一部を構成する偏光素子３０及びコリメータ３１が、導光反射板２２内に組み込まれており、光源２９が導光反射板２２に埋め込まれた偏光素子３０に対向するように配置される。
【００９０】
この表面プラズモンセンサ６１では、補助基板６２の上面に形成された金属層２３の上に抗体３２を固定化し、補助基板６２の下面にマッチングオイル６３を薄く塗布したものが、使い捨ての交換部品６４となっている。この交換部品６４も、図１５に示すように、防湿性ケース５４に納めて提供する。
【００９１】
実施例２によれば、導光反射板２２も繰り返し再利用することができるので、実施例１の場合よりも表面プラズモンセンサ６１の再利用性が向上する。また、補助基板６２は、内部に反射面２８を形成した導光反射板２２よりも安価に製作することができるので、実施例２では交換部品６４を実施例１の場合よりも安価に提供できる。
【００９２】
また、反射面２８は導光反射板２２の下面に三角柱状の凹部を凹設しておき、その凹部の表面に金属膜を成膜することによって形成してもよい。すなわち、導光板２７の下面に設けた凹部に反射面２８を形成し、透明基板４８を設けることなく導光板２７の下面が導光反射板２２の下面となるようにしてもよい。しかし、実施例２のように導光反射板２２を再利用する場合には、反射面２８を導光反射板２２の内部に封止してあれば、反射面２８が剥がれたり侵されたりしにくくて耐久性が得られる。
【００９３】
なお、偏光素子３０及びコリメータ３１を交換部品に含めるかどうかは測定精度とコストなどを勘案して決めればよい。偏光素子３０及びコリメータ３１を交換部品に含めれば、これらの光学系と反射面２８との位置調整が不要となるが、交換部品の製造工程が増加し、交換部品の製造コストも上昇する。これに対し、交換部品に含めなければ、交換部品の製造工程が簡略になり、交換部品の製造コストも安価になるが、交換部品と投光部２４の間の光学調整が必要となる可能性がある。
【００９４】
図１６は実施例２の変形例を示す断面図である。この変形例では、補助基板６２の金属層２３の上に流路カバー２６を一体に接着させてあり、金属層２３を形成した補助基板６２、抗体３２、マッチングオイル６３及び流路カバー２６を交換部品６４としている。そして、図１７に示すように、補助基板６２と流路カバー２６の間に形成した流路３３内に適当なバッファー等の保湿剤を入れて流路３３の両端を栓５７で塞いで交換部品６４を防湿性ケース５４内に納めている。
【実施例３】
【００９５】
図１８は本発明の実施例３による表面プラズモンセンサ７１を示す断面図であり、図１９は反射面２８の配置している水平面における断面（図１８のＹ−Ｙ線断面）を表わした断面図である。実施例３の表面プラズモンセンサ７１にあっては、透明基板４８の上面と導光板２７の下面との間において反射面２８の下端を通る水平面とほぼ一致するようにしてほぼ全体に、光Ｌを通さない遮光部７２を設けてある。遮光部７２には、反射面２８及び金属層２３で反射した光Ｌが通過する位置に透孔７３が明けられている。遮光部７２は黒色フィルムなどの光吸収性材料が好ましい。この遮光部７２は、図１０（ｂ）又は図１０（ｃ）の工程で、スパッタによって透明基板４８の上面に設けておけばよい。また、遮光部７２に透孔７３を明けるには、透明基板４８の上に遮光部７２を形成する際に部分的スパッタとしたり、全面スパッタ後にエッチングやリフトオフによって透孔７３を明けたりすればよい。投光部２４は、上下方向にのみコリメート化した光を水平面内で扇形に放射するものである。
【００９６】
実施例３によれば、遮光部７２により、測定に必要な光以外の光Ｌが受光素子２５に入射するのを制限できるので、導光反射板２２内で乱反射したノイズ光や迷光などの余分な光が受光素子２５内に入射するのを防ぐことができ、所定角度の反射光のみが受光素子２５内に入射するようにして計測精度を高くできる。
【００９７】
なお、所定角度の反射光が入射する受光セル２５ａから十分に離れた受光セル２５ａに入射する光Ｌは測定精度に影響を与えないので、図２０に示すように、遮光部７２は透孔７３の周囲にのみ設けてあってもよい。
【００９８】
また、遮光部７２を設ける位置は任意の面であってよい。例えば、図２１及び図２２に示すように、導光反射板２２の下面において透孔７３を除く全体に遮光部７２を設け、受光素子２５にノイズ光や迷光が入射するのを阻止してもよい。この遮光部７２は、導光反射板２２の製造工程において、導光反射板２２の下面に部分スパッタ等によって形成すればよい。この場合にも、図２３に示すように、遮光部７２は透孔７３の周囲にのみ設けてもよい。
【００９９】
図２４は実施例３の変形例を示す断面図であり、図２５は図２４のＶ−Ｖ線断面図である。この変形例では、導光反射板２２の上面に光吸収性の遮光部７２を設け、反射面２８で反射した光Ｌが金属層２３で反射する箇所に透孔７３を明けている。かかる変形例によれば、導光反射板２２内のノイズ光や迷光が、金属層２３における反射面２８による反射光の入射箇所以外の箇所で反射して測定に用いられている受光セル２５ａに入射するのを防ぐことができ、表面プラズモンセンサの測定精度を向上させることができる。この遮光部７２は、導光反射板２２の製造工程において、導光反射板２２の上面に部分スパッタ等によって形成すればよい。この場合にも、図２６に示すように、遮光部７２は透孔７３の周囲にのみ設けてもよい。
【実施例４】
【０１００】
図２７は本発明の実施例４による表面プラズモンセンサ８１の構造を示す断面図である。実施例４にあっては、反射面２８で反射した光Ｌが金属層２３に入射する箇所と受光素子２５との間に回折格子からなる分光素子８２を設けている。例えば、図２７に示すように、受光素子２５の上面に分光素子８２を設けてある。よって、導光反射板２２はマッチングオイル３４を挟んで分光素子８２の上に密着している。投光部２４は、上下方向にのみコリメート化した白色光を水平面内で扇形に放射するものである。
【０１０１】
しかして、このような表面プラズモンセンサ８１によれば、投光部２４から白色光を出射し、反射面２８で反射した光Ｌを一定の入射角で金属層２３に入射させる。金属層２３で反射した白色光は分光素子８２に入射して各波長毎に分光され、分光素子８２で分光した各波長の光Ｌはそれぞれ異なる受光セル２５ａで受光される。
【０１０２】
