(57)【要約】【課題】表面プラズモン共鳴センサシステムを提供する。【解決手段】本発明は表面プラズモン共鳴（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＳＰＲ）センサシステムに関し、第一光を発生する光源部、前記第一光を偏光させる偏光部、前記偏光された第一光を反射してディスク状の第二光として発散させる回転ミラー、前記回転ミラーに隣接するように配置されて前記第二光の一部を通過させる遮蔽膜、前記遮蔽膜を通過した第二光の一部を集束する複数個のシリンダレンズ、前記集束された第二光を第三光として反射するセンサチップ、及び前記第三光を感知する受光部を含む。前記回転ミラーは平板型で形成され、中心軸を基準として回転し、平板型基板及び前記基板の少なくとも一面に蒸着された金属層を含む。前記センサチップは、プリズム及び前記プリズムの一面に形成される金属薄膜を含む。【選択図】図４
2013072868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一光を発生する光源部と、
前記第一光を偏光させる偏光部と、
平板型基板及び前記基板の少なくとも一面に蒸着された金属層を含み、中心軸を基準として回転して前記偏光された第一光を反射してディスク状の第二光として発散させる回転ミラーと、
前記回転ミラーに隣接して配置されて、前記第二光の一部を通過させる遮蔽膜と、
前記遮蔽膜を通過した第二光の一部を集束する複数個のシリンダレンズと、
プリズム及び前記プリズムの一面に形成される金属薄膜を含み、前記集束された第二光を第三光として反射するセンサチップと、
前記第三光を感知する受光部とを備えることを特徴とする表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項２】
前記回転ミラーの厚さは０．５ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項３】
前記回転ミラーは前記回転ミラーの中心軸と同じ軸で回転する回転板に固定され、前記回転板の上部面には前記回転板の中心軸を通る溝が形成され、前記回転ミラーは前記溝に装着されることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項４】
前記回転板は円柱または多角柱の形態であることを特徴とする請求項３に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項５】
前記回転板の上部面に形成された溝は、前記回転板の中心軸で交差する十字形状を有することを特徴とする請求項３に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項６】
前記回転ミラーの横及び縦の各大きさは、５ｍｍ〜２０ｍｍであり、前記回転板の幅は８ｍｍ〜２３ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項７】
前記回転ミラーと前記受光部との間に配置されており、前記回転ミラーで反射した前記第二光の一部を遮断する防止ブロックをさらに含む請求項１に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項８】
前記光源部はガスレーザ（ｇａｓ  ｌａｓｅｒ）、または、レーザダイオード（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）であることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項９】
前記光源部から発生する第一光の断面は、点（ｄｏｔ）または線（ｌｉｎｅ）の状態であることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項１０】
前記偏光部は前記第一光をＴＭモード（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍｏｄｅ）に変化させることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項１１】
前記回転ミラーの回転速度は１５００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項１２】
前記シリンダレンズは、各々半円筒型を有する２つのシリンダレンズなどであり、前記レンズの凸部が互いに対向するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項１３】
前記受光部はイメージディテクタ（ｄｅｔｅｃｔｏｒ）用受光部であることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項１４】
前記センサチップに密着しており、テスト用試料が提供される試料提供部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項１５】
前記試料提供部は、
前記試料が通る貫通路が形成された本体部と、
弾性材質を有しており、前記本体部において前記センサチップに対向する一面に形成されて前記センサチップに密着されるパッド部と、
