(57)【要約】【課題】安定且つ高感度にスペクトル変化を検出することができる、プラズモン共鳴を利用した検出素子、検出方法を提供すること。【解決手段】検出素子として、基体と、該基体の表面に設けられた扁平な金属構造体と、該金属構造体の上面に固定された金属微粒子及び前記液状検体の標的物質を選択的ないし特異的に捕捉する捕捉体と、を有する検出そしを用い、液状検体中の標的物質を金属微粒子で捕捉し、これを更に検出素子の金属構造体の表面に捕捉して、プラズモン共鳴を用いた検出の感度を向上させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状検体中の標的物質を光学的に検出する素子であって、
基体と、該基体の表面に設けられた扁平な金属構造体と、該金属構造体の上面に固定された金属微粒子及び前記液状検体の標的物質を選択的ないし特異的に捕捉する捕捉体と、
を有することを特徴とする検出素子。
【請求項２】
前記金属構造体の上面が、前記基体の表面に露出されている請求項１に記載の検出素子。
【請求項３】
液状検体中の標的物質を光学的に検出する方法であって、
請求項１または２に記載の検出素子を準備する工程と、
前記標的物質と選択的ないし特異的に捕捉する捕捉体を固定した金属微粒子を前記液状検体中に分散させる工程と、
前記液状検体を前記金属構造体と接触させる工程と、
前記金属構造体に光源からの検出光を照射する工程と、
前記金属構造体からの、反射光または透過光の、強度またはスペクトルを測定する工程と、
前記反射光または透過光の、強度またはスペクトルから液状検体の特性を求める工程と
を有することを特徴とする検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状検体中の標的物質を検出するための検出素子、および検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康問題や環境問題、更には食の安全性の問題に対する意識の高まりと共に、これらの問題に関与する物質（いわゆる生体関連物質などの化学物質（以下、標的物質と記載する））を検出する方法が望まれるようになってきた。標的物質を検出するには高感度な検出技術が必要となる場合が多い。というのは、標的物質が含まれる試料の採取量は限られていることが多く、更に、血液中の蛋白質などの場合、様々な物質が混在した中に極微量しか標的物質が含まれていないことがあるためである。このような理由から、標的物質の検出方法において、微量な検体に含まれる微量な標的物質を検出できるような高感度の検出技術が求められている。
【０００３】
このような要求に応えるためのひとつの手法として、金属微粒子のプラズモン共鳴を利用した測定方法の開発が進められている。
【０００４】
特許文献１には、基板に固定化された金属微粒子のプラズモン共鳴を用いて、媒質の透過光の吸収スペクトル変化を測定することによって媒質の屈折率変化を検出し、金属微粒子への物質の吸着や堆積を検出する技術が開示されている。また、特許文献２には、金属微粒子への物質の吸着を検出するための構成として、アルミニウムを主成分とした材料を陽極酸化することにより形成されたアルミナ層の微細孔内に金属微粒子を配置した構成が開示されている。特許文献２においては、アルミナ層の微細孔内に配置された金属微粒子と試料溶液中の金属微粒子が、検出対象物質を介して近接することによるプラズモン共鳴波長の変化が測定される。
【特許文献１】特許第０３４５２８３７号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１におけるように基板上に金属微粒子を固定すると、金属微粒子同士がプラズモン相互作用を起こし、吸収スペクトルのピーク幅が広がってしまう。そのため、金属微粒子周囲の媒質の屈折率変化が小さい場合や、物質の吸着量が非常に少ない場合には、微小な吸収スペクトル変化を検出することが困難となる。このような基板上の金属微粒子同士のプラズモン相互作用を起こさないように、金属微粒子の固定密度を低くすると、吸収スペクトルの吸光度自体が小さくなってしまい、この場合も微小な吸収スペクトル変化を検出することが困難となる。
【０００６】
一方、特許文献２には、基体の表面に半球状で露出する金属微粒子に対し、試料溶液中の金属微粒子が、基体表面の金属微粒子の最も上側や基体表面との境界に吸着する等、吸着位置が定まらないため、共鳴条件の変化が安定しないという課題がある。また、特許文献２における素子構造では、基体側の金属微粒子のサイズが、微細孔の径方向のサイズに対する微細孔の深さ方向のサイズ、つまりアスペクト比が大きいため、プラズモン共鳴条件を大きく変化させることができないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる検出素子は、液状検体中の標的物質を光学的に検出する素子であって、
基体と、該基体の表面に設けられた扁平な金属構造体と、該金属構造体の上面に固定された金属微粒子及び前記液状検体の標的物質を選択的ないし特異的に捕捉する捕捉体と、