金属層２３で反射した光Ｌは、金属層２３における入射角及び反射角が同じであっても、光Ｌの波長によって光強度の変化（受光セル２５ａによる受光量の変化量）は異なる。例えば、抗原−抗体反応が無い場合には、反射光の黄色成分がプラズモン共鳴によって吸収されて暗くなるが、抗原−抗体反応がある場合には，反射光の緑色成分が暗くなるといった現象が起こる。また、反射光の色（光の周波数）の変化は、抗体の種類によって異なるが、投光部２４から白色光を出射させて反射光を分光素子８２で分光させることにより、そのうちの特定且つ任意の波長の光Ｌを用いて測定を行なうことができ、抗体の種類に応じて最適な波長の測定光を選ぶことができる。すなわち、１つの白色光を金属層２３で反射させることにより、単色光を複数の角度で金属層２３に入射したのと同様の効果を得ることができ、抗体を固定化しておいて光Ｌを入射させる領域（以下、反射面領域ということがある。）の面数を減らすことができる。よって、実施例４の表面プラズモンセンサ８１によれば、反射面数を減らすことができるので、表面プラズモンセンサ８１をさらに小型化することができる。
【実施例５】
【０１０３】
図２８は本発明の実施例５による表面プラズモンセンサ９１の構造を示す断面図である。表面プラズモンセンサにおいては、検査試料液を流すための流路は必ずしも必要ではなく、例えば抗体が固定化している反射面領域に検査試料液をピペットから滴下させることも可能である。従って、以下の実施例においては、特に示す必要のある場合を除き、流路カバー２６を省略する。
【０１０４】
実施例５における投光部２４はコリメータを備えておらず、光源２９及び偏光素子３０によって構成されている。よって投光部２４は、上下方向においても広がった光Ｌを出射している。この投光部２４から出射した光Ｌは、導光反射板２２の側面方向から見た場合には、図２９（ａ）に示すように、わずかに広がっており、導光反射板２２の上面に垂直な方向から見た場合には、例えば図２９（ｂ）に示すように比較的大きく広がっている。あるいは、投光部２４から出射した光Ｌが、導光反射板２２の側面方向から見た場合には、図３０（ａ）に示すように、わずかに広がっており、導光反射板２２の上面に垂直な方向から見た場合には、図３０（ｂ）に示すように各反射面２８に向けて離散的に出射するようになっていてもよい。
【０１０５】
この実施例５においては、導光反射板２２の上面に垂直な面内においても広がった光Ｌを投光部２４から出射させているので、１つの反射面２８によって反射面領域へ広がった光Ｌ、すなわち入射角がある範囲で広がった光Ｌを金属層２３へ入射させることができる。よって、傾斜角の異なる複数の反射面と同じ効果を１つの反射面２８で実現することができ、１つの反射面領域で連続的に変化する入射角の光Ｌによる検出が可能となる。その結果、同様な検査を行なおうとした場合に反射面領域の面数を減少させることができ、表面プラズモンセンサ９１をさらに小型化することができる。
【０１０６】
図３１は実施例５の変形例を示す。この変形例では、実施例１の投光部２４と同様に、投光部２４は、上下方向にのみコリメート化した光を水平面内で扇形に放射するものである。一方、反射面２８は凸面鏡状に湾曲しているので、上記実施例５と同様に、抗体３２の固定化した反射面領域には放射状に広がった光Ｌが入射する。よって、この変形例でも実施例５と同様な作用効果を奏することができ、表面プラズモンセンサを小型化することができる。
【実施例６】
【０１０７】
図３２は実施例６による表面プラズモンセンサ１０１の構造を示す断面図である。この表面プラズモンセンサ１０１では、金属層２３に垂直な面内でもわずかに広がった光Ｌが投光部２４から出射している。一方、反射面２８は凹面鏡状に湾曲している。この反射面２８は、投光部２４から出射した発散光が、反射面２８及び金属層２３で反射した後、或る特定の受光セル２５ａに集光するように設計している。
【０１０８】
よって、この実施例によれば、投光部２４からの光Ｌが拡がりを有している場合であっても、反射面２８で反射光を集光させることにより金属層２３に入射する光Ｌの入射角のばらつきを小さくすることができ、計測精度を向上させることができる。
【０１０９】
また、異なる入射角で或る反射面領域に入射し、そこで反射した光Ｌを特定の受光セル２５ａで受光することができ、或る反射面領域に異なる入射光で入射し、そこで反射した光Ｌの強度の積分値を測定することができる。よって、この実施例でも、同様な検査を行なおうとした場合に反射面領域の面数を減少させることができ、表面プラズモンセンサ９１をさらに小型化することができる。
【実施例７】
【０１１０】
図３３は実施例７による表面プラズモンセンサ１１１の構造を示す断面図である。この表面プラズモンセンサ１１１にあっては、反射面２８の背後に第２の反射面１１２を設けている。第２の反射面１１２は、反射面２８と等しい傾斜角を有しており、反対向きに傾斜している。また、第２の反射面１１２は、投光部２４から出射し反射面２８で反射した光Ｌが金属層２３に入射する入反射点に立てた垂線に関して反射面２８とほぼ対称な位置に配置されている。投光部２４は、上下方向にのみコリメート化した光を水平面内で扇形に放射するものである。
【０１１１】
投光部２４から水平に出射した光Ｌは、反射面２８で反射し、さらに金属層２３で反射した後、第２の反射面１１２で反射して進行方向を再び水平方向に曲げられ、導光反射板２２の投光部２４が配置されている側の端面と反対側の端面に達し、導光反射板２２の端面から外部へ出射する。従って、受光素子２５はこの光Ｌを受光できるように、導光反射板２２の投光部２４を配置した端面と反対側の端面に配置されている。
【０１１２】
実施例７の表面プラズモンセンサ１１１によれば、受光素子２５を導光反射板２２の下面でなく、投光部２４と同じように導光反射板２２の端面に配置することができるので、表面プラズモンセンサ１１１をさらに薄型化できる。また、受光素子２５を導光反射板２２の端面に配置した結果、受光素子２５として、２次元受光素子である高価なＣＣＤではなく、フォトダイオードアレーのような１次元受光素子を用いることができ、表面プラズモンセンサ１１１を安価にできる。
【０１１３】
図３４は実施例７の変形例による表面プラズモンセンサを説明する断面図である。この変形例では、反射面２８の上端と第２の反射面１１２の上端との間に第３の反射面１１３を形成し、第３の反射面１１３によって反射面２８と第２の反射面１１２とを繋いでいる。このような変形例によれば、反射面２８と第２の反射面１１２とが第３の反射面１１３によってつながっているので、導光反射板２２の製造工程において反射面２８や第２の反射面１１２を形成する際、反射面の作製を容易にすることができる。
【実施例８】
【０１１４】
図３５は実施例１の場合における反射面２８での入反射点Ａ、金属層２３での入反射点Ｂ及び受光素子２５への入射点Ｃを示す模式図である。投光部２４から出射した光Ｌは放射状に広がっており、導光反射板２２の上面に垂直な方向から見ると、反射面２８で反射する前後においても光Ｌは直進しているので、実施例１のような構造では、表面プラズモンセンサ２１の面積が大きくなって小型化に限度がある。
【０１１５】