前記本体部で前記パッド部が形成された面と逆の面に形成されており、前記パッド部を前記センサチップに密着、または、隔離させる調節部とを含むことを特徴とする請求項１４に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【請求項１６】
前記パッド部には互いに平行な複数個の貫通孔が形成されることを特徴とする請求項１５に記載の表面プラズモン共鳴センサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面プラズモン共鳴センサシステムに関し、より詳細には回転ミラーが装着された表面プラズモン共鳴（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＳＰＲ）センサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
表面プラズモン（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ）というのは、導体表面、所謂、金属薄膜の表面に沿って伝播する自由電子の量子化された振動である。このような表面プラズモンは、プリズムのような誘電体（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍｅｄｉｕｍ）を介してプリズムの臨界角以上の角度で金属薄膜に入射する入射光によって励起されて、共鳴を起こし、この現象を表面プラズモン共鳴という。ＳＰＲが起きる入射光の入射角、即ち、共鳴角は金属薄膜に近接した物質の屈折率変化に非常に敏感である。ＳＰＲセンサは、このような性質を利用して金属薄膜に近接した物質、即ち、試料の屈折率変化から試料の定量分析及び定性分析と、薄膜である試料の厚さの測定とに利用される。
【０００３】
既存のＳＰＲバイオセンサは、光の波数ベクトル（ｗａｖｅ  ｖｅｃｔｏｒ）或いは運動量を増加させて、表面プラズモンを励起させるために、入射光を高屈折率の透明誘電体であるプリズムを通過させて、金属薄膜で反射する構成、所謂、Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ−Ｒａｅｔｈｅｒ構成に従っている。ＳＰＲバイオセンサは、光源にて発生した短波長の入射光を、偏光器によって偏光させて、プリズムに入射させる際に、駆動部によって前記光源を動かして、入射角度を変化させることによって、金属薄膜上に存在する誘電物質による有効屈折率或いは有効厚さの変化をＳＰＲ角度の変化として測定する。
【０００４】
上述のＳＰＲセンサシステムでは光源としてレーザ、または、フォトダイオードのような点受光部（ｐｏｉｎｔ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を使い、前記光源を調節するために振動ミラーを使うか、または、回転ミラーを利用する方式は公知になっている。特に、前記回転ミラーを利用する方式の場合、本願の共同出願人に付与された特許文献１において、その技術がよく説明されている。前記回転ミラーを利用する方式によると、反射した光源の干渉現象が最小化され、前記反射したレーザの光強度の均一度が向上する。
【０００５】
図１は従来のＳＰＲセンサシステムの回転ミラーを概略的に図示した斜視図である。図２は図１の回転ミラーで光が屈折する態様を示すための模式図である。図３は図１の回転ミラーで光が屈折される別の態様を示すための模式図である。
【０００６】
図１を参照すると、前記回転ミラー９００の構成は、１つのプリズム９１０の平面に金属コーティング９３０を施した後、２つのプリズム９１０、９２０を互いにあわせて接着して製造される。前記２つの半円筒型プリズムを接着させるためには、液体状態のＵＶエポキシなどの接着剤を使う。
【０００７】
図２を参照すると、前記回転ミラーに入射された光は、前記プリズム上の金属コーティングで反射する過程で、前記接着剤９４０を通過するため、前記プリズム及び接着剤の屈折率の差によって微細な屈折及び反射が起きて、表面プラズモン共鳴現象が発生する金属薄膜の正確な位置上に前記光源を照射することが難しい。これによって、テスト試料測定結果の精度が落ちるという問題点が発生する。
【０００８】
図３を参照すると、前記回転ミラーの製造時、２つのプリズムを接着剤９４０によって接着する過程で、接着剤が均等に分布されなかったり、または、局部的な硬化の差によって、前記２つのプリズムの断面が互いに平行に結合されなかったりする場合が発生する。ひいては、前記回転ミラーの反射面が底面と垂直を成すことができなくなり、同様に表面プラズモン共鳴現象が発生する金属薄膜の正確な位置上に前記光源を照射することが難しくなるという問題がある。
【０００９】
