(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の照射により表面に表面プラズモン波を誘起しうる金属層と、
上記金属層の近傍に形成され、光の照射によりエバネッセント波を生じさせる回折格子が一定の溝方向及び溝ピッチで形成された複数の回折格子面とを備え、
上記各回折格子面は、所定の基準平面に垂直な特定平面に対して垂直で且つ上記基準平面に対してそれぞれ異なる所定の傾斜角度をなして配置されるとともに、それぞれ上記特定平面に垂直な溝方向で上記回折格子が形成されている
ことを特徴とする、表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項２】
上記回折格子面が上記特定平面に平行な方向に複数配置され、各回折格子面は上記特定平面に平行な一の方向から見たときの上記基準平面に対する傾斜角度が次第に小さくなるように順に配置されている
ことを特徴とする、請求項１記載の表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項３】
上記回折格子面は、光が照射される側に凸の山状に連続して配置されている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項４】
上記回折格子面は一つの溝のみを有する最小幅に形成され、上記回折格子面の集合により光が照射される側に凸の弧状の曲面が構成されている
ことを特徴とする、請求項３記載の表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項５】
上記各回折格子面は試料と接するセンサ面に沿って形成され、上記センサ面には試料中の検出種と特異的に結合する結合物質が上記各回折格子面毎に固定化されている
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れかの項に記載の表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項６】
上記結合物質が上記回折格子面毎に複数種固定化されていることを特徴とする、請求項５記載の表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項７】
上記回折格子面が集約して配置される回折領域が複数設けられ、各回折領域には異なる傾斜角度の回折格子面が複数配置されている
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れかの項に記載の表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項８】
上記各回折格子面は試料と接するセンサ面に沿って設けられ、上記センサ面に試料中の検出種と特異的に結合する結合物質が上記各回折領域に対応して複数種固定化されていることを特徴とする、請求項７記載の表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項９】
上記センサ面には、回折格子が形成されていない非回折面が上記各回折格子面と同一平面上に設けられている
ことを特徴とする、請求項５〜８の何れかの項に記載の表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項１０】
上記回折格子面毎に、上記結合物質が固定化された反応領域と、試料中の検出種と特異的な結合をおこさない物質が固定化されるか、或いは何ら物質が固定化されていない非反応領域とが設けられている
ことを特徴とする、請求項５〜８の何れかの項に記載の表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項１１】
上記回折格子面が溝方向に垂直な方向に並んで配置されると共に、上記センサ面を覆う蓋を備え、上記センサ面と上記蓋との間には、上記回折格子面の配置方向に向けて複数の流路が並列して形成されている
ことを特徴とする、請求項５〜８の何れかの項に記載の表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項１２】
上記各回折領域に対応して、上記回折格子が形成されていない非回折面が集約した非回折領域が設けられていて、
上記非回折領域を構成する各非回折面は、対応する回折領域を構成する各回折格子面の上記基準平面に対する傾斜角度の分布と同一の、上記基準平面に対する傾斜角度の分布を有する
ことを特徴とする、請求項７又は８に記載の表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項１３】
上記各回折領域のうちの一部に、試料中の検出種と特異的に結合する結合物質が固定化された反応領域が設けられていて、
他の回折領域には、試料中の検出種と特異的な結合をおこさない物質が固定化されるか、或いは何ら物質が固定化されていない非反応領域が設けられている
ことを特徴とする、請求項７又は８に記載の表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項１４】
上記センサ面を覆う蓋を備えると共に、上記センサ面と上記蓋との間に複数の流路を並列して形成され、
上記各流路毎に、上記回折領域が設けられている
ことを特徴とする、請求項７又は８に記載の表面プラズモン共鳴センサチップ。
【請求項１５】
請求項５〜１０、１２、１３の何れか一項に記載の表面プラズモン共鳴センサチップを用いて試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う方法であって、
上記センサ面に試料を接触させて、上記特定平面に平行に一定の入射角度で光を照射するステップと、
上記センサ面からの反射光を受光して、上記各回折格子面からの反射光の強度を計測するステップと、
上記の反射光の強度に基づいて、試料の定量的及び／又は定性的な分析を行うステップとを備えた
ことを特徴とする、分析方法。
【請求項１６】
請求項１１又は１４に記載の表面プラズモン共鳴センサチップを用いて試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う方法であって、
異なる複数の試料を上記複数の流路に割り当て、上記各流路に割り当てられた試料を流しながら上記特定平面に平行に一定の入射角度で上記センサ面に光を照射するステップと、
上記センサ面からの反射光を受光して、上記各回折格子面からの反射光の強度を計測するステップと、
上記の反射光の強度に基づいて、上記各流路を流れる試料の定量的及び／又は定性的な分析を行うステップとを備えた
ことを特徴とする、分析方法。
【請求項１７】
請求項５〜１０、１２、１３の何れか一項に記載の表面プラズモン共鳴センサチップを用いて試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う分析装置であって、
上記センサ面に試料を接触させた状態で上記表面プラズモン共鳴センサチップを保持する保持手段と、
上記表面プラズモン共鳴センサチップが上記保持手段により保持された状態において、上記センサ面に向けて上記特定平面に平行に一定の入射角度で光を照射する光照射手段と、
上記センサ面からの反射光を受光する受光手段と、
上記受光手段により受光した上記各回折格子面からの反射光の強度を計測する計測手段と、
上記の反射光の強度に基づいて、試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う分析手段とを備えた
ことを特徴とする、分析装置。
【請求項１８】
請求項１１又は１４に記載の表面プラズモン共鳴センサチップを用いて試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う分析装置であって、
上記表面プラズモン共鳴センサチップを保持する保持手段と、
上記表面プラズモン共鳴センサチップが上記保持手段により保持された状態において、異なる複数の試料を上記複数の流路に割り当て、上記各流路に割り当てられた試料を導入する試料導入手段と、
上記試料導入手段により上記各流路に試料が導入された状態において、上記センサ面に向けて上記特定平面に平行に一定の入射角度で上記センサ面に光を照射する光照射手段と、
上記センサ面からの反射光を受光する受光手段と、
上記受光手段により受光した上記各回折格子面からの反射光の強度を計測する計測手段と、
上記の反射光の強度に基づいて、上記各流路を流れる試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う分析手段とを備えた
ことを特徴とする、分析装置。
【請求項１９】
光の照射により表面に表面プラズモン波を誘起しうる金属層と、
上記金属層の近傍に形成され、光の照射によりエバネッセント波を生じさせる回折格子が一定の溝方向及び溝ピッチで形成された回折格子曲面とを備え、
上記回折格子曲面は光が照射される側に向けて凸の弧状の曲面形状を有し、所定の基準平面に垂直な特定平面に対し垂直に配置されるとともに、上記特定平面に垂直な溝方向で上記回折格子が形成されている
ことを特徴とする、表面プラズモン共鳴センサチップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回折格子型の表面プラズモン共鳴センサチップの構造に関し、特に、小型臨床機器やＨＰＬＣ用検出器に用いて好適のセンサチップの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生化学や医療検査等の分野においては、化学種，生化学種又は生物種等の検出種を含む試料流体の定量的及び／又は定性的な分析方法として、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）を利用した分析方法が知られている。表面プラズモン共鳴は、金属層に光が入射した場合に金属表面に誘起される表面プラズモン波が入射光により生成されたエバネッセント波に共鳴して励起される現象である。表面プラズモン共鳴は入射光の波長及び角度に依存しており、表面プラズモン共鳴が励起されたときには、特定の入射角又は特定の波長を有する光成分の光エネルギーが表面プラズモン波へ移行することにより、対応する入射角又は波長を有する反射光が大きく減少するという特徴がある。
【０００３】
表面プラズモン共鳴を起こすためには、特定の表面プラズモン波を有する金属と、表面プラズモン波と共鳴するエバネッセント波を誘起する光学構造とが必要となる。エバネッセント波を誘起する光学構造としては現在二つの構造が知られている。一つはプリズムの全反射を利用した光学構造であり、もう一つは回折格子を利用した光学構造である。上記の金属にこれらの光学構造を組み合わせた素子は一般に表面プラズモン共鳴センサチップ（以下、センサチップ）と呼ばれている。
【０００４】
通常、センサチップは基体に金属層を積層した構造を有し、金属層上には、特定の検出種と相互作用して特異的に結合しうる結合物質(リガンド、分子認識素子)が塗布されて固定化される。この結合物質が固定化された金属層の表面に試料を接触させることにより、結合物質に試料中の検出種が捕捉される。表面プラズモン共鳴は金属層の表面における媒質の屈折率にも依存しており、媒質の屈折率が変化すれば波長一定の場合には共鳴角が変化し、また、入射角度一定の場合には共鳴波長が変化する。したがって、反射光の強度に基づき共鳴角或いは共鳴波長を調べることで金属層の表面における媒質の屈折率を分析することができる。この場合、金属層の表面の媒質の屈折率の変化は、結合物質に捕捉される検出種の物質量、すなわち試料中の検出種の濃度の変化に対応していることから、表面プラズモン共鳴が起きる共鳴角或いは共鳴波長を調べることで、試料中の検出種の濃度等を分析することができる。
【０００５】
このようなセンサチップのうち、プリズム型のセンサチップは、一般にセンサチップ本体(透明基体上に金属層が積層されたもの)とプリズムとから構成されている。センサチップは基本的には使い捨てであるが、プリズムは高価であるためセンサチップ本体だけでなくプリズムまでも使い捨てにすると測定コストが非常に高くなってしまう。このため、この型のセンサチップでは、一般にセンサチップ本体とプリズムとが別で、使用時にプリズムをセンサチップ本体に密着させてプリズムに光を入射し、反射光を検出し測定するようになっている。
【０００６】