そこで、実施例８による表面プラズモンセンサ１２１では、さらに小型化を図るための方法を提案している。図３６は本発明の実施例８による表面プラズモンセンサ１２１における反射面２８での入反射点Ａ、金属層２３での入反射点Ｂ及び受光素子２５への入射点Ｃを示す模式図である。実施例８の表面プラズモンセンサ１２１では、導光反射板２２の上面に垂直な方向から見て、反射面２８で反射した光Ｌの方向を曲げ、金属層２３での反射点及び受光素子２５への入射点が中央部に集まるようにしている。
【０１１６】
よって、このような表面プラズモンセンサ１２１によれば、表面プラズモンセンサ１２１の幅を狭くしてより一層表面プラズモンセンサ１２１の小型化を図ることができる。
【０１１７】
反射面２８で反射する光Ｌの方向を変化させるためには、反射面２８の向きを変化させればよい。図３７はこのような反射面２８及び凸部５０の平面形状と両側の端面の形状を表わしている。図３７の反射面２８では、反射面２８の高さＨは一定となっているが、反射面２８の幅方向に沿って反射面２８の傾斜角が変化している。そのため、図３７に示すように反射面２８で反射して光Ｌは、平面視でも屈曲するように曲げられる。このような構造によれば、反射面２８の傾斜角が反射面２８の幅方向に沿って変化するので、１つの反射面２８により異なる傾斜角で光Ｌを反射させることができ、表面プラズモンセンサ１２１を小型化することができる。
【０１１８】
図３８は別な反射面２８及び凸部５０の平面形状と両側の端面の形状を表わしている。図３８の凸部５０では、任意の垂直断面形状が二等辺三角形となっているが、反射面２８の幅方向に沿って反射面２８及び凸部５０の高さが変化しており、一方の端面では高さがＨ１で、他方の端面では高さがＨ２（＞Ｈ１）となっている。そのため、図３８に示すように反射面２８で反射して光Ｌは、平面視でも屈曲するように曲げられる。このような構造でも、反射面２８の傾斜角が反射面２８の幅方向に沿って変化するので、１つの反射面２８により異なる傾斜角で光Ｌを反射させることができ、表面プラズモンセンサ１２１を小型化できる。
【０１１９】
さらに、図３９に示すように、反射面２８及び凸部５０を湾曲させれば、投光部２４からの出射光が拡散している場合でも、反射面２８で反射した光Ｌの方向を曲げると共に反射光を集光させることができる。
【実施例９】
【０１２０】
図４０に示すものは本発明の実施例９による表面プラズモンセンサ１３１の模式図である。この実施例９も、実施例７（図３３）と同様に、水平方向から投光部２４の光Ｌを反射面２８に入射させ、反射面２８で反射した光Ｌを金属層２３に入射させ、金属層２３で反射した光Ｌを第２の反射面１１２に入射させ、第２の反射面１１２で水平方向へ反射した光Ｌを導光反射板２２の端面に設置した受光素子２５で受光するようにしている。図４０において、点Ａは反射面２８における光Ｌの入反射点を示し、点Ｂは金属層２３における光Ｌの入反射点を示し、点Ａ´は第２の反射面１１２における光Ｌの入反射点を示す。
【０１２１】
さらに、実施例９の表面プラズモンセンサ１３１では、導光反射板２２の上面に垂直な方向から見たとき、導光反射板２２及び第２の反射面１１２で反射した光Ｌの方向がそれぞれ入射光の方向に対して９０度の角度で曲がるようにしているので、投光部２４と受光素子２５を導光反射板２２の同じ端面に並べて配置することができ、表面プラズモンセンサ１３１の組立が容易になる。また、実施例７の表面プラズモンセンサ１１１に比べて長さを短くすることができ、表面プラズモンセンサ１３１を小型化できる。
【実施例１０】
【０１２２】
図４１は本発明の実施例１０による表面プラズモンセンサ１４１を示す模式図である。この表面プラズモンセンサ１４１においては、各反射面２８で反射した光Ｌの金属層２３における各入反射点Ｂが一直線上に並ぶように、投光部２４及び各反射面２８を配置している。そして、流路カバー２６には、金属層２３における光Ｌの入反射点Ｂを通過するように細い流路３３を形成している。
【０１２３】
実施例１においては、金属層２３の上面全体に流路３３を形成しているので、流路３３の断面積が大きくなり、多量の検査試料液を流路３３に流さねばならない。また、任意に配置した光Ｌの入反射点Ｂを細い流路で結ぼうとすれば、流路が曲線状になったり、蛇行したりして複雑な形状となる恐れがあり、検査試料液の送液制御が難しくなる。
【０１２４】
これに対し、実施例１０の表面プラズモンセンサ１４１では、光Ｌの入反射点Ｂが直線状に並んでいるので、流路３３を狭くできて少量の検査試料液による測定も可能になる。また、検査試料液を流す流路３３を直線状にできるので、検査試料液の送液制御も容易になる。
【０１２５】
また、図４２に示すように、複数台の表面プラズモンセンサ１４１を同一平面上に並べ、各表面プラズモンセンサ１４１の流路３３を直線状に接続し、あるいはそれらの流路３３を平行に並べて分岐した流路に接続すれば、表面プラズモンセンサ１４１をアレイ化することができ、同一の検査試料液を表面プラズモンセンサ１４１毎の異なる抗体を用いて一度に計測することができる。
【実施例１１】
【０１２６】
図４３は本発明の実施例１１による表面プラズモンセンサ１５１を示す模式図である。この表面プラズモンセンサ１５１においては、受光素子２５への光Ｌの入射点Ｃが一直線上に並び、かつ、ほぼ等間隔となるように、投光部２４及び各反射面２８等を配置している。具体的には、受光素子２５への光Ｌの入射点Ｃが一直線上に、かつ、ほぼ等間隔に並ぶように、各反射面２８の位置と傾斜角を調整し、また反射面２８による反射光の方向（反射面２８の向き）を調整している。そして、各入射点Ｃに受光セル２５ａ（フォトダイオード）が位置するようにして１次元のフォトダイオードアレイを設けている。
【０１２７】
このような表面プラズモンセンサ１５１によれば、受光素子２５としてＣＣＤに代えてフォトダイオードアレイのような安価な１次元受光素子を用いることができる。
【０１２８】
なお、図１４に示した表面プラズモンセンサ１４１でも受光素子２５における光Ｌの入射点Ｃが一直線状に並んでいるので、受光素子２５としてフォトダイオードアレイのような安価な１次元受光素子を用いてもよい。また、図４３の表面プラズモンセンサ１５１では、金属層２３での光Ｌの入反射点Ｂが一直線状に並んでいないので、湾曲した細い流路によって各入反射点Ｂを結んでもよいが、図４３に想像線で表わしたように、すべての光Ｌの入反射点Ｂを含む、できるだけ幅の狭い直線状の流路３３によって各光Ｌの入反射点Ｂを結んでもよい。
【実施例１２】
【０１２９】