また、従来の回転ミラーを利用した方式においては、前記回転ミラーが回転している際に、前記回転ミラーに入射された光は、円形状、即ち、ディスク状の光で反射することになる。この場合に、上述のように、広がる光によって隣接した受光部に受光される光との干渉現象が起きることになり、ひいては、前記受光部が表面プラズモン共鳴吸収による波長の変化を正確に測定し難いという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−０８７６６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述のような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、平板型の回転ミラーが装着された表面プラズモン共鳴（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＳＰＲ）センサシステムを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、距離調節が可能なテスト試料提供部を備えるＳＰＲセンサシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した本発明の目的を達成するために本発明に係る表面プラズモン共鳴（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＳＰＲ）センサシステムは、第一光を発生する光源部、前記第一光を偏光させる偏光部、前記偏光された第一光を反射してディスク状の第二光として発散させる回転ミラー、前記回転ミラーに隣接するように配置されて前記第二光の一部を通過させる遮蔽膜、前記遮蔽膜を通過した第二光の一部を集束する複数個のシリンダレンズ、前記集束された第二光を第三光として反射するセンサチップ、及び前記第三光を感知する受光部を備える。前記回転ミラーは平板型で形成され、中心軸を基準として回転し、平板型基板及び前記基板の少なくとも一面に蒸着された金属層を含む。前記センサチップは、プリズム及び前記プリズムの一面に形成される金属薄膜を含む。
【００１４】
本発明の一実施形態において、前記ミラーの厚さは０．５ｍｍ〜２ｍｍであり得る。
本発明の一実施形態において、前記ミラーは前記ミラーの中心軸と同じ軸の周りに回転する回転板に固定され、前記回転板の上部面には、前記回転板の中心軸を通る溝が形成され、前記回転ミラーは前記溝に装着できる。
【００１５】
本発明の一実施形態において、前記回転板は、円柱または多角柱状であり得る。
本発明の一実施形態において、前記回転板の上部面に形成された溝は、前記回転板の中心軸を交差する十字形状を有することができる。
【００１６】
本発明の一実施形態において、前記回転ミラーの横及び縦の各長さは５ｍｍ〜２０ｍｍであり、前記回転板の直径は８ｍｍ〜２３ｍｍであり得る。
本発明の一実施形態において、前記光源部はガスレーザ（ｇａｓ  ｌａｓｅｒ）またはレーザダイオード（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）であり得る。
【００１７】
本発明の一実施形態において、前記光源部から発生する第一光の断面は点（ｄｏｔ）または線（ｌｉｎｅ）の形状であり得る。
本発明の一実施形態において、前記偏光部は前記第一光をＴＭモード（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍｏｄｅ）に変化させることができる。
【００１８】
本発明の一実施形態において、前記回転ミラーの回転速度は１５００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍであり得る。
本発明の一実施形態において、前記シリンダレンズは、各々の半円筒型の２つのシリンダレンズであり、前記レンズの凸部が互いに対向するように配置することができる。
【００１９】
本発明の一実施形態において、前記受光部はイメージディテクタ（ｄｅｔｅｃｔｏｒ）用受光部でありうる。
本発明の一実施形態は、前記センサチップに密着して、テスト用試料が提供される試料提供部をさらに含むことができる。
【００２０】
本発明の一実施形態において、前記試料提供部は前記試料が通過する貫通路が形成された本体部、弾性材質を有し、前記本体部で前記センサチップと対向する一面に形成されて前記センサチップに密着されるパッド部及び前記本体部で前記パッド部が形成された面と逆の面に形成される調節部を含むことができる。前記調節部は前記パッド部を前記センサチップに密着または隔離させることができる。
【００２１】
本発明の一実施形態において、前記パッド部には互いに平行した複数個の貫通孔が形成されることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る表面プラズモン共鳴センサシステムは、平板型の回転ミラーを利用することによって、入射光源が回転ミラーで反射する時、屈折率の変化による入射角及び反射角の変化を防止して精密な測定システムを提供することができる。また、テスト試料提供部に距離調節が可能な調節部を追加することによって、試料提供部をセンサチップに容易に密着させることができ、前記センサチップの着脱が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の表面プラズモン共鳴（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａ  ｎｃｅ：ＳＰＲ）センサシステムの回転ミラーを概略的に示した斜視図である。