一方、回折格子型のセンサチップは、表面に凹凸形状（グレーティング）を有する透明基体上に金属層を積層された構造となっている。凹凸形状上に金属層が積層されることで、金属層の表面にも凹凸形状が現れ、この金属層の表面の凹凸形状が回折格子として機能する。この型のセンサチップは、プリズム型のような高価なプリズムを使用しないため安価であり、使い捨てが可能である。また、プリズム型のようにプリズムとセンサチップ本体を密着させる作業が不要なため、密着度合いのばらつきといった不具合もなく測定値の再現性が良いという利点もある。
【０００７】
また、プリズム型のセンサチップではプリズムを入射光及び反射光の経路とするという構造上、ビームの径やビームを照射できる領域に制約があるが、回折格子型のセンサチップにはこのような制約はなく、大径のビームを使用することができ、また任意の位置にビームを照射することができる。したがって、回折格子型のセンサチップはプリズム型に比較して一度に大面積を検査することができ、また、センサチップ上の任意の位置について検査することができるという利点がある。このような利点から、今日、回折格子型のセンサチップに対する期待が高まっている。
【０００８】
回折格子型のセンサチップを用いた試料の分析方法としては、入射角度一定の条件で共鳴波長を検出する分析方法と、入射波長一定の条件で共鳴角度を検出する分析方法とが一般的である。このうち、前者の方法では、入射角度の設定によっては共鳴波長が測定器の測定レンジ外になってしまう場合があり、その場合には光学系を再調整する必要が生じる。これに対して後者の方法では、予め測定レンジ内に入るような入射波長を選択することができるので、前者の方法のような問題はない。
【０００９】
入射波長一定の条件で共鳴角度を検出する方法には、一般に次の４つの方法が知られている。第１の方法は、入射光の入射角度を変化させながら（これを角度スキャンという）、反射光を検出する検出器の検出角度も同期して変化させていき、共鳴角を検出する方法である。第２の方法は、第１の方法と同様に入射光の角度スキャンを行いながら、角度固定式の検出器（ＣＣＤ等のアレー型検出器）を用いて反射光を検出し、共鳴角を検出する方法である。
【００１０】
第３の方法は、入射光として楔形の光を照射し、検出器の検出角度を反射光の反射角度範囲内で変化させ、共鳴角を検出する方法である。そして、第４の方法は、第３の方法と同様に入射光として楔形の光を照射し、その反射光を角度固定式の検出器を用いて検出し、共鳴角を検出する方法である。
さらに、上記の方法に加え、入射角度，入射波長ともに一定の条件で行う分析方法も知られている。この方法（第５の方法）は、入射角度或いは入射波長に対する反射光の強度分布は、結合物質に捕捉された検出種の量、すなわち試料中の検出種の濃度に応じて変化することから、入射角度，入射波長一定の条件で反射光の強度を計測し、その条件における強度の変化量（試料に接していない状態からの変化量）に基づき濃度等を分析するようにしたものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の各分析方法には、それぞれ次のような課題がある。まず、第１，第２の方法では、入射光の角度スキャンを行うために光源の光軸角度を変化させるための駆動機構が必要となり、コストアップを招いてしまう。また、駆動機構を必要とするために装置が大型化してしまい、ホームユースやＰＯＣ（ポイントオブケア）等の用途には適用しにくい。また、ｍｄｅｇｒｅｅ単位での角度制御が必要となるため、十分な精度を得るのが難しいという課題もある。さらに、角度スキャンに時間がかかるため、非常に速い反応には追従することができず、リアルタイム測定には不向きである。
【００１２】
また、第３，第４の方法では、入射光の角度スキャンの必要はないものの、様々な角度からセンサチップ表面の測定点に光が入射するように、入射光の楔形の頂点を測定点にあてるようにする必要があるため、大面積の測定や一度に複数の測定点を同時に測定する多点同時測定には不向きである。このため、プロテインチップやＤＮＡチップ等の集積化には対応することはできず、上述した回折格子型のセンサチップの利点を十分に生かすことができない。
【００１３】
さらに、第５の方法では、第３，第４の方法と同様に入射光の角度スキャンの必要はなく、駆動機構を必要としない精度の高い分析が可能であるものの、表面プラズモン波のスペクトルの形状の特性から測定レンジ（測定許容範囲）が狭く、あまり広い濃度域に対しては有効ではない。このため、測定レンジを超えてしまった場合には、再度入射角度を再調整して反射光の強度変化を計測せねばならないという課題がある。
【００１４】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、その第１の目的は、簡単な光学系の構成によりリアルタイム測定と大面積の同時測定とを同時に実現可能にした表面プラズモン共鳴センサチップと、それを用いた試料の分析方法及び分析装置を提供することにある。
また、その第２の目的は、反射光の強度の変化量に基づき分析を行う場合において、測定レンジの拡大により広い濃度域の試料にも対応できるようにした表面プラズモン共鳴センサチップと、それを用いた試料の分析方法及び分析装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、発明者は、光の照射によりエバネッセント波を生じさせる回折格子が形成された回折格子面と、回折格子面に沿って設けられ光の照射により表面に表面プラズモン波を誘起しうる金属層とを備えた回折格子型の表面プラズモン共鳴センサチップにおいて、その回折格子面に光の照射方向に対して角度の分布を持たせることにより、上記の第１，第２の目的をともに達成できることを見出し、本発明を完成した。
【００１６】
まず、本発明の第１の表面プラズモン共鳴センサチップ（第１のセンサチップ）は、光の照射により表面に表面プラズモン波を誘起しうる金属層と、上記金属層の近傍に形成され、光の照射によりエバネッセント波を生じさせる回折格子が一定の溝方向及び溝ピッチで形成された複数の回折格子面とを備え、上記各回折格子面は、所定の基準平面に垂直な特定平面に対して垂直で且つ上記基準平面に対してそれぞれ異なる所定の傾斜角度をなして配置されるとともに、それぞれ上記特定平面に垂直な溝方向で回折格子が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
このような構成により、上記特定平面に平行に一定の方向から光（平行光）を照射したときには、各回折格子面の基準平面に対する傾斜角度に応じて各回折格子面への照射光の入射角度に分布が生じ、各回折格子面から得られる反射光の強度にも分布が生じる。したがって、各回折格子面から得られる反射光の強度と各回折格子面への実質的な入射角度とに基づき、共鳴角度をリアルタイムで算出することが可能になる。つまり、上記のような構成のセンサチップを用いることにより、角度スキャンや楔形の光の照射によることなく、同時に複数の角度から光を照射する場合と同様の効果が得られる。
【００１８】
なお、回折格子面が特定平面に平行な方向に複数配置される場合には、特定平面に平行な一の方向から見たときの基準平面に対する傾斜角度が次第に小さくなるように各回折格子面を順に配置するのが好ましい。これにより、各回折格子面からの反射光が交錯することがなく、各回折格子面からの反射光の強度の分析が容易になる。
【００１９】
また、上記回折格子面を、光が照射される側に凸の山状に連続して配置することが好ましい。これにより、回折格子面の各位置からの反射光が交錯することがなく、回折格子面の各位置からの反射光の強度の分析が容易になる。
【００２０】
また、上記回折格子は、一つの溝のみを有する最小幅に形成され、上記回折格子面の集合により光が照射される側に凸の弧状の曲面が構成されるようにしてもよい。
【００２１】
また、回折格子面が集約して配置される回折領域を複数設け、各回折領域には異なる傾斜角度の回折格子面を複数配置するのも好ましい。この場合は、特定平面に平行に一定の方向から光を照射するだけで各回折領域における共鳴角度を同時に検出することができるので、各回折領域に対応して結合物質を固定化することによって多点同時測定を容易に行うことができる。
【００２２】
上記の第１のセンサチップにおいて、各回折格子面は試料と接するセンサ面に沿って設けられている。そして、第１のセンサチップを試料の定量的及び／又は定性的な分析に用いる場合には、センサ面に試料中の検出種（化学種，生化学種又は生物種等）と特異的に結合する結合物質（抗原抗体反応、相補的ＤＮＡ結合、リセプター／リガンド相互作用、酵素／基質相互作用等の相互作用によって検出種を捕捉できる物質）を固定化したものを用いる。特に、多点同時測定用のセンサチップの場合には、各回折領域に対応して結合物質を複数種固定化したものを用いることによって、同時に複数種の検出種について分析が可能になる。
【００２３】
また、上記結合物質を上記回折格子面毎に複数種固定化しても良い。
【００２４】
また、上記センサ面に、回折格子が形成されていない非回折面を上記各回折格子面と同一平面状に設けてもよい。
また、上記各回折領域に対応して、上記回折格子が形成されていない非回折面が集約した非回折領域を設け、上記非回折領域を構成する各非回折面を、対応する回折領域を構成する各回折格子面の上記基準平面に対する傾斜角度の分布と同一の、上記基準平面に対する傾斜角度の分布を有するよう形成してもよい。
【００２５】
また、上記回折面毎に、上記結合物質が固定化された反応領域と、試料中の検出種と特異的な結合を起こさない物質とを固定化するか、或いは何ら物質が固定化されていない非反応領域とを設けても良い。
また、上記各回折領域のうちの一部に、試料中の検出種と特異的に結合する結合物質が固定化された反応領域を設け、他の回折領域には、試料中の検出種と特異的な結合をおこさない物質が固定化されるか、或いは何ら物質が固定化されていない非反応領域を設けてもよい。
【００２６】
また、上記回折格子面を溝方向に垂直な方向に並んで配置するとともに、上記センサ面を覆う蓋を設け、上記センサ面と上記蓋との間に、上記回折格子面の配置方向に向けて複数の流路を並べて形成しても良い。
また、上記センサ面を覆う蓋を備えると共に、上記センサ面と上記蓋との間に複数の流路を並列して形成し、上記各流路毎に、上記回折領域を設けてもよい。
【００２７】
第１のセンサチップを用いて行う試料の分析方法には、次の８つの方法がある。第１の分析方法は共鳴角度を算出して共鳴角度に基づき試料の分析を行う分析方法であり、この分析方法では、センサ面に試料を接触させて特定平面に平行に一定の入射角度で光を照射するステップ、各回折格子面からの反射光を受光し、受光した各回折格子面からの反射光の強度を計測するステップ、計測された反射光の強度と各回折格子面の基準平面に対する傾斜角度とに基づき共鳴角度を算出するステップ、算出された共鳴角度に基づき試料の定量的及び／又は定性的な分析を行うステップを実行する。
【００２８】
この場合、角度スキャンによることなく瞬時に共鳴角度を算出することができるので、リアルタイム測定が可能になるとともに、楔形の光の照射によることなく共鳴角度を算出することができるので、一度に大面積を測定することも可能になる。したがって、回折格子面が集約配置された回折領域が複数設けられた多点同時測定用のセンサチップを用いた場合には、多点同時測定をリアルタイムに行うこともできる。また、光源の光軸は一定でよく且つ平行光でよいので光学系も簡単にすることができる。なお、これらの各ステップは記載順に実行してもよく、同時に実行してもよい。特に、各ステップを同時に実行する場合には、試料中の検出種が結合物質に結合していく様子をリアルタイムでモニタすることができる。
【００２９】
この分析方法は、次のような構成を有する分析装置を用いることにより実施することができる。すなわち、この分析装置は、上記の第１のセンサチップをそのセンサ面に試料を接触させた状態で保持手段により保持し、保持手段により保持された状態のセンサチップのセンサ面に向けて特定平面に平行に一定の入射角度で光照射手段により光を照射し、各回折格子面からの反射光を受光手段により受光し、受光した反射光の強度を計測手段によって計測するような装置構成を有している。そして、さらにこの分析装置は、受光手段により受光した反射光から試料を分析するための手段として、算出手段と分析手段とを備えている。算出手段は、計測手段により計測された各回折格子面からの反射光の強度と各回折格子面の基準平面に対する傾斜角度とに基づき共鳴角度を算出する手段であり、分析手段は、算出手段により算出された共鳴角度に基づき試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う手段である。
【００３０】