図４４は本発明の実施例１２による表面プラズモンセンサ１６１を示す模式図である。この表面プラズモンセンサ１６１にあっては、導光反射板２２の端面に複数個の投光部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃを設けている。この投光部２４からは導光反射板２２の上面に垂直な平面内でも水平面内でも平行光化した細い光Ｌが出射している。そして、各投光部２４から出射し、異なる反射面２８で反射し、金属層２３の異なる位置において異なる反射角で反射したそれぞれの光Ｌが１つの入射点Ｃに入射するように、反射面２８の位置や傾斜角、向きなどを調整している。この入射点Ｃには、１個のフォトダイオードなどの安価な受光素子２５を設置している。
【０１３０】
また、各光路の光Ｌで異なる測定を行えるよう、各反射面２８がいずれも互いに異なる傾斜角を有しているか、あるいは、金属層２３における光Ｌの入反射点Ｂに異なる種類の抗体を固定化している。
【０１３１】
しかして、この表面プラズモンセンサ１６１にあっては、複数個の投光部を２４Ａ→２４Ｂ→２４Ｃというように１つずつ順次点灯して同一の受光素子２５で受光する。かかる実施例によれば、受光素子２５として１つの素子（フォトダイオードなど）を用いることができるので、受光素子２５のコストが安価になると共に、同一の素子を用いるため受光素子２５の測定バラツキや誤差が生じないという利点がある。
【実施例１３】
【０１３２】
図４５は本発明の実施例１３による表面プラズモンセンサ１７１の構造を示す断面図、図４６は表面プラズモンセンサ１７１の模式図である。この表面プラズモンセンサ１７１の投光部２４は、光源２９、錐状反射板１７２、偏光素子３０及び光吸収性の遮光板１７３によって構成しており、導光反射板２２の中央部に配置している。光源２９は上方へ向けて光Ｌ（平行光）を出射するように配置しており、光源２９の上には下面が反射面となった円錐状又は多角錐状の錐状反射板１７２が設置している。偏光素子３０は錐状反射板１７２の周囲を囲むように円筒状又は多角形筒状に形成しており、偏光素子３０の外周面に設けられた遮光板１７３には水平方向に延びたスリット又は微小なホールが開口している。従って、光源２９から光Ｌを上方へ向けて出射させると、光源２９から出射した光Ｌは錐状反射板１７２の反射面で反射して外周方向へ拡がり、水平方向又は垂直方向の直線偏光だけが偏光素子３０を透過する。さらに、遮光板１７３のスリット又はホールを通過することにより、導光反射板２２内には垂直方向にはほとんど拡がりのないコリメート光が全方位へ向けて、あるいは反射面２８の配置している方向へ向けて出射する。
【０１３３】
導光反射板２２は、複数の反射面２８を形成した導光板２７の上下両面をそれぞれ補助基板１７４（保護層）及び透明基板４８によって挟んだ構造を有しており、導光板２７、補助基板１７４及び透明基板４８はいずれも透明で、等しい屈折率を有している。導光反射板２２内には、光Ｌが出射する水平面とほぼ同じ高さにおいて適宜配置で複数の反射面２８が設けられている。ただし、各反射面２８は光Ｌの放射方向で互いに重なり合わないように配置している。
【０１３４】
導光反射板２２の上面にはＡｕやＡｇからなる金属層２３が形成されており、反射面２８で反射した光Ｌが入射する領域にはそれぞれ抗体３２を固定化している。
【０１３５】
また、導光反射板２２の下面はマッチングオイル３４を挟んで受光素子２５の上面に密着させている。受光素子２５はＣＣＤ等の２次元受光素子によって形成されている。
【０１３６】
しかして、この表面プラズモンセンサ１７１にあっても、投光部２４から出射して反射面２８で反射した光Ｌは、抗体３２の固定した反射面領域でさらに反射し、受光素子２５に入射して光Ｌの強度又はその変化を計測する。なお、図４６においても、Ａは反射面２８における光Ｌの入反射点を示し、Ｂは金属層２３における光Ｌの入反射点を示し、Ｃは受光素子２５における光Ｌの入射点を示している。
【０１３７】
かかる構造によれば、投光部２４を中心として反射面２８等を放射状に配置することができるので、導光反射板２２における無駄な領域が少なくなり、１個の投光部２４に対して多くの反射面領域を設置でき、より多くの抗原−抗体反応を検出できる。
【０１３８】
つぎに、表面プラズモンセンサ１７１の製造方法を説明する。図４７（ａ）〜図４７（ｅ）は表面プラズモンセンサ１７１の製造工程の一例を示す工程図である。まず、透明基板４８の上に紫外線硬化樹脂を供給し、これをスタンパ（図示せず）で押圧して紫外線硬化させる。これにより、図４７（ａ）に示すように、錐状反射板１７２及び反射面２８を形成するためのパターン面を有する導光板２７を成形する。
【０１３９】
ついで、図４７（ｂ）に示すように、導光板２７の表面の錐状反射板１７２及び反射面２８を形成するためのパターン面にそれぞれ金属膜を蒸着させて錐状反射板１７２及び反射面２８を形成する。
【０１４０】
さらに、図４７（ｃ）に示すように、錐状反射板１７２の外周に円筒状又は多角形状の偏光素子３０及び遮光板１７３を設けた後、図４７（ｄ）に示すように、導光板２７の上に補助基板１７４を積層する。なお、錐状反射板１７２と補助基板１７４との間の空間及び反射面２８と補助基板１７４との間の空間は、そのままでもよく、導光板２７及び補助基板１７４と屈折率の等しい透明樹脂を充填して錐状反射板１７２や反射面２８を封止するようにしてもよい。
【０１４１】
この後、図４７（ｅ）に示すように、補助基板１７４の上面に金属層２３を形成し、透明基板４８の中央部下面に２９を取り付ける。こうして作製した図４７（ｅ）の部品は、下面に薄くマッチングオイル３４を塗布して表面プラズモンセンサ１７１の交換部品となるものである。
【０１４２】
さらに、この交換部品の下面をマッチングオイル３４を挟んで受光素子２５の上に設置することにより表面プラズモンセンサ１７１が作製する。このような製造方法によれば、工程数を削減し、反射面２８等のアライメント作業を不要にすることができ、高精度に製作することができる。
【０１４３】
図４８は実施例１３の円板形をした表面プラズモンセンサ１７１の変形例を示す断面図である。この変形例では、投光部２４から遮光板１７３を除いている。従って、投光部２４から出射した光Ｌは、導光反射板２２の上面に垂直な面内でも拡がり、反射面２８で反射した光Ｌは発散しながら、金属層２３の反射面領域に入射し、そこで反射した光Ｌは反射面領域での反射角に応じて異なる受光セル２５ａで受光する。また、この実施例の導光反射板２２では、反射面２８を有する導光板２７を、透明基板４８の下面に設けている。
【０１４４】
よって、このような変形例によれば、投光部２４からの発散光を利用しているので、金属層２３における１箇所の反射面領域で異なる反射角の光Ｌを計測することができ、反射面領域の面数を減らすことができる。
【０１４５】