【図２】図１の回転ミラーで光が屈折される態様を示すための模式図である。
【図３】図１の回転ミラーで光が屈折される別の態様を示すための模式図である。
【図４】本発明に係る表面プラズモン共鳴システムを概略的に示した模式図である。
【図５】図４の表面プラズモン共鳴システムの回転ミラーを示した斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る図４の表面プラズモン共鳴システムの回転板を示した斜視図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る表面プラズモン共鳴システムの回転板を示した斜視図である。
【図８】本発明のさらなる他の実施形態に係るプラズモン共鳴システムの回転板を示した斜視図である。
【図９】図４の表面プラズモン共鳴システムの試料提供部を示した模式図である。
【図１０】図９の試料提供部を示した正面模式図である。
【図１１】図９の試料提供部のパッドを示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。本発明は多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるため、特定の実施形態のみを図面に例示し、本明細書において詳細に説明する。しかし、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、本開示は、本発明の思想及び権利範囲に含まれる全ての変更物、均等物ないしは代替物を含むものである。
【００２５】
各図面の説明では、類似する構成要素に対して、同じ参照符号を使用した。図面における構造物の寸法は、本発明を明確にするために、実際の縮尺で図示されているとは限らない。
【００２６】
第１、第２などの用語は多様な構成を説明するために使用されることができるが、構成要素はこれらの用語によって限定されてはいけない。これらの用語は１つの構成要素を別の構成要素から区別する目的でのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲内で、第１構成要素は第２構成要素として参照されることができ、同様に第２構成要素も第１構成要素として参照されることができる。単数の表現は文脈上において明白に別のことを意味しない限り、複数の表現を含んで良い。
【００２７】
本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は明細書に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであり、１つまたはそれ以上の別の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものの存在あるいは付加可能性を排除するものではない。
【００２８】
図４は本発明に係る表面プラズモン共鳴システム（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＳＰＲ）を概略的に示した模式図である。
図４を参照すると、本発明の一実施形態に係るＳＰＲセンサシステムは光源部１００、回転ミラー２００、遮蔽膜３００、シリンダレンズ４００、センサチップ５００、受光部６００、及び試料提供部７００を含む。
【００２９】
前記光源部１００は前記回転ミラー２００に入射される第一光１２０を発生させる。第一光１２０を発生する光源部１００としては、例えば、レーザダイオード、ガスレーザなどのようなレーザを使うことができる。前記光源部１００から発振されるレーザの断面形態は、点（ｄｏｔ）または線（ｌｉｎｅ）の形態であることが望ましいが、これに限定されるものではない。また、前記センサチップ５００で発生する表面プラズモン共鳴現象に最適化されるように４００〜９００ｎｍの波長を有するレーザを使うことが望ましいが、これはレーザの波長が４００ｎｍ未満の場合には、表面プラズモン共鳴現象が良好に発生せず、９００ｎｍを超過する場合に、受光部６００のイメージ獲得が困難となり、試料を分析することに問題が生じるためである。
【００３０】
前記光源部１００は、偏光部１１０をさらに含むことができる。前記センサチップ５００で発生する表面プラズモンは、前記第一光成分のうち入射面に対して平行な成分、即ち、ＴＭ偏光（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ｌｉｇｈｔ）成分のみで励起されるため、前記光源部１００から発振されるレーザをＴＭ偏光に変換する偏光部１１０を使ってＴＭモード（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍｏｄｅ）に変化させることが望ましい。
【００３１】
図５は図４の表面プラズモン共鳴システムの回転ミラーを示した斜視図である。