第２の分析方法は、共鳴角度を算出して共鳴角度に基づき試料の分析を行う分析方法であり、センサ面に試料を接触させて、特定平面に平行に一定の入射角度で光を照射するステップ、センサ面からの反射光を受光して、各回折格子面からの反射光の強度を計測するステップ、非回折面からの反射光の強度を考慮して、各回折格子面からの反射光の強度を補正するステップ、計測された各回折格子面からの反射光の強度と各回折格子面の基準平面に対する傾斜角度とに基づき、エバネッセント波と表面プラズモン波との共鳴現象が生じる共鳴角度を算出するステップ、算出された共鳴角度に基づき、試料の定量的及び／又は定性的な分析を行うステップを実行する。
【００３１】
ここで、補正の際に考慮すべき反射光を反射している非回折面は、補正しようとする反射光が反射している回折格子面と同じ、上記基準平面に対する傾斜角度を有していなくてはならない。したがって、同一平面状に回折格子面と非回折面とが存在していない場合には、各回折格子面に対応する非回折面を特定し、その非回折面からの反射光を考慮して補正を行う必要がある。
【００３２】
この場合、第１の分析方法と同様の利点の他、非回折面からの反射光の強度を考慮して各回折格子面からの反射光の強度を補正するため、各回折格子面の表面特性の差による反射光の強度の誤差を補正することができる。
【００３３】
なお、表面特性とは、エバネッセント波と表面プラズモン波との共鳴現象以外のセンサチップ表面にかかる要素のうち、センサチップからの反射光強度を弱めるものをいう。例えば、入射光を散乱させる試料溶液の濁りや、試料溶液中に含まれる入射光の吸収物質などの、センサチップからの反射光を弱める要素や、ゆがみ、たわみ、膨潤、収縮など微量な理想平面からの変位のことをいう。また他にも、試料中の成分がセンサチップ表面に非特異的に吸着する場合には、この非特異的に吸着した物質によって入射光は散乱されたり吸収されたりして、センサチップからの反射光の強度は減少する。
【００３４】
この分析方法は、次のような構成を有する分析装置を用いることにより実施することができる。すなわち、この分析装置は、上記の第１のセンサチップをそのセンサ面に試料を接触させた状態で保持手段により保持し、保持手段により保持された状態のセンサチップのセンサ面に向けて特定平面に平行に一定の入射角度で光照射手段により光を照射し、各回折格子面からの反射光を受光手段により受光し、受光した反射光の強度を計測手段によって計測するような装置構成を有している。そして、さらにこの分析装置は、受光手段により受光した反射光から試料を分析するための手段として、補正手段と算出手段と分析手段とを備えている。補正手段は、非回折面からの反射光の強度を考慮して、各回折格子面からの反射光の強度を補正する手段であり、算出手段は、補正手段により補正された各回折格子面からの反射光の強度と各回折格子面の基準平面に対する傾斜角度とに基づき共鳴角度を算出する手段であり、分析手段は、算出手段により算出された共鳴角度に基づき試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う手段である。
【００３５】
第３の分析方法は、共鳴角度を算出して共鳴角度に基づき試料の分析を行う分析方法であり、センサ面に試料を接触させて、特定平面に平行に一定の入射角度で光を照射するステップ、センサ面からの反射光を受光して、各回折格子面からの反射光の強度を計測するステップ、計測された各回折格子面からの反射光の強度と各回折格子面の基準平面に対する傾斜角度とに基づき、エバネッセント波と表面プラズモン波との共鳴現象が生じる共鳴角度を反応領域及び非反応領域のそれぞれについて算出するステップ、算出された反応領域における共鳴角度を非反応領域における共鳴角度を考慮して補正した共鳴角度に基づき、試料の定量的及び／又は定性的な分析を行うステップを実行する。
【００３６】
この場合、第１の分析方法と同様の利点の他、反応領域における共鳴角度を非反応領域における共鳴角度で補正するため、反応によって生じる検出種の変化をより正確に分析することができる。
【００３７】
なお、この方法における補正は、単なる反射光の強度の補正ではなく、検出しようとする特異的反応ではない要素による共鳴角度のシフトを用いて行う反応量の補正であるため、共鳴角度が求められるならば必ずしも反応領域と非反応領域とが上記基準平面に対して同じ傾斜角度を有していなくてもよい。
【００３８】
この分析方法は、次のような構成を有する分析装置を用いることにより実施することができる。すなわち、この分析装置は、上記の第１のセンサチップをそのセンサ面に試料を接触させた状態で保持手段により保持し、保持手段により保持された状態のセンサチップのセンサ面に向けて特定平面に平行に一定の入射角度で光照射手段により光を照射し、各回折格子面からの反射光を受光手段により受光し、受光した反射光の強度を計測手段によって計測するような装置構成を有している。そして、さらにこの分析装置は、受光手段により受光した反射光から試料を分析するための手段として、算出手段と分析手段とを備えている。算出手段は、計測手段により計測された各回折格子面からの反射光の強度と各回折格子面の基準平面に対する傾斜角度とに基づき、エバネッセント波と表面プラズモン波との共鳴現象が生じる共鳴角度を反応領域及び非反応領域それぞれについて算出する手段であり、分析手段は、算出手段により算出された反応領域における共鳴角度を非反応領域における共鳴角度を考慮補正した共鳴角度に基づき試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う手段である。
【００３９】
第４の方法は、共鳴角度を算出して共鳴角度に基づき試料の分析を行う分析方法であり、この分析方法では、異なる複数の試料を複数の流路に割り当て、各流路に割り当てられた試料を流しながら特定平面に平行に一定の入射角度でセンサ面に光を照射するステップ、センサ面からの反射光を受光して、各回折格子面からの反射光の強度を計測するステップ、計測された各回折格子面からの反射光の強度と回折格子面の基準平面に対する傾斜角度とに基づき、エバネッセント波と表面プラズモン波との共鳴現象が生じている共鳴角度を、各流路を流れる試料毎に算出するステップ、流路毎に算出された共鳴角度に基づき、各流路を流れる試料の定量的及び／又は定性的な分析を行うステップを実行する。
【００４０】
この場合、第１の分析方法と同様の利点の他、複数の試料を同時に分析することができるため作業が効率的に行える。また、複数の試料を同じ条件下で分析できるため、試料の違いを明確に分析することができる。
【００４１】
この分析方法は、次のような構成を有する分析装置を用いることにより実施することができる。すなわち、この分析装置は、上記の第１のセンサチップを保持手段により保持し、保持手段により保持された状態のセンサチップに、試料導入手段により異なる複数の試料をセンサチップ上の複数の流路に割り当てて導入し、試料導入手段により各流路に試料が導入された状態のセンサチップのセンサ面に向けて特定平面に平行に一定の入射角度で光照射手段により光を照射し、各回折格子面からの反射光を受光手段により受光し、受光した反射光の強度を計測手段によって計測するような装置構成を有している。そして、さらにこの分析装置は、受光手段により受光した反射光から試料を分析するための手段として、算出手段と分析手段とを備えている。算出手段は、計測手段により計測された各回折格子面からの反射光の強度と各回折格子面の基準平面に対する傾斜角度とに基づき、エバネッセント波と表面プラズモン波との共鳴現象が生じる共鳴角度を各流路毎について算出する手段であり、分析手段は、算出手段により算出された各流路における共鳴角度に基づき、各流路を流れる試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う手段である。
【００４２】
第５の分析方法は、反射光の強度の変化量を測定して強度変化量に基づき試料の分析を行う分析方法であり、この分析方法では、センサ面に試料を接触させて特定平面に平行に一定の入射角度で光を照射するステップ、各回折格子面からの反射光を受光し、受光した各回折格子面からの反射光の強度を計測するステップ、計測された上記各回折格子面からの反射光の強度の、上記センサ面に試料が接触していない状態での反射光の強度に対する変化量を測定するステップ、測定した変化量が所定の測定許容範囲（測定レンジ）内にある回折格子面を選定し、選定した回折格子面からの反射光強度の変化量に基づき試料の定量的及び／又は定性的な分析を行うステップを実行する。
【００４３】
これにより、試料の濃度域が広い場合でも測定値が測定レンジ内に入るように光学系を再調整する必要がなく、実質的に測定レンジを拡大することが可能になる。なお、この場合も各ステップは記載順に実行してもよく、同時に実行してもよい。
【００４４】
この分析方法は、次のような構成を有する分析装置を用いることにより実施することができる。すなわち、この分析装置は、上記の第１のセンサチップをそのセンサ面に試料を接触させた状態で保持手段により保持し、保持手段により保持された状態のセンサチップのセンサ面に向けて特定平面に平行に一定の入射角度で光照射手段により光を照射し、各回折格子面からの反射光を受光手段により受光し、受光した反射光の強度を計測手段によって計測するような装置構成を有している。そして、さらにこの分析装置は、受光手段により受光した反射光から試料を分析するための手段として、測定手段と分析手段とを備えている。測定手段は、測定手段は、計測装置により計測された各回折格子面からの反射光の強度の、センサ面に試料が接触していない状態での反射光の強度に対する変化量を測定する手段であり、分析手段は、測定した反射光強度の変化量が所定の測定許容範囲内にある回折格子面を選定し、選定した回折格子面からの反射光強度の変化量に基づき試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う手段である。
【００４５】
第６の分析方法は、反射光の強度の変化量を測定して強度変化量に基づき試料の分析を行う分析方法であり、この分析方法では、センサ面に試料を接触させて特定平面に平行に一定の入射角度で光を照射するステップ、各回折格子面からの反射光を受光し、受光した各回折格子面からの反射光の強度を計測するステップ、計測された上記各非回折格子面からの反射光の強度を考慮して、上記各回折格子面からの反射光の強度を補正するステップ、補正された各回折格子面からの反射光の強度の、上記センサ面に試料が接触していない状態での反射光の強度に対する変化量を測定するステップ、測定した変化量が所定の測定許容範囲（測定レンジ）内にある回折格子面を選定し、選定した回折格子面からの反射光強度の変化量に基づき試料の定量的及び／又は定性的な分析を行うステップを実行する。
【００４６】
なお、第２の分析方法と同様に、補正の際に考慮すべき反射光を反射している非回折面は、補正しようとする反射光が反射している回折格子面と同じ、上記基準平面に対する傾斜角度を有していなくてはならない。したがって、同一平面状に回折格子面と非回折面とが存在していない場合には、各回折格子面に対応する非回折面を特定し、その非回折面からの反射光を考慮して補正を行う必要がある。
【００４７】
この場合、第５の分析方法と同様の利点の他、非回折面からの反射光の強度を考慮して各回折格子面からの反射光の強度を補正するため、各回折格子面の表面特性の差による反射光の強度の誤差を補正することができる。
【００４８】
この分析方法は、次のような構成を有する分析装置を用いることにより実施することができる。すなわち、この分析装置は、上記の第１のセンサチップをそのセンサ面に試料を接触させた状態で保持手段により保持し、保持手段により保持された状態のセンサチップのセンサ面に向けて特定平面に平行に一定の入射角度で光照射手段により光を照射し、各回折格子面からの反射光を受光手段により受光し、受光した反射光の強度を計測手段によって計測するような装置構成を有している。そして、さらにこの分析装置は、受光手段により受光した反射光から試料を分析するための手段として、補正手段と測定手段と分析手段とを備えている。補正手段は、非回折面からの反射光の強度を考慮して、各回折格子面からの反射光の強度を補正する手段であり、測定手段は、補正手段により補正された各回折格子面からの反射光の強度の、センサ面に試料が接触していない状態での反射光の強度に対する変化量を測定する手段であり、分析手段は、測定した反射光強度の変化量が所定の測定許容範囲内にある回折格子面を選定し、選定した回折格子面からの反射光強度の変化量に基づき試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う手段である。