を有することを特徴とする検出素子。
【０００８】
本発明の検出方法は、液状検体中の標的物質を光学的に検出する方法であって、
上記構成の検出素子を準備する工程と、
前記標的物質と選択的ないし特異的に捕捉する捕捉体を固定した金属微粒子を前記液状検体中に分散させる工程と、
前記液状検体を前記金属構造体と接触させる工程と、
前記金属構造体に光源からの検出光を照射する工程と、
前記金属構造体からの、反射光または透過光の、強度またはスペクトルを測定する工程と、
前記反射光または透過光の、強度またはスペクトルから液状検体の特性を求める工程と
を有することを特徴とする検出方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上述した金属微粒子の吸着位置が定まらないという課題を、金属構造体の上面のみに標的物質と選択的ないし特異的に捕捉する捕捉体を固定させることで、金属微粒子の吸着位置を金属構造体の上面に限定させることができる。また、金属構造体を扁平形状として基体表面に配置してそのアスペクト比を大きくし、かつ、金属構造体の上面に金属微粒子を予め固定しておくことで、プラズモン共鳴の条件を大きく変化させることができる。その結果、検出素子表面での状態変化に応じて、より大きなプラズモン共鳴の変化を得ることができ、検出光におけるスペクトルの変化を大きくすることができる。以上より、安定且つ高感度にスペクトル変化を検出することができる、検出素子、検出方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本発明は請求項によって特定されるものであって、以下の形態及び実施例に限定解釈されるものではない。たとえば、以下の形態及び実施例の材料、組成条件、反応条件、部材や素子の配置等は、当業者が理解可能な範囲で自由に変更して本発明を実現することができる。
【００１１】
まず、本発明の検出素子について説明する。
【００１２】
本発明の検出素子は、液状検体中の標的物質を光学的に検出するため検出素子であり、基体と、基体表面に設けられた扁平な金属構造体とを有する。扁平な金属構造体の少なくとも上面が露出しており、この上面に金属微粒子と、標的物質を選択的ないし特異的に捕捉する捕捉体とが固定されている。
【００１３】
以下、基体、金属構造体、金属微粒子、金属構造体の上面に金属微粒子を固定するためのカップリング層、捕捉体及び標的物質について説明する。
【００１４】
（基体）
本発明における、基体は金属構造体を設けるための平面を有するものであればいかなるものでも良いが、光源から照射される光に対して透過率が高いものが好ましい。光源から照射される光に対して透過率が高い材料としては、シリカ、石英、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ポリスチレンなどが挙げられる。
【００１５】
（扁平な金属構造体）
本発明における、扁平な金属構造体について説明する。扁平な金属構造体とは、図１に示すような金属構造体１０１の厚さ１０４に対する大きさ１０３が大きいもののことをいう。なお、厚さ１０４は、金属構造体１０１が形成される基体１０２の平面と垂直な方向の２点間の距離の最大値であり、大きさ１０３は金属構造体が形成される平面と平行な平面での金属構造体における任意の２点間の距離の最大値である。
【００１６】
金属構造体の大きさは２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることがより好ましい。さらに、金属構造体の厚さは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。また、金属構造体の大きさに対する厚さ（以降、アスペクト比と記載する場合がある）は２分の１以下であることが好ましい。さらに好ましくは、４分の１以下であることが良い。金属構造体の上面に金属微粒子が固定される場合、局在表面プラズモン共鳴の共鳴条件が変化する。このとき、金属構造体の厚さが非常に薄い場合、共鳴条件の変化が大きく変化するため、結果吸収スペクトルのピーク変化も大きくなる。
【００１７】
製法に着目して述べれば、本発明における金属構造体には、金属パターンとして例示できるものも挙げられる。具体的な例として、図２（ａ）〜（ｉ）に示すようなものが挙げられる。
【００１８】
扁平な金属構造体を構成する金属は、局在表面プラズモン共鳴現象を生じる金属であることが好ましい。具体的には、金、銀、銅、アルミニウム、白金、亜鉛、これらの元素の二種以上からなる合金、これらの元素の少なくとも一種を含む合金を挙げることができる。より好ましくは、局在表面プラズモン共鳴を顕著に示す金や銀が挙げられる。
【００１９】
（金属微粒子）
本発明における金属微粒子について説明する。本発明における金属微粒子としては、以下の２種を用いる。
（１）金属構造体に予め固定されて検出に用いられるもの。