図３及び図４を参照すると、前記回転ミラー２００は、前記光源部１００から発振された第一光を反射して、前記センサチップ５００に照射するようにする。前記回転ミラー２００は一定速度で回転して、前記第一光を円形状に反射する。即ち、前記第一光をディスク状の第二光２４０として生成することを特徴とする。前記光源部１００から発振された第一光が前記回転ミラー２００で反射して、前記ディスク状の第二光２４０として生成されるためには、秒当たり２４フレーム（ｆｒａｍｅ）、即ち、約１５００ｒｐｍ以上の速度で回転することが望ましいが、１００００ｒｐｍを超過すると、高速回転によって発生する振動などの不安定性が生じるという問題点があるため、前記回転ミラー２００の回転速度は１５００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍであることが望ましい。
【００３２】
前記回転ミラー２００は四角形の平板型を有する。前記回転ミラーは、前記回転ミラーの本体を構成する薄い四角形のガラス板２１０の両面に金属２２０を蒸着して形成する。前記金属は前記ガラス板に、全体的にその厚さが均一になるように蒸着される。前記ガラス板２１０の両面に金属を蒸着することによって、前記光源部から発振された光をすべての角度で反射することができる。前記蒸着された金属２２０としては、一般的なミラーに使われる銀、アルミニウム、クロム、ニッケルなどを使うことができる。本実施形態においては、前記ガラス板２１０の両面に金属を蒸着させて、前記回転ミラーを形成したが、これと異なって前記ガラス板２１０の一面のみに金属を蒸着させて、前記回転ミラーを形成することもできる。前記ガラス板の一面のみに金属を蒸着する場合には、金属が蒸着された前記ガラス板の一面のみで光の反射が起きるので、これによって前記回転ミラーの回転速度も変更しなければならない。即ち、前記ガラス板の一面のみに金属が蒸着された回転ミラーの回転速度は、前記ガラス板の両面に金属を蒸着した場合の約２倍になるように調整する。
【００３３】
前記ガラス板に蒸着される金属層は、全体的にその厚さが均一であり、前記金属層から形成される反射面は前記ガラス板の一面と実質的に平行である。従って、前記光源部から発振された光をすべての角度で均一に反射することができ、それにより前記センサチップへの安定した光の照射が可能になる。
【００３４】
また、図１〜図３を参照すると、従来の回転ミラーは、２つの半円筒型のプリズムのうち、いずれか１つのプリズム平面に金属コーティングを施した後、２つのプリズムを互いに合わせて接着して製造されていた。従来の回転ミラーは、前記接着剤として液体状態のＵＶエポキシなどを用いたが、前記回転ミラーに照射された光が前記接着剤を透過して反射する構造であった。しかし、前記接着剤の屈折率は、空気またはその他の材料の屈折率と相異するため、前記回転ミラーで光が反射する過程において、光の屈折が起きることになる。このような光の屈折のために、前記センサチップへの安定した光の照射が難しくなり、ひいては、受光部で表面プラズモン共鳴角の正確な測定が不安定になりうる。また、前記接着剤が不均一に塗布された場合、前記光を反射する反射面が前記プリズムの平面に対して完全に平行にならないという結果が発生し得る。
【００３５】
それに対して、本実施形態に係る回転ミラー２００は、別途の接着剤を使わずに、薄いガラス板２１０の両面に金属２２０を蒸着して製造するため、入射光または反射光の屈折現象がなく前記入射光の正確な調節が可能である。また、前記接着剤の不均一な塗布によって反射面が傾く現象を防止することができる。
【００３６】
前記回転ミラー２００は前記第一光、例えば、レーザビームを完全反射できる材料を利用して製造することができる。前記回転ミラー２００の大きさは、前記レーザビームを受ける程度の大きさとして、横５ｍｍ〜２０ｍｍ及び縦５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲が望ましい。前記回転ミラー２００の回転時の不安定性を最小にするとともに、回転ミラー２００を前記回転板２３０上に安定に装着し、かつ光を効率的に反射するために、回転ミラー２００の厚さは、約０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲にあることが望ましい。
【００３７】
図６は本発明の一実施形態に係る図３の表面プラズモン共鳴システムの回転板を示した斜視図である。
図４〜図６を参照すると、前記回転ミラー２００は回転板２３０の上部に装着される。前記回転板２３０は円柱状で形成され、前記回転板下部に設けられたモータ（図示せず）に連結され、前記モータの回転軸と前記回転板２３０の回転軸が一致するように配置される。前記回転ミラー２００は薄い板状を有するため、前記回転ミラーの回転軸を前記モータの回転軸と一致させることが難しく、前記回転ミラーの回転時に多少不安定になるが、回転ミラーを前記別に形成された回転板２３０上に配置することによって安定に回転させることができる。前記回転ミラー２００と前記回転板２３０はそれぞれの回転軸を一致させてＵＶエポキシのような接着剤で連結することができ、あるいは、前記回転板の上部面に前記回転板の中心を通る溝を形成して前記回転ミラーを挟むことによって連結することもできる。従って、前記モータの動力を利用して、前記回転板と結合された前記平板型回転ミラー２００を所望の速度で回転させることができる。
【００３８】
前記回転板２３０の直径は、前記回転ミラーを回転板２３０に安定に固定できるように、前記回転ミラーの横幅より大きく形成される。回転板２３０の直径は、前記回転ミラーの大きさによって適切に変形されることができ、一般的に８ｍｍ〜２３ｍｍの範囲が望ましい。