【００４９】
第７の分析方法は、反射光の強度の変化量を測定して強度変化量に基づき試料の分析を行う分析方法であり、この分析方法では、センサ面に試料を接触させて特定平面に平行に一定の入射角度で光を照射するステップ、各回折格子面からの反射光を受光し、受光した各回折格子面からの反射光の強度を計測するステップ、計測された各回折格子面からの反射光の強度の、センサ面に試料が接触していない状態での反射光の強度に対する変化量を反応領域及び非反応領域のそれぞれについて測定するステップ、測定された反射光強度の変化量が所定の測定許容範囲内にある回折格子面を反応領域及び非反応領域のそれぞれについて選定し、選定された反応領域からの反射光の強度の変化量と選定された非反応領域からの反射光の強度の変化量とに基づき、試料の定量的及び／又は定性的な分析を行うステップを実行する。
【００５０】
なお、第３の方法と同様に、この方法における補正は、単なる反射光の強度の補正ではなく、検出しようとする特異的反応ではない要素による共鳴角度のシフトを用いて行う反応量の補正であるため、共鳴角度が求められるならば必ずしも反応領域と非反応領域とが上記基準平面に対して同じ傾斜角度を有していなくてもよい。
【００５１】
この場合、第５の分析方法と同様の利点の他、反応領域における共鳴角度を非反応領域における共鳴角度で補正するため、反応によって生じる検出種の変化をより正確に分析することができる。
【００５２】
この分析方法は、次のような構成を有する分析装置を用いることにより実施することができる。すなわち、この分析装置は、上記の第１のセンサチップをそのセンサ面に試料を接触させた状態で保持手段により保持し、保持手段により保持された状態のセンサチップのセンサ面に向けて特定平面に平行に一定の入射角度で光照射手段により光を照射し、各回折格子面からの反射光を受光手段により受光し、受光した反射光の強度を計測手段によって計測するような装置構成を有している。そして、さらにこの分析装置は、受光手段により受光した反射光から試料を分析するための手段として、測定手段と分析手段とを備えている。測定手段は、計測装置により計測された各回折格子面からの反射光の強度の、センサ面に試料が接触していない状態での反射光の強度に対する変化量を測定する手段であり、分析手段は、測定した反射光強度の変化量が所定の測定許容範囲内にある回折格子面を反応領域及び非反応領域のそれぞれについて選定し、選定した回折格子面からの反射光強度の変化量と選定された非反応領域からの反射光の強度の変化量とに基づき試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う手段である。
【００５３】
第８の分析方法は、反射光の強度の変化量を測定して強度変化量に基づき試料の分析を行う分析方法であり、この分析方法では、異なる複数の試料を複数の流路に割り当て、各流路に割り当てられた試料を流しながら特定平面に平行に一定の入射角度でセンサ面に光を照射するステップ、センサ面からの反射光を受光して、各回折格子面からの反射光の強度を計測するステップ、計測された各回折格子面からの反射光の強度の、各流路に試料が流れていない状態での反射光の強度に対する変化量を測定するステップ、計測された反射光強度の変化量が所定の測定許容範囲内にある回折格子面を流路毎に選定し、流路毎に選定された回折格子面からの反射光の強度の変化量に基づき、各流路を流れる試料の定量的及び／又は定性的な分析を行うステップを実行する。
【００５４】
この場合、第５の分析方法と同様の利点の他、複数の試料を同時に分析することができるため作業が効率的に行える。また、複数の試料を同じ条件下で分析できるため、試料の違いを明確に分析することができる。
【００５５】
この分析方法は、次のような構成を有する分析装置を用いることにより実施することができる。すなわち、この分析装置は、上記の第１のセンサチップを保持手段により保持し、保持手段により保持された状態のセンサチップに、試料導入手段により異なる複数の試料をセンサチップ上の複数の流路に割り当てて導入し、試料導入手段により各流路に試料が導入された状態のセンサチップのセンサ面に向けて特定平面に平行に一定の入射角度で光照射手段により光を照射し、各回折格子面からの反射光を受光手段により受光し、受光した反射光の強度を計測手段によって計測するような装置構成を有している。そして、さらにこの分析装置は、受光手段により受光した反射光から試料を分析するための手段として、測定手段と分析手段とを備えている。測定手段は、計測装置により計測された各回折格子面からの反射光の強度の、上記各流路に試料が流れていない状態での反射光の強度に対する変化量を測定する手段であり、分析手段は、測定した反射光強度の変化量が所定の測定許容範囲内にある回折格子面を流路毎に選定し、選定した回折格子面からの反射光の強度の変化量と基づき、試料の定量的及び／又は定性的な分析を行う手段である。
【００５６】
さらに、上述の各分析方法において、表面プラズモン共鳴センサチップ上に試料を導入するに先立ち、物理的及び／又は化学的な作用によって試料を分離する試料分離ステップを行ってもよい。
【００５７】
これにより、試料中に検出種以外の不純物が混入していたとしても、分析前に適正に除去することができ、純粋な検出種のみを分析することができる。したがって、正確な分析を行うことが可能となる。
【００５８】
また、これらの分析手段で通常用いられている検出方法（吸光度検出、蛍光検出、化学発光検出、示差屈折計検出、電気化学検出など）と組み合わせることにより、各種の存在物質の存在量と、その中での検出対象種の特異的反応計測による測定とを同時に行うことができる。
【００５９】
この分析方法は、上述の分析装置の構成に加え、表面プラズモン共鳴センサチップ上に試料を導入するに先立ち、物理的及び／又は化学的な作用によって試料を分離する試料分離手段を有するように構成した分析装置を用いることで実施できる。
【００６０】
試料分離手段としては、液体クロマトグラフィー，ＨＰＬＣ，キャピラリー電気泳動，マイクロチップ電気泳動，フローインジェクション或いはマイクロチャネルを用いた分離方法の何れかの手法により試料を分離することが望ましい。
【００６１】
また、上述の各分析方法において、検出種が発光物質である場合に、センサ面に光を照射するに先立ち、或いは、センサ面に光を照射して反射光を受光した後、結合物質に結合した発光物質の発光光を検出するステップを備え、分析ステップでは、発光光の検出結果も併せて総合的に試料の定量的及び／又は定性的な分析を行うようにしてもよい。
【００６２】
これにより、表面プラズモン共鳴のみでなく、発光現象を利用した分析を行えるようになる。蛍光や燐光等の発光現象は非常に高感度であるため、より微妙な反応も検出することが可能となる。
【００６３】
この分析手段は、上述の分析装置の構成に加えて、検出種が発光物質である場合に、受光手段が結合物質に結合した発光物質の発光光も検出可能に構成され、分析手段が、受光手段による発光光の検出結果も併せて総合的に試料の定量的及び／又は定性的な分析を行うように構成した分析装置を用いることで実施できる。
【００６４】
また、本発明の第２の表面プラズモン共鳴センサチップ（第２のセンサチップ）は、光の照射により表面に表面プラズモン波を誘起しうる金属層と、金属層の近傍に形成され、光の照射によりエバネッセント波を生じさせる回折格子が一定の溝方向及び溝ピッチで形成された回折格子曲面とを備え、回折格子曲面は光が照射される側に向けて凸の湖上の曲面形状を有し、所定の基準平面に垂直な特定平面に対し垂直に配置されるとともに、特定平面に垂直な溝方向で回折格子が形成されていることを特徴としている。
【００６５】
このような構成により、上記特定平面に平行に一定の方向から光（平行光）を照射したときには、照射光の照射位置における接平面の基準平面に対する傾斜角度に応じて、回折格子面への照射光の入射角度に分布が生じ、回折格子面の各位置から得られる反射光の強度にも分布が生じる。したがって、回折格子面の各位置から得られる反射光の強度とその位置における実質的な入射角度とに基づき、共鳴角度をリアルタイムで算出することが可能になる。つまり、上記のような構成のセンサチップを用いることにより、角度スキャンや楔形の光の照射によることなく、所定の広がり角（或いは狭まり角）を有する光を照射する場合と同様の効果が得られる。
【００６６】
好ましくは、回折格子面の形状は、光が照射される側に向けて凸の曲面形状とする。これにより、回折格子面の各位置からの反射光が交錯することがなく、回折格子面の各位置からの反射光の強度の分析が容易になる。
また、上記の回折格子面を複数設けるのも好ましい。この場合は、特定平面に平行に一定の方向から光を照射するだけで複数の回折格子面における共鳴角度を同時に検出することができるので、各回折格子面に対応して結合物質を固定化することによって多点同時測定を容易に行うことができる。
【００６７】
上記の第２のセンサチップにおいて、回折格子面は試料と接するセンサ面に沿って設けられている。そして、第２のセンサチップを試料の定量的及び／又は定性的な分析に用いる場合には、センサ面に試料中の検出種と特異的に結合する結合物質を固定化したものを用いる。特に、多点同時測定用のセンサチップの場合には、各回折格子面に対応して結合物質を複数種固定化したものを用いることによって、同時に複数種の検出種について分析が可能になる。
【００６８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（Ａ）第１実施形態
まず、図１〜図５を用いて本発明の第１実施形態について説明する。
図１に示すように本実施形態にかかるセンサチップ（表面プラズモン共鳴センサチップ）１は、その表面（センサ面）１ａを金属層３により被覆され、金属層３上の複数箇所に回折格子が形成された回折領域６が部分的に設けられている。本実施形態では、回折格子が形成されている各回折領域６が多点同時測定による分析時の測定スポットとなる。
【００６９】
図２は測定スポット６を拡大して示した斜視図である。図２に示すように測定スポット６は、回折格子が形成された複数の平面（以下、回折格子面）５ａ〜５ｉが集約して配置されたものである。各回折格子面５ａ〜５ｉは、金属層３上の測定スポット６外の表面を基準平面Ｓ０としたとき、この基準平面Ｓ０に垂直な特定平面Ｓ１に対して垂直で、且つ基準平面Ｓ０に対してそれぞれ所定の傾斜角度αａ〜αｉをなして配置されている。また、各回折格子面５ａ〜５ｉには、同一形状（同一溝深さ，溝ピッチ）の回折格子が特定平面Ｓ１に垂直な溝方向に形成されている。
【００７０】
ここでは、中央の回折格子面５ｅは基準平面Ｓ０に平行に配置されており、残りの回折格子面５ａ〜５ｄ，５ｆ〜５ｉは、中央から遠ざかるほど基準平面Ｓ０に対する傾斜角度が次第に大きくなるように、言い換えれば、特定平面に平行な一方向Ａから見たときの基準平面Ｓ０に対する傾斜角度が次第に小さくなるように配置されている（すなわち、αａ＞αｂ＞αｃ＞αｄ＞αｅ（αｅ＝０）＞αｆ＞αｇ＞αｈ＞αｉ）。また、各回折格子面５ａ〜５ｉは、隣り合う回折格子面同士が連続するように配置されている。
【００７１】
この構造によれば、光がセンサチップ１のセンサ面１ａに照射されると、照射光はセンサ面１ａ上の各測定スポット６において回折し、この回折現象によりエバネッセント波が生じる。このとき、測定スポット６への実質的な入射角度は回折格子面５ａ〜５ｉ毎に異なり、図２において基準平面Ｓ０に対する照射光の入射角度をθとしたとき、各回折格子面５ａ〜５ｉへの実際の入射角度は、照射方向側の端部にある回折格子面５ａから順に、θ−αａ，θ−αｂ，θ−αｃ，・・・，θ−αｉとなる。このように照射光の入射角度が回折格子面５ａ〜５ｉ毎に異なることにより、回折現象により生じるエバネッセント波の波数も回折格子面５ａ〜５ｉ毎に異なったものになり、照射光が金属層３に作用することにより金属層３の表面に発生する表面プラズモン波との共鳴（ＳＰＲ）の度合いも回折格子面５ａ〜５ｉ毎に異なったものになる。
【００７２】
このセンサチップ１は、図４（ａ）に示す基体２の表面に、まず、図４（ｂ）に示すようにレーザ加工等により凹凸形状が形成された凹凸面４を複数箇所に部分的に形成し、次いで、図４（ｃ）に示すように基体２の表面全面にスパッタリングや蒸着により金属層３を積層することで製造することができる。凹凸面４上に金属層３が積層されることで金属層３の表面にも凹凸面が現れ、この金属層３の表面に現れた凹凸面が回折格子面として機能し、凹凸面４が形成された各回折領域が測定スポット６となる。
【００７３】