図４９（ａ）〜図４９（ｄ）は、上記変形例による表面プラズモンセンサの製造工程を説明する工程図である。この工程では、図４９（ａ）に示すように、まず透明基板４８の下面にスタンパによって反射面２８を形成するための凸部５０を形成すると共に、その下面中央部に投光部２４を取付けるための凹所１７５を形成する。
【０１４６】
ついで、図４９（ｂ）に示すように、凹所１７５内に投光部２４を嵌め込んで取り付ける。投光部２４は、円柱状又は多角形柱状をした透明樹脂ブロック１７６の上面に円錐状又は多角錐状をした錐状反射板１７２を設け、透明樹脂ブロック１７６の下面に光源２９を取り付け、透明樹脂ブロック１７６の外周面に偏光素子３０を設けたものであり、予め別工程により製作している。
【０１４７】
つぎに、図４９（ｃ）に示すように、凸部５０の傾斜面に蒸着等によって金属膜を形成することによって反射面２８を形成する。
【０１４８】
この後、図４９（ｄ）に示すように、透明基板４８の上面にＡｕやＡｇ等の金属からなる金属層２３を形成し、透明基板４８の下面に透明樹脂によって導光板２７を形成して反射面２８を導光板２７と凸部５０との間に封止する。
【実施例１４】
【０１４９】
図５０は本発明の実施例１４による表面プラズモンセンサ１８１を示す概略斜視図である。この表面プラズモンセンサ１８１は、実施例１３で説明したような、金属層２３を形成した導光反射板２２をモータ等を用いた回転駆動装置（図示せず）で回転させるようにしたものである。受光素子２５はフォトダイオードアレイ等の１次元受光素子であって、導光反射板２２の下面にその半径方向に沿って静止状態で配置している。ここで用いられている投光部２４は、金属層２３に垂直な面内では放射状に広がった光が出射するが、金属層２３と平行な面内ではほとんど拡がりのない光が出射する。
【０１５０】
しかして、この表面プラズモンセンサ１８１によれば、金属層２３の上に抗体３２を固定化した導光反射板２２を回転させながら測定を行なう。受光素子２５の真上から出射した光Ｌだけが受光素子２５で受光するが、導光反射板２２の下面全体から測定用の光Ｌが出射しているので、導光反射板２２が１回転することによって金属層２３の全面で測定が行なわれる。
【０１５１】
なお、受光素子２５の上には受光素子２５の真上から出射する光Ｌ（偏光光）のみを透過させる向きに偏光素子１８２を配置している。受光素子２５の真上以外から出射している光Ｌは、偏光素子１８２と偏光方向が一致しないので、偏光素子１８２を透過して受光素子２５に受光しにくくなり、偏光素子１８２の測定精度を向上させることができる。
【０１５２】
このような実施例によれば、受光素子２５を金属層２３の全面に対応して設ける必要がないので、受光素子２５を安価にすることができる。さらに、各方位での測定を同一の受光素子２５や偏光素子１８２が行なうことができるので、測定のばらつきを軽減できる。
【０１５３】
図５１は実施例１４の変形例を示す断面図である。この変形例では、導光反射板２２の下面の中央部に光吸収性の材料から成る遮光板１８４を設け、遮光板１８４に放射状にスリット１８５を明けている。また、導光反射板２２内の中央部にはミラー１８３を設けている。そして、回転している導光反射板２２に対して、投光部２４により斜め下方から光Ｌを出射させるようにしている。
【０１５４】
しかして、投光部２４により斜め下方から光Ｌが出射すると、光Ｌはスリット１８５を通過して導光反射板２２内に入光し、ミラー１８３で反射した後に反射面２８に入射する。この後は、実施例１４の場合と同様に、反射面２８で反射した光Ｌが金属層２３の反射面領域に入射し、反射面領域で反射した光Ｌが偏光素子１８２を通過して受光素子２５で受光される。そして、金属層２３を形成した導光反射板２２が回転しているため、各反射面領域における測定が順次行なわれる。
【０１５５】
このような変形例によれば、実施例１４のように投光部２４から出射した光が全方位へ広げられず、前方へのみ出射するので、投光部２４の中央部のより強度の強い光Ｌを有効に利用できる。なお、図５１に示すように、投光部２４から出射する光Ｌを若干発散させておけば、１つの反射面２８で反射した光Ｌにより反射面領域での反射角度が異なる測定を一度に行なうことができる。また、透明基板４８の下面において光Ｌが全反射するのを防ぐため、透明基板４８の下面には透明基板４８よりも屈折率の小さなマッチングオイルを塗布している。
【実施例１５】
【０１５６】
図５２は本発明の実施例１５による表面プラズモンセンサ１９１を示す断面図である。この表面プラズモンセンサ１９１にあっては、反射面２８の後方に三角プリズム状をした偏向部１９２を設けている。偏向部１９２は導光板２７及び透明基板４８よりも屈折率の小さな透明樹脂で形成している。各偏向部１９２はその前方に位置する反射面２８で反射した光Ｌが金属層２３で反射した後、偏向部１９２を通過するように配置しており、かつ、偏向部１９２を通過した後の光Ｌが偏向部１９２を通過する前の光Ｌよりも受光素子２５の上面に立てた垂線となす角度が小さくなるように形成している。投光部２４は、上下方向にのみコリメート化した光を水平面内で扇形に放射するものである。
【０１５７】
従って、実施例１５の表面プラズモンセンサ１９１によれば、偏向部１９２の働きによって受光素子２５に入射する光Ｌの入射角を小さくできるので、導光反射板２２と受光素子２５との間にマッチングオイルが無くても導光反射板２２の下面で光Ｌが全反射するのを防止することができる。よって、このような実施例によれば、取り扱いの不便なマッチングオイルを導光反射板２２の下面に塗布する手間を省ける。
【０１５８】
図５３（ａ）〜図５３（ｄ）及び図５４（ａ）〜図５４（ｄ）は実施例１５における導光反射板２２の製造工程の一例を示す工程図である。この製造工程は、図９及び図１０において説明したものとほぼ同様であるが、この実施例では、図５３（ｂ）の工程で凸部５０の模型４４と共に偏向部１９２の模型１９３を形成しているので、図５３（ｄ）では、スタンパ４６の下面に凸部を成形するための凹部４７と共に偏向部１９２を成形するための凹部１９４が形成する。
【０１５９】
また、図５４（ａ）においては、透明基板４８や導光板２７よりも屈折率の小さな紫外線硬化樹脂４９を用いているので、図５４（ｂ）〜図５４（ｄ）の工程によって導光反射板２２内には導光板２７よりも屈折率の小さな偏向部１９２が形成される。
【０１６０】
図５５は実施例１５の変形例を示す断面図である。この変形例では、透明基板４８の下面に断面が台形状をした凹部（空気層）によって偏向部１９２を形成している。投光部２４は、上下方向にのみコリメート化した光を水平面内で扇形に放射するものである。
【０１６１】
図５６は実施例１５の別な変形例を示す断面図である。この変形例では、図４８に示した表面プラズモンセンサに偏向部１９２を設けることによってマッチングオイルを不要にしたものである。ただし、この変形例では、偏向部１９２は導光板２７よりも屈折率の高い透明樹脂によって形成している。投光部２４は、上下方向に拡がりを持った光を水平面内で全方位へ放射するものである。