【００３９】
図７は本発明の他の実施形態に係る表面プラズモン共鳴システムの回転板を示した斜視図である。前記回転板２５０は、前記回転板の上部面に前記回転板の中心を通って交差する十字形状の溝が形成されることを除いては、図６を参照して説明した回転板と実質的に同一であるため、説明を省略する。
【００４０】
図７を参照すると、前記回転板２５０の上部面には前記回転板の中心を通る２つの溝が十字形状で交差して形成される。前記溝の幅は前記回転ミラーの厚さに対応するように構成され、前記回転ミラーは前記２つの溝のうちいずれか１つに装着される。前記回転板は、上部面に互いに交差する２つの溝を形成することによって、前記回転板の回転軸の位置をより正確に判断でき、前記回転ミラーの回転軸をより正確且つ容易に前記モータの回転軸と一致させることができる。本実施形態では前記回転板の上部面に互いに十字形状で交差する２つの溝を形成したが、これに限定されるものではない。十字形状の溝の代わりに、前記回転板の上部面に前記回転板の中心を交差する複数個の溝を形成して、前記回転ミラーが装着されることもできる。
【００４１】
図８は本発明のさらなる他の実施形態に係る表面プラズモン共鳴システムを示した斜視図である。前記回転板２６０が多角柱の形態で形成することを除いては図６を参照して説明した回転板と実質的に同一であるため、繰り返される説明はこれを省略する。
【００４２】
図８を参照すれば、前記回転板２６０は多角柱の形態を有することができる。例えば、前記回転板は六角柱の形態を有することができる。前記回転板の形態は前記ＳＰＲセンサシステムの配置構造に従って適切に変更することができ、これで前記回転ミラーの回転をより安定にすることができ、また、前記ＳＰＲセンサシステムの様々な構成要素をより効率的に配置することができる。
【００４３】
また、図４及び図５を参照すると、前記光源部１００から発振される直進性を有する実線形態の第一光を、１５００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍの速度で回転する前記回転ミラー２００の中心で反射した後、その反射光を肉眼、または、一般的な低価の相補型金属酸化物半導体（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＣＭＯＳ）、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）などで観察すれば、平均的に前記回転ミラー面の反射地点を中心として発散されるディスク状の第二光２４０が生成される。
【００４４】
前記遮蔽膜３００は、前記回転ミラー２００と前記シリンダレンズ４００との間に配置される。前記遮蔽膜３００は、回転ミラー２００で反射した前記ディスク状の第二光２４０の一部、即ち、扇形のレーザビーム３１０のみを通過させることのできるスリット（ｓｌｉｔ）の形態であり、前記回転ミラー２００の中心から適当な距離に位置することが望ましいが、この場合、前記遮蔽膜３００は回転ミラー２００の中心軸に近いほどセンサ全体の大きさを小さくできるという長所がある。また、前記遮蔽膜３００のスリット間隔は、扇形のレーザビームの挟角が約１０゜以内になるように、即ち、前記センサチップ５００の１地点に集束された光ビームの入射角であるθｂ−θａが１０゜以内になるように設置することが望ましいが、これは大部分の試料が前記θｂ−θａが１０゜以内の場合、検出可能であり、また、θｂ−θａが１０゜を超過する場合に、解像度が落ちる問題があるためである。
【００４５】
前記遮蔽膜３００の側面には防止ブロック３２０が配置できる。前記防止ブロックは光の透過を防止するように作用する。前記回転ミラー２００で反射した前記ディスク状の第二光２４０は、前記ＳＰＲセンサシステム内部全体に広がる。前記第二光の一部は前記遮蔽膜３００を通過して前記扇形の光ビーム３１０に変形されるが、残りの光は前記ＳＰＲセンサシステム内部に全般的に広がることになり、乱反射及び他の光との干渉を起こすことになる。特に以後に詳細に説明する受光部６００は前記センサチップ５００で反射する第三光６１０を感知して、ＳＰＲによる波長の変化を測定するが、前記回転ミラーから広がる第二光２４０と前記第三光６１０との間で干渉現象が発生し得る。特に、本実施形態に係るＳＰＲセンサシステムは、その制限された大きさの中で各構成要素が互いに隣接して配置されるため、前記干渉現象の発生の可能性がさらに大きくなる。このような干渉現象によって、前記受光部で前記ＳＰＲによる波長の変化を精密に測定することが難しいという問題が発生する。従って、前記防止ブロック３２０は前記回転ミラーと前記受光部６００との間に適切に配置され、前記受光部６００に受光される第三光が他の光によって干渉される現象を防止でき、ひいては、テスト試料測定結果の精度を高めることができる。
【００４６】