基体２の材質は、表面に凹凸面４を形成することができ、金属層３を保持できる機械的強度が十分であるならばその材質に限定はない。凹凸面４の形成しやすさからは樹脂が好ましく、アクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチルなど)、ポリエステル樹脂(ポリカーボネートなど)、ポリオレフィンなどが好適な材質として挙げられる。
金属層３は、表面プラズモン波を誘起しうるものであればその材質に限定はない。例えば、金，銀，銅，アルミニウムやこれらを含む合金等、或いは銀，銅，アルミニウムの酸化物等を用いることができる。感度や安価な点では銀が好ましいが、安定性の面では金が好ましい。金属層３の厚みは、好ましくは２０〜３００ｎｍとし、より好ましくは３０〜１６０ｎｍとする。なお、金属層３の厚みが小さい場合には、照射光が金属層３を透過して基体２の表面に達し、照射光が基体２表面の凹凸面４において回折する場合もある。この場合は凹凸面４の凹凸形状も回折格子として機能することになる。
【００７４】
基体２に形成する凹凸面４は、上述のレーザ加工の他、所定の凹凸形状を備えた金型をイオンビームを用いて形成し、この金型への射出成型によって基体２とともに成型することも可能である。また、凹凸形状を持たない傾斜角のある平面だけを先に基体２の表面に形成し、その後、その上から透過型凹凸フィルムを貼り付けることでも所望の凹凸面４を形成できる。その他、微細切削技術を用いて凹凸形状を加工したり、平面に対してＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）をマイクロコンタクトプリンティングすることにより凹凸形状を形成したりすることでも所望の凹凸面４を形成することができる。
【００７５】
凹凸面４の凹凸形状は、金属層３を積層したときにその表面に所望の回折格子が得られるように金属層３の厚み等を考慮して形成する。凹凸形状としては、矩形波形状，正弦波形状，鋸歯状形状などがあり得るが、好ましくは回折格子の溝深さ(頂から谷底まで)が１０〜２００ｎｍ（より好ましくは３０〜１２０ｎｍ）、ピッチ(周期：凹凸の凸から隣接する凸までの距離)が４００〜１２００ｎｍ(照射光の波長と関係する)となるような周期的な凹凸形状とする。
【００７６】
一つの測定スポット６に形成する回折格子面の数は、２〜１００の範囲、より好ましくは５〜５０の範囲とする。回折格子面の基準平面に対する傾斜角度は、−１０度〜１０度の範囲、好ましくは−５度〜５度の範囲、より好ましくは−３度〜３度の範囲とする。また、隣接する回折格子面間における傾斜角度の変化量は０．００１〜１度の範囲、好ましくは０．０１〜０．５度の範囲とする。
【００７７】
また、回折格子面の大きさは、測定スポット６の数にもよるが、形状が矩形の場合には短辺が５μｍ〜２０ｍｍの範囲、好ましくは２０μｍ〜５ｍｍの範囲とし、形状が円形の場合には直径が５μｍ〜２０ｍｍの範囲、好ましくは２０μｍ〜５ｍｍの範囲とする。そして、測定スポット６の形成密度としては、０．１〜１，０００，０００個/ｃｍ2が好ましく、１〜１００，０００個/ｃｍ2がより好ましい。これにより、１チップあたり、１〜１０，０００，０００個の測定スポット６において多点同時測定が可能になる。
【００７８】
次に、本実施形態にかかるセンサチップ１の使用方法について説明する。
センサチップ１を試料の分析に用いる際には、まず、図３に示すように各測定スポット６上に結合物質７を固定化する。この結合物質７は、抗原抗体反応、相補的ＤＮＡ結合、リセプター／リガンド相互作用、酵素／基質相互作用等の相互作用によって特定の物質と特異的に結合しうる性質を備えた結合物質であり、検出すべき検出種（化学種，生化学種又は生物種等）に応じた結合物質７が選択される。試料中に複数の検出種が含まれる場合には、各検出種に応じた結合物質７がそれぞれ選択されて、それぞれ別々の測定スポット６に固定化される。
【００７９】
そして、このように結合物質７が固定化されたセンサチップ１を図５に示す構成の分析装置１０にセットして分析を行う。この分析装置１０はセンサチップ１を固定するためのホルダ１１，光源１２，光検出器１３及び分析部１４から主に構成されている。
ホルダ１１には検出種を含む試料流体が通過する流路１１ａが形成されている。センサチップ１はそのセンサ面１ａが流路１１ａを流れる試料に接するように配置されて固定される。
【００８０】
光源１２はセンサチップ１のセンサ面１ａに向けて光を照射するようにセンサチップ１に対して流路１１ａを挟んで配置されている。光源１２の照射方向は、特定平面Ｓ１に平行で、且つ、基準平面Ｓ０に対して所定の入射角度θをなすように設定されている。なお、この入射角度θは、各回折格子面５ａ〜５ｉからの反射光の強度のうち、最小入射角の回折格子面６ａからの反射光の強度が最小となるように調整しておくのが好ましい。光源１２としては単色光を発するレーザ光源、特に価格，大きさの点で半導体レーザが好ましく、波長は３５０〜１３００ｎｍ程度とするのが好ましい。また、ハロゲン・タングステンランプなどの白色光を干渉フィルターや分光器等で分光して得た単色光を光源として用いることも可能である。
【００８１】
光検出器１３はセンサチップ１からの反射光を検出する検出器であり、光源１２と同様にセンサチップ１に対して流路１１ａを挟んで配置されている。光検出器１３としては、例えばＣＣＤ素子を集積したもの、シリコンフォトダイオードアレイ等が好ましい。なお、図中では省略しているが、Ｐ偏光のみが表面プラズモン波を共鳴させることができるため、光源１２とセンサチップ１との間、またはセンサチップ１と光検出器１３との間には、光源１２からの照射光、或いはセンサチップ１からの反射光を偏光するための偏光子が設置されている。
【００８２】
分析部１４は光検出器１３からの検出情報に基づき分析処理を行う装置である。分析部１４は、本発明にかかる算出手段或いは測定手段、及び分析手段として機能する。以下、分析部１４の各機能とあわせて、本実施形態にかかるセンサチップ１を用いた試料の分析手順について、共鳴角度を算出して共鳴角度に基づき試料の分析を行う場合と、反射光の強度の変化量を測定して反射光強度の変化量に基づき試料の分析を行う場合とに分けて具体的に説明する。
【００８３】
共鳴角度に基づき試料の分析を行う場合、まず、センサチップ１をホルダ１１にセットしてセンサチップ１のセンサ面１ａを試料に接触させる（ステップＡ１）。これによりセンサ面１ａの各測定スポット６に固定された結合物質７に試料流体中の検出種が特異的に結合する。そして、結合物質７に結合した検出種の物質量に応じて各測定スポット６の金属層３表面近傍の媒質の屈折率が変化し、各測定スポット６における表面プラズモン波の共鳴条件が変化する。
【００８４】
次に、光源１２からセンサ面１ａに向けて照射光を照射する（ステップＡ２）。このとき、照射光が全ての測定スポット６を照らすように照射光の太さを調整する。センサ面１ａに照射された照射光は各測定スポット６に配置された各回折格子面５ａ〜５ｉにおいて回折光を生じさせる。このうち０次の回折光（反射光）を光検出器１３によって検出し、検出した反射光の強度を計測する（ステップＡ３）。したがって、光検出器は受光手段としての役割と計測手段としての役割を果たす。
【００８５】
光検出器１３により検出された反射光の情報は分析部１４に送られる。分析部１４は、光検出器１３からの反射光の情報から結合物質７が固定された各測定スポット６からの反射光の強度の情報を抽出して、各測定６スポットの回折格子面５ａ〜５ｉ毎に反射光の強度を検出する。そして、各回折格子面５ａ〜５ｉからの反射光の強度に基づき、測定スポット６毎に共鳴角度を算出する。具体的には、測定スポット６毎に反射光の強度が最小となる回折格子面を検出し、その回折格子面への実際の入射角度（基準平面Ｓ０への入射角度から傾斜角度を差し引いた角度）を共鳴角度と見なすか、或いは、反射光強度が最小の回折格子面の近傍にある複数の回折格子面の実際の入射角度と、これら回折格子面で得られる反射光強度とに基づき、反射光強度が極小となる共鳴角度を補間計算する。この場合、補間計算の方がより正確に共鳴角度を算出することができる（ステップＡ４−１）。
【００８６】
そして、分析部１４は、照射した光の波長と算出した共鳴角度とを検量線（或いは理論的な濃度換算式）に照合して、各測定スポット６に対応する検出種の濃度を分析する。検量線は、濃度既知の試料を用いた試験により各検出種の濃度と共鳴波長及び共鳴角度との関係を予め求めたものであり、算出した各測定スポット６における共鳴角度をこの検量線に照合することで試料流体中の各検出種の濃度を測定できる（ステップＡ５−１）。
【００８７】
このような手法により分析を行うことで、各測定スポット６における共鳴角度を同時に且つリアルタイムで算出することができ、多種の検出種についてのリアルタイム分析が可能になる。
なお、媒質の屈折率変化が非常に大きく（例えば酵素反応により生じるものが表面に沈着する性質を持つ色素のような場合や、結合反応の増感法として金コロイドなどの微粒子を使用する場合など）、回折格子面５ａ〜５ｉの角度だけでは共鳴角度のシフトに対応できないときは、入射光の角度を変更することによって対応することができる。
【００８８】
一方、反射光強度の変化量に基づき試料の分析を行う場合は、上述のステップＡ１からステップＡ３までの処理によりセンサ面１ａからの反射光を検出すると、分析部１４は、得られた反射光の情報から各測定スポット６からの反射光の情報を抽出して、各測定６スポットの回折格子面５ａ〜５ｉ毎に反射光の強度を検出する。そして、センサ面１ａに試料が接触していない状態に対する反射光強度の変化量を回折格子面５ａ〜５ｉ毎に測定する（ステップＡ４−２）。
【００８９】
次に、分析部１４は、反射光強度の変化量が所定の測定レンジ（測定許容範囲）内にある、すなわちレンジオーバーしていない回折格子面を測定スポット６毎に選定する。そして、選定したレンジオーバーしていない回折格子面からの反射光強度の変化量とその回折格子面の傾斜角度とを検量線（濃度既知の試料を用いた試験により回折格子面への入射角度と反射光強度の変化量との関係を予め求めたもの）に照合して、各スポット６に対応する検出種の濃度を分析する（ステップＡ５−２）。
【００９０】
エバネッセント波の波数は回折格子面への照射光の入射角度に変化することから、反射光強度の変化量も入射角度により変化し、入射角度如何によっては変化量が大きくなりすぎて分析部１４に含まれる測定器の測定レンジを越えてしまう場合がある。この場合、従来は、光学系の再調整により入射角度を変更する必要があった。特に多項目測定を行う場合において、検出種間の濃度差が大きい場合には、測定しようとする検出種毎に入射角度を変更しなければならなかった。しかしながら、本実施形態のセンサチップ１には、傾斜角度が異なる複数の回折格子面５ａ〜５ｉが設けられているので、照射光の入射角度を変更せずとも別の回折格子面を選定することで実質的に入射角を変更したことになる。つまり、実質的に計測レンジを拡大したことに相当する。その結果、広い計測レンジが必要となる濃度域の広い試料についても対応することが可能となる。
【００９１】
以上のように、本実施形態のセンサチップ１を用いて試料の分析を行うことにより、多種の検出種についてのリアルタイム分析が可能になるとともに、濃度域の広い試料についても対応することができるという利点がある。
また、このセンサチップ１を用いた分析装置１０には、角度スキャンのための駆動機構を必要とせず、光源（偏光子を含む）１２とセンサチップ１と光検出器１３だけで光学系が構成できるので、装置の簡素化、小型化及び低コスト化が可能になるという利点もある。
【００９２】
近年、特に臨床検査の分野では治療の現場での検査を可能にする小型・簡便操作を特徴とするＰＯＣが重視されており、表面プラズモン共鳴センサチップも免疫検査などに適用が考えられていたが、サイズとコストの点において従来はＰＯＣへの展開は困難であった。しかしながら、この分析装置１０によれば、サイズもコストも抑えることができるのでＰＯＣに適用可能なだけでなく、在宅検査などの領域にも適用することができる。さらには、この分析装置１０は、ＨＰＬＣにも好適であり、血液や尿の分析や食品中の栄養分の分析、或いは排水中の化学物質の分析等にも応用することができる。
【００９３】
（Ｂ）第２実施形態
次に、図６を用いて本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態にかかるセンサチップ２１は、その基本構成は第１実施形態と共通しており、表面を金属層２３により被覆され、金属層２３上の複数箇所に回折格子が形成された回折領域（測定スポット）２６が部分的に設けられている。
【００９４】