【０１６２】
また、この変形例又は図４８の実施例のように投光部２４から出射する光が発散している場合、金属層２３で反射した光の広がりが大きくなるが、この場合断面が三角プリズム状をした１つの偏向部１９２で全体の光の方向を曲げようとすれば偏向部１９２が厚くなり、ひいては表面プラズモンセンサの厚みが大きくなる。そのため、この変形例では、三角プリズム状の偏向部１９２を複数個並べることによって偏向部１９２が厚くなるのを防いでいる。
【０１６３】
また、図５７（ａ）〜図５７（ｅ）は、図５６の変形例による表面プラズモンセンサを製造する工程を示す工程図である。この製造工程は、図４７に示したものとほぼ同様であるが、図５７（ａ）の工程において透明基板４８の上面に導光板２７を成形する際、導光板２７に偏向部１９２を形成するための窪み１９５を形成しておき、図５７（ｄ）の工程で、この窪み１９５内に透明基板４８及び導光板２７よりも屈折率の高い透明樹脂を充填して偏向部１９２を形成している。
【０１６４】
図５８（ａ）〜図５８（ｄ）は、図５６の変形例による表面プラズモンセンサを製造する別な工程を示す工程図である。この製造工程は、図４９に示したものとほぼ同様であるが、図５８（ａ）の工程において、透明基板４８や導光板２７、補助基板１７４よりも屈折率の大きな透明樹脂によって補助基板１７４の下面に凸部５０と共に偏向部１９２を成形している。また、導光板２７と透明基板４８は一工程により同時に成形している。
【０１６５】
図５９は実施例１５のさらに別な変形例を示す断面図である。この変形例では、図５１に示した表面プラズモンセンサに、導光板２７よりも屈折率の小さな透明樹脂又は空洞によって三角プリズム状の偏向部１９２を複数設けたものである。この変形例でも、光Ｌの通過する領域全体に偏向部１９２を設けているが、偏向部１９２を複数個に分割することによって導光反射板２２の厚みが厚くならないようにしている。投光部２４は、金属層２３に垂直な面内では放射状に広がった光が出射するが、金属層２３と平行な面内ではほとんど拡がりのない光が出射する。
【実施例１６】
【０１６６】
図６０は本発明にかかるフロー型分析装置２０１を示す外観斜視図である。このフロー型分析装置２０１では、ケーシング２０２の上部に本発明の表面プラズモンセンサ２０３が組み込まれており、ケーシング２０２の下部に乾電池等の電源２０４を備え、電源２０４の上には、分析処理を開始させるための操作スイッチ２０５を有している。また、操作スイッチ２０５の上には、操作方法のガイドや分析処理の進み具合、分析結果などを表示させるための液晶表示部２０６が設けられている。さらに、このフロー型分析装置２０１は小型プリンタを内蔵しており、側面の印刷スイッチ２０７を押すとその横の印刷結果出力口２０８から分析結果等がプリントアウトされる。
【０１６７】
図６１は上記フロー型分析装置２０１に組み込まれている表面プラズモンセンサ２０３の構造を示す分解斜視図である。この表面プラズモンセンサ２０３は、センサ本体２１４の上に交換部品６４を着脱自在にセットできるようになっており、ケーシング２０２内にはセンサ本体２１４だけを固定している。
【０１６８】
交換部品６４は、表面に金属層２３を形成した補助基板６２の上に流路カバー２６を重ね合わせた構造となっている。流路カバー２６には試料液を注入するための試料液供給口２０９が開口しており、補助基板６２には検査済の試料液を排出するための試料液排出口２１３が開口している。補助基板６２と流路カバー２６の間には、供給管２１０（試料液供給路）、流路３３、排出管２１２（試料液供給路）を形成しており、供給管２１０の一端は試料液供給口２０９に連通している。供給管２１０の他端は複数本の流路３３に分岐しており、複数本の流路３３の他端は再び１本にまとまって排出管２１２につながっており、排出管２１２の他端は試料液排出口２１３に連通している。各流路３３が通過する位置にはそれぞれ抗体３２を位置決め保持する抗体保持部２１１が配列されており、抗体保持部２１１には流路３３が連通し、上流側の流路３３から抗体保持部２１１内に入った試料液は抗体保持部２１１に広がった後、下流側の流路３３から排出される。
【０１６９】
センサ本体２１４には、投光部２４、導光反射板２２及び受光素子２５等を納めており、また、フロー型分析装置２０１を制御するためのコントローラ２１６を設けている。さらに、センサ本体２１４には、試料供給路及び流路３３に試料液を強制的に流すためのポンプ２１５と、検査後の試料液を回収するための回収タンク２１７（図６２参照）を設けている。交換部品６４は、流路３３及び抗体保持部２１１の設けられている領域が薄いマッチングオイルの層を挟んで導光反射板２２の上に重なるようにして、また、試料液排出口２１３がポンプ２１５に接続するようにして、センサ本体２１４の上にセットされる。
【０１７０】
図６２はフロー型分析装置２０１の働きを説明するための模式図である。コントローラ２１６は、投光部ドライバ回路２１８とポンプ駆動回路２１９とデータ記憶部２２０と分析回路２２１を備えており、投光部ドライバ回路２１８は投光部２４を制御しており、２１９ポンプ駆動回路２１９はポンプ２１５を制御しており、データ記憶部２２０は受光素子２５からの測定データを取り込んで記憶している。
【０１７１】
しかして、試料液供給口２０９から検査対象となる試料液を注入し、ポンプ２１５を駆動すると、試料液供給口２０９から注入した試料液はポンプ２１５で吸引して一定流量で流れ、供給管２１０から流路３３に供給した試料液は各流路３３に分岐して流れる。このとき抗体保持部２１１に固定化している抗体に特異的に結合する抗原が試料液に含まれていると、当該抗原が抗体に結合する。そして、流路３３を通過した試料液は排出管２１２を通って試料液排出口２１３から排出し、センサ本体２１４内のポンプ２１５を通って回収タンク２１７内に排出する。このとき、コントローラ２１６は、投光部ドライバ回路２１８によって投光部２４を点灯させて導光反射板２２へ光を出射させ、受光素子２５の各受光セル２５ａからの光強度を取り込んでデータ記憶部２２０に記憶する。
【０１７２】
分析回路２２１は、データ記憶部２２０に記憶した測定データに基づいて抗原等の測定対象物の有無や測定対象物の結合量、その結合量の時間変化などを判定又は演算し、その結果を液晶表示部２０６に出力する。また、印刷スイッチ２０７を押すと、測定結果がプリンタ２２２から出力し、印刷結果出力口２０８から印刷した用紙が送り出する。測定が終了した後は、交換部品６４はセンサ本体２１４から剥がして廃棄する。
【実施例１７】
【０１７３】