前記シリンダレンズ４００は複数個のシリンダレンズを並べて配置して、形成される。前記複数個のシリンダレンズは、前記遮蔽膜とセンサチップとの間に適切に配置され、前記遮蔽膜３００のスリットを通過した扇形の光である光ビーム３１０を通過させるとともに、表面プラズモン共鳴を発生させる前記センサチップ５００の１地点に前記光ビームを集束させるように作用する。本実施形態では、２つのシリンダレンズが互いに対向するように配置されたが、これに限定されるものではない。本実施形態における前記シリンダレンズ４００は、２つのシリンダレンズを互いに対向するように配置して形成される。前記２つのシリンダレンズは前記レンズの凸部が互いに対向するように配置される。上述した通りに２つのシリンダレンズが互いに対向するように配置されることによって、透過される光の透過率を高めて、前記光の密集度を高めることができる。また、１つの両面凸レンズを使う場合より光の透過率をさらに高めることができる。前記シリンダレンズ４００は、前記遮蔽膜３００とセンサチップ５００との間に配置され、前記遮蔽膜３００のスリットを通過した扇形の光である光ビーム３１０を通過させて、表面プラズモン共鳴を発生させる前記センサチップ５００の１地点、即ち、前記センサチップ５００軸の中心となる地点に前記光ビームを集束させるように作用する。
【００４７】
前記センサチップ５００はプリズム５１０、透明基板５２０及び金属薄膜５３０を含む。
前記プリズム５１０は、前記２つの半円筒型のシリンダレンズ４００を通過した光ビームを透過させるためにシリカ（ＳｉＯ２）、ＢＫ７、ＳＦ１１などのガラス、または、プラスチックのような透明な材質から製造されることが望ましい。前記プリズム５１０の形態は、半円筒型、三角柱型、直六面体型、及び回折格子型であることができるが、これに限定されない。この場合、前記プリズム５１０上には金属薄膜５３０が形成される透明基板５２０が配置され、前記プリズム５１０と透明基板５２０は、光学的結合（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）で接合されることを特徴とすることができ、特に前記光学的結合は、前記プリズム５１０と透明基板５２０とを１つとして認識し、レーザビームを反射するためにインデックスマッチングオイル（ｉｎｄｅｘ  ｍａｔｃｈｉｎｇ  ｏｉｌ）から成ることができる。前記プリズム５１０は入射された光ビームの波長を短くすることによって運動量を増加させるため、前記光ビームが金属薄膜５３０に集束される時、前記金属薄膜５３０上で表面プラズモン共鳴を誘発する効果を有する。
【００４８】
本発明における金属薄膜５３０は、前記プリズム５１０上の透明基板５２０上に形成され、前記金属薄膜５３０は金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、及び銅（Ｃｕ）から製造されることが望ましいが、これに限定されるものではない。前記金属薄膜５３０において、回転ミラー２００で反射して、遮蔽膜３００及びシリンダレンズ４００を順次に通過して、金属薄膜５３０のいずれか１つの地点に集束された光ビームの入射光によって表面プラズモン共鳴現象を発生させ、また、前記光ビームの入射光を反射して光ビームの反射光である第三光６１０を受光部６００に発振させる機能及び効果を有する。
【００４９】
前記センサチップ５００は上述の構成に限定されるのではない。例えば、前記金属薄膜５３０は前記プリズム５１０上に直接蒸着されて、形成されることができる。即ち、前記センサチップは前記透明基板５２０及びインデックスマッチングオイルを使わずに、前記プリズム上に金属が蒸着されることによって、一体に形成されることができる。
【００５０】
前記受光部６００は、前記センサチップ５００で反射する第三光６１０を感知することができる。即ち、前記受光部６００は表面プラズモン共鳴吸収による波長の変化、例えば、色変化または強度変化を定量的に測定することができる。前記受光部６００は、前記センサチップに入射された光の入射角であるθｂ−θａと同じ角度で、前記金属薄膜５３０から反射した第三光６１０の強度が最小になるイメージ上の暗い部分をモニタすることによって、表面プラズモン共鳴角（θＲ）をリアルタイムで測定して、試料を分析できる機能及び効果を有する。前記受光部６００には、フォトダイオードアレイ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ  Ａｒｒａｙ：ＰＤＡ）または電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＣＭＯＳ）などのイメージディテクタ（ｄｅｔｅｃｔｏｒ）用受光部が使用されることができる。
【００５１】
上述のように、本発明の一実施形態に係るＳＰＲセンサシステムによれば、光源部１００から発振された第一光は、偏光部１１０を通過しながらＴＭモードに偏光され、前記偏光された光は一定の速度で回転する平板型回転ミラー２００で反射して、ディスク状の第二光２４０として発散される。前記ディスク状の第二光２４０は、遮蔽膜３００を通過しながら扇形の光３１０である光ビームとなって、シリンダレンズ４００を通過した後、プリズム５１０を通過して金属薄膜５３０上の１地点に集束される。この時、前記金属薄膜５３０では表面プラズモン共鳴が発生し、前記光ビームは、金属薄膜５３０で反射して、前記金属薄膜５３０上の試料の種類によって変わる共鳴角（θＲ）が受光部６００で測定されることによって、試料を分析することができる。