ここでは、測定スポット２６は、回折格子が形成された曲面（以下、回折格子面）２５からなり、この回折格子面２５は、金属層３上の測定スポット２６外の表面を基準平面Ｓ０としたとき、この基準平面Ｓ０に垂直な特定平面Ｓ１に対して垂直に配置されている。また、回折格子面２５は、センサ面２１ａ側に凸の弧状に形成されており、特定平面Ｓ１に垂直な溝方向に回折格子が形成されている。
【００９５】
この構造によれば、測定スポット２６への実質的な入射角度は回折格子面２５上の位置により異なり、図６において基準平面Ｓ０に対する照射光の入射角度をθとしたとき、回折格子面２５上の各位置への実際の入射角度は、その位置における接平面の基準平面Ｓ０に対する傾斜角度をβとすると、θ−βとなる。回折格子面２５に接する接平面の傾斜角度は、図６に示すようにβ１（β１＞０）からβ２（β２＜０）まで連続的に変化することから、回折格子面２５への照射光の実質的な入射角度にはθ−β１からθ−β２までの連続的な分布が生じることになり、その結果、回折格子面２５の各位置から得られる反射光の強度にも連続的な分布が生じることになる。
【００９６】
このような特性により、本実施形態のセンサチップ２１を用いて試料の分析を行う場合には、第１実施形態と同様の利点が得られるだけでなく、回折格子面２５への照射光の実質的な入射角度が連続的に分布することから、近似や補間計算によることなく共鳴角度を直接検出することができ、より正確な分析が可能になるという利点もある。
【００９７】
（Ｃ）第３実施形態
次に、図７を用いて本発明の第３実施形態を説明する。
本実施形態に係るセンサチップ３１は、その基本構成は第１実施形態と共通しており、表面を金属層３３により被膜され、金属層３３上の複数箇所に回折格子が形成された回折領域（測定スポット）３６が部分的に設けられている。
【００９８】
ここでは、測定スポット３６は一部に回折格子を形成された回折格子面３５ａ〜３５ｉからなり、この回折格子面３５ａ〜３５ｉの一部には回折格子が形成されていない領域（以下、非回折面という）３７ａ〜３７ｉが形成されている。その他の構成は、第１実施形態と同一である。
【００９９】
この構造によれば、測定スポット３６の反射光は、回折格子面３５ａ〜３５ｉで反射して表面プラズモン共鳴により強度を弱められた反射光（以下、共鳴反射光という）と、非回折面３７ａ〜３７ｉで反射し、表面プラズモン共鳴の影響を受けていない反射光（以下、基準反射光という）とに別けられる。
【０１００】
このような特性により、本実施形態のセンサチップ３１を用いて試料の分析を行う場合には、第１実施形態と同様の手法に加え、計測される共鳴反射光の強度を、共鳴反射光が反射した回折格子面と同じ回折格子面にある非回折面で反射した基準反射光の強度で補正するステップを備えることができる。これにより、第１実施形態と同様の利点に加えて、基準反射光の強度による補正によって、各回折格子面間の表面特性による誤差の影響を補正することができ、より正確な分析を行うことが可能となるという利点がある。
【０１０１】
（Ｄ）第４実施形態
次に、図８を用いて本発明の第４実施形態を説明する。
本実施形態に係るセンサチップ４１は、その基本構成は第１実施形態と共通しており、表面を金属層４３により被膜され、金属層４３上の複数箇所に回折格子が形成された回折領域（測定スポット）４６が部分的に設けられている。
【０１０２】
ここでは、測定スポット４６上に、結合物質４７の他に非結合物質４８を固定化する。非結合物質４８は、検出すべき検出種と特異的に結合しうる性質を備えない物質である。試料中に複数の検出種が含まれる場合には、各検出種に応じた結合物質４７及び非結合物質４８がそれぞれ選択されて、それぞれ別々の測定スポット４６に固定化してもよい。
【０１０３】
したがって、結合物質が固定化された領域は反応領域となり、非結合物質が固定化された領域及び結合物質と非結合物質とが共に固定化されていない領域は非反応領域となる。また、金属層４３を形成する金属と検出種とが特異的に結合しない場合には、非結合物質４８を固定化せずに、結合物質４７及び非結合物質４８が共に固定化されず金属層４３が剥き出しとなっている領域を非反応領域としても良い。
この他の構成は、第１実施形態と同一である。
【０１０４】
この構造によれば、測定スポット４６から反射される反射光は、反応領域で反射される反射光と非反応領域で反射される反射光とに別けられる。反応領域で反射される反射光は試料の定量的及び／又は定性的な要素によって変化するが、非反応領域で反射される反射光は試料の影響を受けず回折格子面の構造によってのみ強度が決定される。
【０１０５】
このような特性により、本実施形態のセンサチップ４１を用いて試料の分析を行う場合には、第１実施形態と同様の手法に加え、反応領域及び非反応領域のそれぞれにおいて表面プラズモン共鳴が発生する共鳴角度を算出するステップと、さらに、反応領域における共鳴角度から反応領域と同じ回折格子面上の非反応領域における共鳴角度を差し引いた共鳴角度を算出するステップとを行う。これにより、検出種が反応領域で結合物質と結合した時の反射光を、反応領域近傍の非反応領域で反射した反射光を基準として分析することができるため、第１実施形態と同様の利点に加えて、検出種が結合物質と特異的に結合することにより生じる変化を確実に分析することができる。
【０１０６】
（Ｅ）第５実施形態
次に、図９を用いて本発明の第５実施形態を説明する。
本実施形態は、第１実施形態の分析装置１０の、試料流体が流れる流路１１ａの上流に、試料流体を分離する分離装置５９が設置された構造となっている。
【０１０７】
分離装置５９としては、試料の吸着性や分配係数に応じて分離を行う液体クロマトグラフィーやＨＰＬＣ（high performance liquid chromatography），試料の電気陰性度に応じて分離を行うキャピラリー電気泳動やマイクロチップ電気泳動，フローインジェクション或いはマイクロチャネルを用いた分離方法などが好適である。
【０１０８】
マイクロチャネルは何らかのチップ表面に形成された試料が流れる溝のことであるが、この溝の一部にＨＰＬＣのカラム充填材に相当するものを詰めたり、溝表面に官能基を備えさせたりすることで、分離が可能となるものである。
【０１０９】
また、フローインジェクションは試料が流れている状態で様々な反応を起こさせる手法であるが、例えば錯形成反応と溶媒抽出とを行い、試料中の検出種以外の物質を除去する等の処理をして、分離を行うことができる。
【０１１０】
なお、もちろん上記以外の装置を分離装置として分析装置に取り付けても良い。
【０１１１】
この装置を用いて分析を行なう場合、酵素やたんぱく質等の検出種を予め分離装置によって純粋な物質ごとに分離することができる。このため、純粋な物質となった検出種を分析することができ、より正確な分析を行うことができる。
【０１１２】
また、分析手段として通常用いられている検出方法（吸光度検出、蛍光検出、化学発光検出、示差屈折計検出、電気化学検出など）と組み合わせることにより、各種の存在物質の存在量と、その中での検出対象種の特異的反応計測による測定とを同時に行うことができる。
【０１１３】
（Ｆ）第６実施形態
次に、図５を用いて本発明の第６実施形態を説明する。
本実施形態は、第１実施形態と基本的な構成は共通しており、光源１２から照射された光はセンサチップで反射し、光検出部１３で検出されるよう構成されている。
【０１１４】
ここでは、検出種は蛍光や燐光などの光を発生しうる発光物質である。例えば、結合物質と反応することや、光源１２から供給される光によって励起されることにより発光する発光物質がある。本実施形態では光検出部１３がこの発光した光（発光光）を検出できるように構成されている。
【０１１５】
このような構成により、実施形態１の利点に加え、本実施形態は発光光の検出結果を用いて試料の定量的及び／又は定性的な分析を行うことができ、したがってより正確な分析を行うことができる。特に蛍光などの化学発光は非常に高感度であるため、微小な反応を検出することが可能である。
【０１１６】
（Ｇ）第７実施形態
次に、図１０，１１を用いて本発明の第７実施形態を説明する。
本実施形態は、第１実施形態と基本的な構成は共通しており、光源１２から照射された光はセンサチップ７１で反射し、光検出部１３で検出されるよう構成されている。
【０１１７】
ここでは、図１０に示すように、試料が流れる流路７０が回折格子としての凹凸と直交する向きに複数設けられている。流路７０はセンサチップ７１表面を覆う蓋７２とセンサチップ７１との間に設けられ、２本１組でセンサチップ７１上の各測定スポット６を通過するよう形成されている。なお、流路７０と流路７０との間には、試料が混ざらないようにシールが施されている。
また、図１１に示すように、分析装置１０の流路７０の上流に、異なる試料流体それぞれを各流路７０に割り当てて、割り当てた試料流体を各流路に導入する試料導入装置７９が設置されている。
【０１１８】
この様な構成により、本実施形態では、第１実施形態と同様の手法に加え、異なる複数の試料を複数の流路７０に割り当て、各流路７０に割り当てられた試料を流しながらセンサ面に光を照射するステップを備えることができる。
【０１１９】
このため、第１実施形態の利点に加え、本実施形態は複数の試料を同時に分析することができるため作業が効率的に行える。また、複数の試料を同じ条件下で分析できるため、試料の違いを明確に分析することができる。
【０１２０】
（Ｈ）第８実施形態
次に、図１２を用いて本発明の第８実施形態について説明する。
本実施形態にかかるセンサチップ８１は、その基本構成は第１実施形態と共通しており、表面を金属層８３により被覆され、金属層８３上の複数箇所に回折格子が形成された回折領域（測定スポット）８７が部分的に設けられている。
【０１２１】
ここでは、測定スポット８７の隣に、測定スポット８７の表面の回折格子が形成された面が基準平面Ｓ０に対する傾斜角度の分布と同一の、基準平面Ｓ０に対する傾斜角度の分布を有する、回折格子が形成されていない平面（以下、非回折面という）を形成された非回折領域８８が設けられている。その他の構成は、第１実施形態と同一である。
【０１２２】
この構造によれば、センサチップ８１の反射光は、測定スポット８７で反射して表面プラズモン共鳴により強度を弱められた共鳴反射光と、非回折領域８８で反射し、表面プラズモン共鳴の影響を受けていない基準反射光とに別けられる。
【０１２３】
このような特性により、本実施形態のセンサチップ８１を用いて試料の分析を行う場合には、第１実施形態と同様の手法に加え、計測される共鳴反射光の強度を、共鳴反射光が反射した測定スポットに対応する非回折領域で反射した基準反射光の強度で補正するステップを備えることができる。これにより、第１実施形態と同様の利点に加えて、基準反射光の強度による補正によって、各測定スポットの表面に設けられた回折格子面間の表面特性による誤差の影響を補正することができ、より正確な分析を行うことが可能となるという利点がある。
【０１２４】
（Ｉ）第９実施形態
次に、図１３を用いて本発明の第９実施形態について説明する。
本実施形態にかかるセンサチップ９１は、その基本構成は第１実施形態と共通しており、表面を金属層９３により被覆され、金属層９３上の複数箇所に回折格子が形成された回折領域（測定スポット）９６が部分的に設けられている。
【０１２５】
ここでは、測定スポット９６のうちの一部の表面に、結合物質９７を固定化し、他の測定スポット９６の表面に、非結合物質９８を固定化する。非結合物質９８は、検出すべき検出種と特異的に結合しうる性質を備えない物質である。試料中に複数の検出種が含まれる場合には、各検出種に応じた結合物質９７及び非結合物質９８がそれぞれ選択されて、それぞれ別々の測定スポット９６に固定化してもよい。
【０１２６】
したがって、結合物質が固定化された測定スポット表面の結合物質が固定化された領域は反応領域となり、非結合物質が固定化された測定スポット表面の非結合物質が固定化された領域及び結合物質と非結合物質とが共に固定化されていない領域は非反応領域となる。
また、金属層９３を形成する金属と検出種とが特異的に結合しない場合には、非結合物質９８を固定化せずに、結合物質９７及び非結合物質９８が共に固定化されず金属層９３が剥き出しとなっている領域を非反応領域としても良い。
この他の構成は、第１実施形態と同一である。
【０１２７】
この構造によれば、測定スポット９６から反射される反射光は、反応領域で反射される反射光と非反応領域で反射される反射光とに別けられる。反応領域で反射される反射光は試料の定量的及び／又は定性的な要素によって変化するが、非反応領域で反射される反射光は試料の影響を受けず回折格子面の構造によってのみ強度が決定される。