図６３は本発明にかかる指紋認証装置２３１を示す概略図である。この指紋認証装置２３１は、ＣＣＤやフォトダイオードアレイ等の２次元受光素子からなる受光素子２５の上面に導光反射板２２を重ねたものであり、導光反射板２２の上面が指紋採取面２３２となっている。導光反射板２２の内部には、指紋採取面２３２に垂直な方向から見て市松模様を成すようにして微細な反射面２８が多数配置しており、反射面２８と反射面２８の間は光Ｌの通過する開口となっている。反射面２８の傾斜角はいずれも等しくなっている。また、投光部２４は、上下方向にのみコリメート化した光を水平面内で扇形に放射するものであり（図５又は図６参照）、光の出射面が反射面２８の設けられている高さと一致するように配置されている。
【０１７４】
また、この指紋認証装置２３１のように反射面２８を比較的緻密に配置した場合には、投光部２４側に位置する反射面２８によって光Ｌが遮られて後方の反射面２８に光が届きにくくなる。そのため、この指紋認証装置２３１では、図６４に示すように、導光板２７内に空洞を形成することによって光誘導用反射面２３３、２３４などを形成してあり、光誘導用反射面２３３、２３４で光Ｌを反射することによって投光部２４側に位置する反射面２８を迂回させ、後方の反射面２８に正面方向から光Ｌが入射するようにしている。
【０１７５】
しかして、指紋認証装置２３１により指紋認識を行なう場合には、図６３に示すように、指紋認証装置２３１の指紋採取面２３２に指先２３５を置いて指の腹を密着させる。この状態で投光部２４から光を出射させると、反射面２８で反射した光は指紋採取面２３２に入射する。ここで、光の入射点で指紋採取面２３２に指紋の凸条２３６が密着している場合には、ここに入射した光Ｌは反射し、受光素子２５で受光する。また、光の入射点で指紋採取面２３２に指紋の凹条２３７が位置している場合には、ここに入射した光は指紋採取面２３２を透過して凹条２３７内に入り、そこで散乱して吸収する。そのため凹条２３７の位置では、光Ｌは受光素子２５へ向けてほとんど反射しない。よって、受光素子２５では、指紋の凹凸のパターンに応じて受光量が変化し、受光量の大小のパターンによって指紋のパターンを詳細に取得する。
【０１７６】
この受光量パターンは、判定装置（図示せず）へ送られ、判定装置は、その指紋が予め登録している指紋と一致するか否かを判定する。
【０１７７】
このような指紋認証装置２３１によれば、少ない光源２９によって指紋を照明でき、薄くて部品数の少ない指紋認証装置２３１を提供することができる。
【０１７８】
なお、実施例８で述べたように、反射面で反射した光の方向（反射方向）は、反射面の形状によって比較的自由に調整することができるので、図６４に示した２つの光誘導用反射面２３３、２３４のうち、光誘導用反射面２３４は省くことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】図１は、従来例の表面プラズモンセンサの構造を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１による表面プラズモンセンサの分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１による表面プラズモンセンサの構造を示す断面図である。
【図４】図４は、図３のＸ−Ｘ線断面図である。
【図５】図５（ａ）は、実施例１の投光部から出射する光を側面方向から見た様子を示す図、図５（ｂ）は、実施例１の投光部から出射する光を上方から見た様子を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、実施例１の別な投光部から出射する光を側面方向から見た様子を示す図、図６（ｂ）は、実施例１の別な投光部から出射する光を上方から見た様子を示す図である。
【図７】図７は、反射面の傾斜角αと金属層に入射する光の入射角θとの関係を表わした図である。
【図８】図８は、一般的な表面プラズモンセンサの測定原理を説明する図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｄ）は、２Ｐ（Photo-Polymerization）法により量産用のスタンパを製造する工程を説明する工程図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、図９の工程で作製したスタンパを用いて導光反射板を量産する工程を説明する工程図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｅ）は、エンボス法を用いて導光反射板を製造する工程を示す工程図である。
【図１２】図１２は、防湿性ケースに封入した実施例１の表面プラズモンセンサの交換部品を示す断面図である。
【図１３】図１３は、防湿性ケースに封入した実施例１の表面プラズモンセンサの別な交換部品を示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例２による表面プラズモンセンサの構造を示す分解した状態での断面図である。
【図１５】図１５は、防湿性ケースに封入した実施例２の表面プラズモンセンサの交換部品を示す断面図である。
【図１６】図１６は、実施例２の変形例を示す一部分解した状態での断面図である。
【図１７】図１７は、防湿性ケースに封入した実施例２の変形例の交換部品を示す断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施例３による表面プラズモンセンサを示す断面図である。
【図１９】図１９は、図１８のＹ−Ｙ線断面図である。
【図２０】図２０は、実施例３の変形例の、図１８のＹ−Ｙ線断面に相当する断面の断面図である。
【図２１】図２１は、実施例３の別な変形例を示す断面図である。
【図２２】図２２は、図２１のＺ−Ｚ線断面図である。
【図２３】図２３は、実施例３のさらに別な変形例の、図２１のＺ−Ｚ線断面に相当する断面の断面図である。
【図２４】図２４は、実施例３のさらに別な変形例を示す断面図である。
【図２５】図２５は、図２４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図２６】図２６は、実施例３のさらに別な変形例の、図２４のＶ−Ｖ線断面に相当する断面の断面図である。
【図２７】図２７は、本発明の実施例４による表面プラズモンセンサの構造を示す断面図である。
【図２８】図２８は、本発明の実施例５による表面プラズモンセンサの構造を示す断面図である。
【図２９】図２９（ａ）は、実施例５の投光部から出射する光を側面方向から見た様子を示す図、図２９（ｂ）は、実施例５の投光部から出射する光を上方から見た様子を示す図である。