【００５２】
ここで、前記光源部から発振された第一光の断面が点（ｄｏｔ）の状態である場合、前記回転ミラーで反射した第二光は前記第一光の断面の直径に等しい厚さを有するディスク状に作られ、前記第一光の断面が線（ｌｉｎｅ）の状態である場合、前記回転ミラーで反射した第二光は前記第一光の断面の長さに等しい厚さを有するディスク状で作られる。
【００５３】
前記試料提供部７００は、前記センサチップ５００の金属薄膜５３０上に配置されて、前記金属薄膜上にテスト試料を提供する。前記試料提供部に対しては、以下、図９〜図１１を参照して一層詳細に説明する。
【００５４】
図９は図４の表面プラズモン共鳴システムの試料提供部を示した模式図である。図１０は図９の試料提供部を示した正面模式図である。図１１は図９の試料提供部のパッドを示した模式図である。
【００５５】
図４、図９〜図１１を参照すれば、前記試料提供部７００は本体部７１０、パッド７２０、及び調節部７３０を含む。
前記本体部７１０は、テスト試料が保存された試料保存部（図示せず）と連結されて、前記テスト試料の注入を受ける。前記本体部には前記テスト試料が注入されることのできる複数個の貫通路７１２が形成されている。
【００５６】
前記パッド７２０は、前記本体部７１０の前記センサチップ５００に対向する一面上に形成される。前記パッド７２０には互いに平行な複数個の貫通孔７２２が形成される。前記パッドの貫通孔は、前記テスト試料が通る前記本体部の貫通路７１２と連通し、前記テスト試料は前記本体部の貫通路を通りながら前記貫通路と連結された前記パッドの貫通孔を通ることになる。前記パッド７２０は、前記センサチップ５００の金属薄膜５３０と圧縮された状態で接触するため、前記テスト試料は、前記センサチップの金属薄膜上に分布されて、前記センサチップに入射された入射光に対する表面プラズモン共鳴を発生させることができる。前記パッド７２０は弾性を有する軟質材料で形成される。例えば、前記パッドはゴムで形成されることができる。前記パッドはＳＰＲテスト過程で前記センサチップに圧縮し密着され、ひいては、前記テスト試料が外部に漏洩されないため、安定したテストが可能である。
【００５７】
前記調節部７３０は前記本体部で前記パッド７２０が形成された一面とは逆の面に接続される。前記調節部７３０は回転するネジの形態を有していて、前記ネジを一方向に回転する時には前記本体部７１０を押し出し、他の方向に回転する時には前記本体部７１０を引っ張るようになる。ＳＰＲテストを実行する過程で前記センサチップ５００を交換する場合、既存のＳＰＲセンサシステムでは、試料が通る前記試料提供部を分解し、再び組み立てる過程を必要とした。しかし、本発明の一実施形態に係るＳＰＲセンサシステムの試料提供部７００は、上述のような調節部７３０を含んでおり、簡単に前記調節部を操作することによって、前記本体部及びパッドを前記センサチップ５００から隔離し、前記センサチップを交換し、または、その他の関連した作業を実施することができる。従って、前記作業をより効率的、且つ、便利に実施することができる。
【００５８】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定されない。本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変更例または修正例を想到し得ることは明らかであり、これらについても、本発明の技術的範囲内に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上に説明した通り、本発明の一実施形態に係る表面プラズモン共鳴センサシステムは、１つの平板両面に金属が蒸着された平板形態の回転ミラーを利用することによって、入射光が回転ミラーで反射する時、異なる屈折率による入射角及び反射角の変化を防止して、より精密な測定システムを提供することができる。また、試料提供部をさらに含み、前記試料提供部に調節部を追加することによって、より便利にセンサチップの交換及びその他の分離作業を実施することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１００…光源部、１１０…偏光部、２００…回転ミラー、２１０…ガラス板、２２０…金属、２３０…回転板、２５０…回転板、２６０…回転板、３００…遮蔽膜、３２０…防止ブロック、４００…シリンダレンズ、５００…センサチップ、５１０…プリズム、５２０…透明基板、５３０…金属薄膜、６００…受光部、７００…試料提供部、７１０…本体部、７２０…パッド、７３０…調節部。
【図１】
2013072868.tif 000003
【図２】
2013072868.tif 000004
【図３】
2013072868.tif 000005
【図４】
2013072868.tif 000006
【図５】
2013072868.tif 000007
【図６】
2013072868.tif 000008
【図７】
2013072868.tif 000009
【図８】
2013072868.tif 000010
【図９】
2013072868.tif 000011
【図１０】
2013072868.tif 000012
【図１１】
2013072868.tif 000013