【０１２８】
このような特性により、本実施形態のセンサチップ９１を用いて試料の分析を行う場合には、第１実施形態と同様の手法に加え、反応領域及び非反応領域のそれぞれにおいて表面プラズモン共鳴が発生する共鳴角度を算出するステップと、さらに、反応領域における共鳴角度から反応領域と同じ回折格子面上の非反応領域における共鳴角度を差し引いた共鳴角度を算出するステップとを行う。これにより、検出種が反応領域で結合物質と結合した時の反射光を、反応領域近傍の非反応領域で反射した反射光を基準として分析することができるため、第１実施形態と同様の利点に加えて、検出種が結合物質と特異的に結合することにより生じる変化を確実に分析することができる。
【０１２９】
（Ｊ）第１０実施形態
次に、図１１，１４を用いて本発明の第１０実施形態を説明する。
本実施形態は、第１実施形態と基本的な構成は共通しており、光源１２から照射された光はセンサチップ１０１で反射し、光検出部１３で検出されるよう構成されている。
【０１３０】
ここでは、図１４に示すように、センサチップ１０１表面に試料が流れる流路１００が並列に複数設けられている。流路１００はセンサチップ１０１表面を覆う蓋１０２とセンサチップ１０１との間に設けられている。なお、流路１００と流路１００との間には、試料が混ざらないようにシールが施されている。
また、各流路１００には第１実施形態と同様の測定スポット６が複数設けられている。
【０１３１】
また、図１１に示すように、分析装置１０の流路１００の上流に、異なる試料流体それぞれを各流路１００に割り当てて、割り当てた試料流体を各流路に導入する試料導入装置７９が設置されている。
【０１３２】
この様な構成により、本実施形態では、第１実施形態と同様の手法に加え、異なる複数の試料を複数の流路１００に割り当て、各流路１００に割り当てられた試料を流しながらセンサ面に光を照射するステップを備えることができる。
【０１３３】
このため、第１実施形態の利点に加え、本実施形態は複数の試料を同時に分析することができるため作業が効率的に行える。また、複数の試料を同じ条件下で分析できるため、試料の違いを明確に分析することができる。
【０１３４】
また、本実施形態と第４実施形態とを組み合わせたり、本実施形態と第９実施形態とを組み合わせたりすることができる。これにより、同一流路上の各回折格子面にそれぞれ反応領域と非反応領域とを形成することが可能となり、非反応領域からの反射光による補正を各流路を流れる試料ごとに行うことができる。
【０１３５】
（Ｋ）その他
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、第１実施形態では中央の回折格子面５ｅを基準平面Ｓ０に平行に配置していたが、図１５に示す回折格子面１１６ａ〜１１６ｅのように、端部の回折格子面１１６ｅを基準平面Ｓ０に平行に配置して、光の照射方向に向けて回折格子面１１６ａ〜１１６ｄの傾斜角度を次第に大きくしていくような配置でもよい。ただし、同一の面数の回折格子面を設ける場合には、第１実施形態のように中央の回折格子面５ｅを中心にして左右に傾斜角度を大きくしていくような配置の方が中央部の出っ張りを低くすることができるので、試料液の流れを妨げることがない。
【０１３６】
また、各回折格子面は必ずしも連続している必要はなく、図１６に示す回折格子面１２６ａ〜１２６ｅのように、一端は基準面Ｓ０と同レベルに配置して他端を立ち上げることにより基準面Ｓ０に対して傾斜角度を持たせるようにしてもよい。
また、一つの測定スポットにより多くの回折格子面を配置する場合には、図１７に示すように回折格子面１３６ａ〜１３６ｋを複数列に配置してもよい。これにより、多数の回折格子面１３６ａ〜１３６ｋをコンパクトに配置することが可能になる。
【０１３７】
さらに、各実施形態では、特定平面Ｓ１に平行な一の方向から見たときの基準平面Ｓ０に対する傾斜角度が次第に小さくなるように平面状の回折格子面５ａ〜５ｉを順に配置したり、光が照射される側に向けて凸の曲面形状を有する回折格子面２５を設けたりしているが、これは各回折格子面５ａ〜５ｉからの反射光や、回折格子面２５の各位置からの反射光が交錯することを防止するための配置或いは形状である。しかしながら、各回折格子面５ａ〜５ｉ或いは回折格子面２５の各位置からの反射光を区別することができるならば、必ずしもこのような配置或いは形状に限定されるものではない。
【０１３８】
また、各実施形態では、本発明のセンサチップをセンサ面に測定スポットが複数設けられた多点同時測定用（或いは多項目測定用）のセンサチップとして構成しているが、センサ面全体が一つの測定スポットであるセンサチップにも本発明を適用することは可能である。
さらに、各実施形態では、金属層の表面に回折格子が形成された従来の一般的な構造の回折格子型センサチップに本発明を適用した場合について説明したが、本発明は他の様々な構造の回折格子型センサチップにも適用しうるものである。すなわち、光の照射によりエバネッセント波を生じさせる回折格子が形成された回折格子面と、回折格子面に沿って設けられ光の照射により表面に表面プラズモン波を誘起しうる金属層とを備えたセンサチップであれば、本発明を適用することができる。
【０１３９】
また、各実施形態を組み合わせて実施することも可能である。例えば、第３実施形態と第６実施形態とを組み合わせて実施したり、第５実施形態と第７実施形態とを組み合わせて実施したりしても良い。
【０１４０】
特に、第３実施形態及び／又は第８実施形態と、第４実施形態及び／又は第９実施形態とを組み合わせて、非回折面による補正と非反応領域による補正とを共に行うようにすることは、正確な分析をより確実に行うことができるため好ましい。即ち、反応領域からの反射光に対し非回折面による補正を行って共鳴角を算出し、さらに、非反応領域からの反射光に対し非回折面による補正を行って共鳴角を算出して、両者の共鳴角から真の特異的反応に由来する共鳴角シフト量と検出種濃度とを算出することができるのである。
【０１４１】
また、第４実施形態及び第９実施形態においては、非結合物質としては検出種と特異的反応を起こさない性質を持つ物質を、検出種に応じて選択する場合と、検出種に関係なく同一の物質を使う場合がある。
【０１４２】
検出種に応じて非結合物質を選択する場合には、第４実施形態のように、同一回折格子面に結合物質と非結合物質との両方を固定化することが好ましい。しかし、センサチップを製造する手間を考慮すると、第９実施形態のように、結合物質が固定化された測定スポットの隣に存在する測定スポットに非結合物質を固定化して、結合物質が固定化された測定スポットの隣に存在する測定スポット自体を非反応領域とする方が有利である。
【０１４３】
一方、全ての検出種に対して同一の物質を非反応物質として用いる場合には、ブロッキング剤として使用されているＢＳＡ（bovine serum albumin）や、ゼラチンなどを使用することができる。この場合には、第９実施形態のように、センサチップ上の１以上の測定スポットのすべての回折格子面に非反応物質を固定化し、その測定スポット自体を非反応領域とする方が製造上有利である。
【０１４４】
【実施例】
以下に本発明を実施例を用いて説明するが、その要旨の範囲を越えない限り本発明は実施例に限定されるものではない。
【０１４５】
（実施例１）
平板状のポリカーボネート製の基体の表面に、溝ピッチ約８７０ｎｍ，溝深さ約４０ｎｍの凹凸形状を形成し、この凹凸形状を回折格子とし、さらに基体の表面に厚さ約８０ｎｍで金を蒸着して、センサチップを作成した。
続いて、このセンサチップを、１５ｍｍ×２５ｍｍの矩形に形成し、回折格子が長さ２５ｍｍの辺と平行になるようにした。形成したセンサチップを図１８に示した。
【０１４６】
次いで、センサチップの長さ１５ｍｍの辺の、一端からの距離がそれぞれ約５．５ｍｍ，４ｍｍ，５．５ｍｍである点を含む、センサチップの長さ２５ｍｍの辺に平行な直線を折り目として、このセンサチップを約０．８°ずつ折り曲げた。つまり、図１９に示すように、５．５ｍｍ×２５ｍｍの矩形の領域（以下、領域Ａという）と４ｍｍ×２５ｍｍの矩形の領域（以下、領域Ｂという）とが、長さ２５ｍｍの辺を接しており、領域Ｂの領域Ａと逆側には、領域Ｂと５．５ｍｍ×２５ｍｍの矩形の領域（以下、領域Ｃという）とが、長さ２５ｍｍの辺を接している。また、領域Ｂは、基準面に対し０°を保ち、領域Ｃは領域Ｂに対して約０．８°の角度をなし、領域Ａは領域Ｂに対して約−０．８°の角度をなすように折り曲げた。したがって、領域Ａと領域Ｃとがなす角度が約１．６°となっている。さらに、計測時には試料をセンサチップの凸側の面で測定できるように、回折格子がセンサチップの凸側の面となるようにした。
【０１４７】
こうして作成したセンサチップの中央部の１０ｍｍ×１０ｍｍの領域を測定スポットとして、共鳴角検出型のＳＰＲ測定装置FLEX CHIPSTM Kinetic Analysis System（HTS Biosystems Inc.）で角度スキャンを行いながら反射光の強度を計測した。計測には波長約８７０ｎｍの光を入射光に用い、試料は精製水を用い、それぞれの領域で任意のポイント３箇所で計測を行った。
【０１４８】
計測された共鳴角前後での入射光の入射角と反射光強度との関係を、図２０に示す。各グラフにおいて、反射光強度が最小となる角度が共鳴角である。それぞれの領域の計測結果を表１に示す。なお、ＳＤは標準偏差，ＣＶは変動係数である。
【表１】
0004035016.tif 000002
【０１４９】
なお、領域Ａにおける３箇所の測定ポイントをそれぞれＡ−１，Ａ−２，Ａ−３と表記し、同様に領域Ｂおける３箇所の測定ポイントをそれぞれＢ−１，Ｂ−２，Ｂ−３、領域Ｃおける３箇所の測定ポイントをそれぞれＣ−１，Ｃ−２，Ｃ−３と表記した。
表１に示すように、それぞれの領域の共鳴角の平均は、領域Ａが２１．６４１°、領域Ｂが２０．７９１°、領域Ｃが１９．８６０°となった。
【０１５０】
次に、図１８のような、上記のセンサチップを折り曲げず平板状のままとしたセンサチップを別途作成し、領域Ａ，Ｂ，Ｃと同様に共鳴角検出型のＳＰＲ測定装置FLEX CHIPSTM Kinetic Analysis Systemで角度スキャンを行いながら反射光の強度を計測した。入射光には波長約８７０ｎｍの光を用いた。試料は精製水を用いた。以下、平板状のセンサチップの測定スポットを領域Ｄという。この計測においては、領域Ｄの４００箇所のポイントで計測を行った。
【０１５１】
計測された共鳴角前後での入射光の入射角と反射光強度との関係を図２１に示す。また、計測結果を表２に示す。
【表２】
0004035016.tif 000003
図２１にあるように、領域Ｄでは共鳴角は全てのポイントで同じ角度となっていた。また、共鳴角の平均は、表２のように２０．８３２°となった。
【０１５２】
領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて、領域内の回折格子は同じ溝ピッチと溝深さとを有しており、また計測した試料も同じ精製水であるため、各領域の共鳴角は本来同一の角度となるはずである。しかし、領域Ａ，Ｂ，Ｃでは、角度を導入していない領域Ｄに比べて、それぞれ−０．８０９°，０．０４１°，０．９７２°の角度を有するため、共鳴角が見かけ上変化したように測定された。
以上の結果から、回折格子面に傾斜角度を導入することにより、回折格子面に入射する入射光の入射角を変えることができたことが確認された。
【０１５３】
（実施例２）
実施例１と同様に、平板状のポリカーボネート製の基体の表面に、溝ピッチ約８７０ｎｍ，溝深さ約４０ｎｍの凹凸形状を形成し、この凹凸形状を回折格子とし、さらに基体の表面に厚さ約８０ｎｍで金を蒸着して、センサチップを作成した。このセンサチップを折り曲げ、異なる傾斜角度を持つ面を２６面形成した。以下、角度を持つそれぞれの面の領域を、それぞれ水平面に対してなす傾斜角度の小さい順に領域Ｎｏ．１、領域Ｎｏ．２と自然数の番号を付けて呼ぶ。
【０１５４】
こうして２６の異なる傾斜角度を持つ面を形成されたセンサチップを用いて、ＳＰＲ測定装置FLEX CHIPSTM Kinetic Analysis Systemで角度スキャンを行いながら反射光の強度を計測した。試料は精製水を用いた。入射光としては波長が約８７０ｎｍの光を用いた。共鳴角を特定し、傾斜角度を有していない実施例１の領域Dの測定結果と比較して、それぞれの領域がどれだけの傾斜角度を有しているかを特定した。測定結果を表３に示す。
【表３】
0004035016.tif 000004
その結果、それぞれの領域は−０．９３６°〜０．９７８°の角度を有していることが判明した。