【図３０】図３０（ａ）は、実施例５の別な投光部から出射する光を側面方向から見た様子を示す図、図３０（ｂ）は、実施例５の別な投光部から出射する光を上方から見た様子を示す図である。
【図３１】図３１は、実施例５の変形例による表面プラズモンセンサの構造を示す断面図である。
【図３２】図３２は、実施例６による表面プラズモンセンサの構造を示す断面図である。
【図３３】図３３は、実施例７による表面プラズモンセンサの構造を示す断面図である。
【図３４】図３４は、実施例７の変形例による表面プラズモンセンサを説明する断面図である。
【図３５】図３５は、実施例１の場合における反射面での入反射点Ａ、金属層での入反射点Ｂ及び受光素子への入射点Ｃを示す模式図である。
【図３６】図３６は、本発明の実施例８による表面プラズモンセンサにおける反射面での入反射点Ａ、金属層での入反射点Ｂ及び受光素子への入射点Ｃを示す模式図である。
【図３７】図３７は、反射光の向きを変えるための反射面及び凸部の平面形状と両側の端面の形状を表わした図である。
【図３８】図３８は、反射光の向きを変えるための別な反射面及び凸部の平面形状と両側の端面の形状を表わした図である。
【図３９】図３９は、反射光の向きを変えるためのさらに別な反射面及び凸部の平面形状と両側の端面の形状を表わした図である。
【図４０】図４０は、本発明の実施例９による表面プラズモンセンサを示す模式図である。
【図４１】図４１は、本発明の実施例１０による表面プラズモンセンサを示す模式図である。
【図４２】図４２は、本発明の実施例１０の変形例を示す模式図である。
【図４３】図４３は、本発明の実施例１１による表面プラズモンセンサを示す模式図である。
【図４４】図４４は、本発明の実施例１２による表面プラズモンセンサを示す模式図である。
【図４５】図４５は、本発明の実施例１３による表面プラズモンセンサの構造を示す断面図である。
【図４６】図４６は、本発明の実施例１３による表面プラズモンセンサの模式図である。
【図４７】図４７（ａ）〜図４７（ｅ）は、実施例１３の表面プラズモンセンサの製造工程の一例を示す工程図である。
【図４８】図４８は、実施例１３の変形例による表面プラズモンセンサを示す断面図である。
【図４９】図４９（ａ）〜図４９（ｄ）は、実施例１３の変形例による表面プラズモンセンサの製造工程を説明する工程図である。
【図５０】図５０は、本発明の実施例１４による表面プラズモンセンサを示す概略斜視図である。
【図５１】図５１は、実施例１４の変形例を示す断面図である。
【図５２】図５２は、本発明の実施例１５による表面プラズモンセンサを示す断面図である。
【図５３】図５３（ａ）〜図５３（ｄ）は、実施例１５におけるスタンパの製造工程を示す工程図である。
【図５４】図５４（ａ）〜図５４（ｄ）は、図５３で製作したスタンパを用いて実施例１５の導光反射板を製造する工程を示す工程図である。
【図５５】図５５は、実施例１５の変形例を示す断面図である。
【図５６】図５６は、実施例１５の別な変形例を示す断面図である。
【図５７】図５７（ａ）〜図５７（ｅ）は、実施例１５の別な変形例による表面プラズモンセンサを製造する工程を示す工程図である。
【図５８】図５８（ａ）〜図５８（ｄ）は、実施例１５の別な変形例による表面プラズモンセンサを製造する別な工程を示す工程図である。
【図５９】図５９は、実施例１５のさらに別な変形例を示す断面図である。
【図６０】図６０は、本発明にかかるフロー型分析装置の斜視図である。
【図６１】図６１は、同上のフロー型分析装置に組み込まれている表面プラズモンセンサの構造を示す分解斜視図である。
【図６２】図６２は、同上のフロー型分析装置の概略図である。
【図６３】図６３は、本発明にかかる指紋認証装置を示す概略図である。
【図６４】図６４（ａ）（ｂ）は、同上の指紋認証装置において、光が反射面を迂回して後方の反射面に達するようにする方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１８０】
２１      表面プラズモンセンサ
２２      導光反射板
２３      金属層
２４      投光部
２５      受光素子
２５ａ      受光セル
２６      流路カバー
２７      導光板
２８      反射面
２９      光源
３０      偏光素子
３１      コリメータ
３２      抗体
３３      流路
３４      マッチングオイル
４６      スタンパ
４７      凹部
４８      透明基板
４９      紫外線硬化樹脂
５０      凸部
５１      保護層
５２      樹脂
５３      交換部品
５４      防湿性ケース
５５、５６      スポンジ
５７      栓
６１      表面プラズモンセンサ
６２      補助基板
６３      マッチングオイル
６４      交換部品
７１      表面プラズモンセンサ
７２      遮光部
７３      透孔
８１      表面プラズモンセンサ
８２      分光素子
９１、１０１、１１１      表面プラズモンセンサ
１１２      第２の反射面
１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１      表面プラズモンセンサ
１７２      反射板
１７３      遮光板
１８２      偏光素子
１８３      ミラー
１８４      遮光板
１８５      スリット
１９２      偏向部
２０１      フロー型分析装置
２３１      指紋認識装置
２３３、２３４      光誘導用反射面
Ｌ      光
Ａ      反射面における入反射点
Ｂ      光の入反射点
Ｃ      受光素子における入射点
【図１】
2007248253.tif 000003
【図２】
2007248253.tif 000004
【図３】
2007248253.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007248253.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007248253.tif 000009
【図８】
2007248253.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【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】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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