【０１５５】
次に、これらのセンサチップを用いて、ＳＰＲ測定装置FLEX CHIPSTM Kinetic Analysis Systemで波長約８７０ｎｍの光を入射光とし、濃度が２．５％，５％，１０％，２０％，３０％，４０％，５０％であるエタノール水溶液をそれぞれ試料として、反射光の強度を計測した。
【０１５６】
それぞれの領域におけるエタノール濃度と、共鳴角がエタノール濃度の増加によって変化した変化量（以下、シフト量という）とを表４に示す。
【表４】
0004035016.tif 000005
いずれの領域でも、各エタノール濃度に対して変動係数（CV：coefficient of variation）は１．２％〜６．３％と良好であった。また、いずれの領域でも同量の共鳴角のシフトを示した。
以上の結果から、角度を有する回折格子面でも角度を有さない回折格子面と同等の計測精度を持つことが分かった。
【０１５７】
（実施例３）
実施例２で取得した計測データのうち、入射光の入射角が２１．５°であった際の測定データを選択し、その測定データの中でエタノール濃度が０％，２．５％，５％，１０％，２０％，３０％，４０％，５０％であるエタノール水溶液それぞれを試料としたときの、反射光強度が最小となる領域の角度を算出した。具体的には、それぞれの領域が有する角度（表３）と、その領域における反射光強度とを用いて、反射光強度が最小となる角度を、回帰計算によって求めた。
【０１５８】
この結果判明した、エタノール水溶液のエタノール濃度と、反射光強度が最小となる領域の角度、つまり共鳴角のシフト量との関係を図２２に示す。
【０１５９】
一般的に行われている方法、即ち、角度スキャンを行う方法で得られる共鳴角から、エタノール水溶液のエタノール濃度と、領域Ｎｏ．７及び領域Ｎｏ．１５の回折格子面における共鳴角のシフト量との関係を調べた。この結果を図２３に示す。
【０１６０】
図２２と図２３とを比較した結果を表５に示す。
【表５】
0004035016.tif 000006
比較の結果、図２２と図２３とが各エタノール濃度に対して同様のシフト量を示していることが判明した。したがって、一般的に行われてきた方法の結果（図２３）判明する共鳴角のシフト量が、本発明による回折格子面を保有するセンサチップを用いたことにより、入射光の入射角が一定の測定法で、最小反射強度を与える回折格子面が示す共鳴角の変化という形で得られる事が分かった。
【０１６１】
（実施例４）
実施例２で取得した計測データのうち、入射光の入射角が２１．５°の場合及び入射角が２１．０°の場合のデータについて解析した。
【０１６２】
入射光の入射角が２１．５°の場合では、領域Ｎｏ．２，７，１０，１６，１９の反射光強度とエタノール濃度との関係を解析した。その結果を図２４及び表６に示す。また、入射光の入射角が２１．０°の場合では、領域Ｎｏ．１０，１３，１８，２０，２２の反射光強度とエタノール濃度との関係を解析した。その結果を図２５及び表７に示す。
【０１６３】
【表６】
0004035016.tif 000007
【表７】
0004035016.tif 000008
【０１６４】
図２４から、入射光の入射角が２１．５°の場合は、エタノール濃度が０％〜１０％の範囲は領域Ｎｏ．２の反射光強度を、エタノール濃度が１０％〜３０％の範囲は領域Ｎｏ．１０の反射光強度を、エタノール濃度が３０％〜５０％の範囲は領域Ｎｏ．１９の反射光強度をそれぞれ用いることで、入射光の入射角が一定であっても広範囲なエタノール濃度域に対して計測が可能になることが確認された。
【０１６５】
同様に、図２５から、入射光の入射角が２１．０°の場合は、エタノール濃度が０％〜１０％の範囲は領域Ｎｏ．１０の反射光強度を、エタノール濃度が１０％〜３０％の範囲は領域Ｎｏ．１８の反射光強度を、エタノール濃度が３０％〜５０％の範囲は領域Ｎｏ．２２の反射光強度をそれぞれ用いることで、入射光の入射角が一定であっても広範囲なエタノール濃度域に対して計測が可能になることが確認された。
【０１６６】
したがって、従来の角度スキャンを行いながら反射光強度を測定する方法に比べ、入射光の入射角を一定にし、角度スキャンを行わない簡便な計測法でも広範囲な測定が可能であることが分かった。
【０１６７】
（実施例５）
平板状のポリカーボネート製の基体の表面に、溝ピッチ約８７０ｎｍ，溝深さ約４０ｎｍの凹凸形状を形成し、この凹凸形状を回折格子とした。
【０１６８】
さらに、この基体を、図２６に示すように、回折格子と直交する方向の断面が、曲率半径が約１１５０ｍｍの曲面となり、且つ、回折格子が基体の凸側の面にくるように加工した。次いで、この基体の表面に厚さ約８０ｎｍで金を蒸着して、センサチップを作成した。
【０１６９】
このセンサチップを用いて、共鳴角検出型のＳＰＲ測定装置FLEX CHIPSTM Kinetic Analysis System（HTS Biosystems Inc.）で角度スキャンを行いながら反射光の強度を測定した。測定には波長約８７０ｎｍの光を入射光に用い、試料は精製水を用いた。
【０１７０】
センサチップ表面の、回折格子に直交する方向に約０．３３ｍｍ間隔の領域における反射光の共鳴角を検出した結果を表８に示す。
【表８】
0004035016.tif 000009
各領域間の接面の角度差の合計が０．１７°となり、本来両端部の接面がなすべき角度である０．３°よりも小さいため、曲率半径が設計よりも大きくなるよう形成されていたことが推定される。
【０１７１】
しかし、０．３３ｍｍ間隔の隣あう領域間の角度は平均０．０１０°と非常に小さい値に制御されており、曲面を形成した構造であってもセンサチップ表面に回折格子面を形成することができることが確認できた。
【０１７２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、表面プラズモン共鳴センサチップの回折格子面に光の照射方向に対して角度の分布を持たせることにより、平行光を照射した場合でも回折格子面から得られる反射光の強度に分布が生じるので、センサ面全体について回折格子面から得られる反射光の強度と回折格子面への実質的な入射角度とに基づき共鳴角度をリアルタイムで算出することできるという利点がある。つまり、簡単な光学系の構成により、リアルタイム測定と大面積の同時測定とを同時に実現することができるという利点がある。
【０１７３】
また、本発明によれば、表面プラズモン共鳴センサチップの回折格子面に光の照射方向に対して角度の分布を持たせることにより、ある一方向から光を照射した場合でも回折格子面から得られる反射光の強度に分布が生じるので、反射光の強度の変化量に基づき分析を行う場合において実質的に計測レンジを拡大することができ、広い計測レンジが必要となる濃度域の広い試料についても対応することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるセンサチップの構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】図１のセンサチップの要部の構成を示す模式的な斜視図である。
【図３】図１のセンサチップに結合物質を固定化した状態を示す模式的な斜視図である。
【図４】図１のセンサチップの製造方法の一例を示す模式的な斜視図であり、（ａ）〜（ｃ）の順に製造手順を示している。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる分析装置の構成を示す模式的な模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかるセンサチップの要部の構成を示す模式的な斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態にかかるセンサチップの要部の構成を示す模式的な斜視図である。
【図８】本発明の第４実施形態にかかるセンサチップに結合物質及び非結合物質を固定化した状態を示す模式的な斜視図である。
【図９】本発明の第５実施形態にかかる分析装置の構成を示す模式的な模式図である。
【図１０】本発明の第７実施形態にかかるセンサチップの要部の構成を示す模式的な斜視図である。
【図１１】本発明の第７，第１０実施形態にかかる分析装置の構成を示す模式的な模式図である。
【図１２】本発明の第８実施形態にかかるセンサチップの構成を示す模式的な斜視図である。
【図１３】本発明の第９実施形態にかかるセンサチップの構成を示す模式的な斜視図である。
【図１４】本発明の第１０実施形態にかかるセンサチップの構成を示す模式的な斜視図である。
【図１５】図１のセンサチップにかかる回折格子面の配置形態の変形例を示す模式的な斜視図である。
【図１６】図１のセンサチップにかかる回折格子面の配置形態の変形例を示す模式的な斜視図である。
【図１７】図１のセンサチップにかかる回折格子面の配置形態の変形例を示す模式的な斜視図である。
【図１８】本発明の第１実施例にかかるセンサチップの模式的な斜視図である。
【図１９】本発明の第１実施例にかかるセンサチップの模式的な斜視図である。
【図２０】本発明の第１実施例にかかる、入射光の入射角と反射光強度とを示すグラフである。
【図２１】本発明の第１実施例にかかる、入射光の入射角と反射光強度とを示すグラフである。
【図２２】本発明の第３実施例にかかる、エタノール水溶液のエタノール濃度と共鳴角のシフト量とを示すグラフである。
【図２３】本発明の第３実施例にかかる、エタノール水溶液のエタノール濃度と共鳴角のシフト量とを示すグラフである。
【図２４】本発明の第４実施例にかかる、エタノール水溶液のエタノール濃度と反射光強度とを示すグラフである。
【図２５】本発明の第４実施例にかかる、エタノール水溶液のエタノール濃度と反射光強度とを示すグラフである。
【図２６】本発明の第５実施例にかかるセンサチップの模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１，２１  センサチップ（表面プラズモン共鳴センサチップ）
１ａ，２１ａ  センサ面
２  基体
３，２３  金属層
４  凹凸面
５ａ〜５ｉ，１１６ａ〜１１６ｅ，１２６ａ〜１２６ｅ，１３６ａ〜１３６ｋ
回折格子面（平面）
６，２６  測定スポット
７  結合物質
１０  分析装置
１１  ホルダ
１１ａ，７０  流路
１２  光源
１３  光検出器
１４  分析部
２５  回折格子面（曲面）
３１  センサチップ
３３  金属層
３５ａ〜３５ｉ  回折格子面
３６  測定スポット
３７ａ〜３７ｉ  非回折面
４１  センサチップ
４３  金属層
４６  測定スポット
４７  結合物質
４８  非結合物質
５９  分離装置
７２  蓋
７９  試料導入装置
７１  センサチップ
Ｓ０  基準平面
Ｓ１  特定平面
８１  センサチップ
８３  金属層
８７  測定スポット
８８  非回折領域
９１  センサチップ
９３  金属層
９６  測定スポット
９７  結合物質
９８  非結合物質
１００  流路
１０１  センサチップ
１０２  蓋
【図１】
0004035016.tif 000010
【図２】
0004035016.tif 000011
【図３】
0004035016.tif 000012
【図４】
0004035016.tif 000013
【図５】
0004035016.tif 000014
【図６】
0004035016.tif 000015
【図７】
0004035016.tif 000016
【図８】
0004035016.tif 000017
【図９】
0004035016.tif 000018
【図１０】
0004035016.tif 000019
【図１１】
0004035016.tif 000020
【図１２】
0004035016.tif 000021
【図１３】
0004035016.tif 000022
【図１４】
0004035016.tif 000023
【図１５】
0004035016.tif 000024
【図１６】
0004035016.tif 000025
【図１７】
0004035016.tif 000026
【図１８】
0004035016.tif 000027
【図１９】
0004035016.tif 000028
【図２０】
0004035016.tif 000029
【図２１】
0004035016.tif 000030
【図２２】
0004035016.tif 000031
【図２３】
0004035016.tif 000032
【図２４】
0004035016.tif 000033
【図２５】
0004035016.tif 000034
【図２６】
0004035016.tif 000035