（２）標的物質を捕捉する捕捉体を有し、標的物質を介して金属構造体の上面に固定されるもの。
【００２０】
上記の（１）および（２）の両方の金属微粒子の大きさは、直径が、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、かつ、金属構造体の大きさよりも小さいことが好ましい。金属微粒子が真球でない場合、市販の粒径測定装置によって得られた粒径を直径とみなす。すなわち、この直径の範囲は測定法にかかる誤差を厳密に反映するものではなく、この範囲内に粒径を有する微粒子から測定目的にあったものを選択すればよい。金属構造体上に固定される各金属微粒子の粒径は、均一であることが好ましい。
【００２１】
金属微粒子を構成する金属は、金属構造体と同様、局在表面プラズモン共鳴現象を生じる金属であることが好ましい。具体的には、金、銀、銅、アルミニウム、白金、亜鉛、これらの元素の二種以上からなる合金、これらの元素の少なくとも一種を含む合金を挙げることができる。金属構造体と同じ金属からなる金属微粒子を用いることがより好ましい。
【００２２】
（カップリング層）
金属構造体の上面への金属微粒子の固定では、カップリング層を介することにより、より強固に金属微粒子を固定することができる。このカップリング層は、例えば、チオール基、ジスルフィド基、アミノ基といった金属と結合しやすい官能基を有するカップリング剤を用いることで形成可能である。このようなカップリング層を金属構造体の上面に形成させても良いし、金属微粒子表面に形成させても良い。
【００２３】
（捕捉体及び標的物質）
捕捉体及び標的物質について説明する。捕捉体としては、標的物質を選択的ないし特異的に捕捉するものであれば特に限定なく利用できる。捕捉体としては、例えば以下のものが挙げられる。
・高分子化合物の三次元構造を利用して標的物質の形状、大きさなどを認識するもの。
・水素結合、配位結合、静電的相互作用、疎水場などを利用して標的物質を認識するもの。
・上記の構造、結合、作用などのうちのいくつかを複合的に利用して標的物質を認識するもの。
【００２４】
このように本発明及び本明細書中でいう「捕捉」は種々の相互作用を用いた物質認識一般を広く包含する概念である。捕捉される標的物質は、分子やイオンといった比較的小さいものだけではなく、分子の集合体や細胞などであってもよい。
【００２５】
標的物質の標的物質捕捉体による特異的な捕捉は、本発明の検出素子により捕捉の前後の物理的／化学的変化量を検出可能であればいかなる種類の相互作用によるものでもよい。好ましい相互作用としては、抗原−抗体反応、抗原−アプタマー（特定構造を有するＲＮＡ断片）、リガンド−レセプター相互作用、ＤＮＡハイブリダイゼーション、ＤＮＡ−タンパク質（転写因子等）相互作用、レクチン−糖鎖相互作用、等が挙げられる。
【００２６】
標的物質は、上記の相互作用などの任意の相互作用によって捕捉体に選択的ないし特異的に捕捉されることで、本発明の検出素子により検出されるものであれば、いかなる物質も検出対象となる。
【００２７】
標的物質および捕捉体の代表例としては、生体関連物質が挙げられる。生体関連物質としては、核酸、タンパク質、糖鎖、脂質から選択される生体関連分子及びそれらの複合体が挙げられる。より具体的には、ＤＮＡ、ＲＮＡ、アプタマー、遺伝子、染色体、細胞膜、ウイルス、抗原、抗体、レクチン、ハプテン、ホルモン、レセプタ、酵素、ペプチドの何れかから選択された物質が、本発明の捕捉体または標的物質として好ましい例として挙げられる。また、前記の「生体関連物質」を産生する細菌や細胞そのものも、「生体関連物質」として標的物質および捕捉体となり得る。
【００２８】
次に、本発明における、金属構造体の上面のみが露出されている検出素子について説明する。
【００２９】
本発明における、金属構造体の上面のみが露出されている検出素子は、上述した、基体、金属構造体、金属微粒子から構成される。金属微粒子が固定される前の構成例として、図３（ａ）にあるような基体３０２中に埋め込まれた金属構造体３０１の構成が挙げられる。また、これ以外の構成例として、図４（ａ）および（ｂ）にあるような、基体４０２上の金属構造体４０１の側面が、金属粒子や捕捉体が結合しない物質からなる層４０３で被覆されている構成も挙げられる。これらの例に限らず、本発明の範囲内にはさまざまな変形例が存在することは言うまでもない。
【００３０】
本発明における、金属構造体の上面のみが、基体表面に露出されている構成は、図３（ｂ）のような金属構造体の上面が基体表面から突出した構成も含む。この構成では、金属構造体の端部が、基体表面から曲線を描いて金属構造体の上面に接続している、いわゆる角部（エッジ部）を面取りして曲面とした形状を有する。このような面取り形状においても、図３（ａ）と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
以上の構成から、本発明における、金属構造体の上面とは、金属構造体が形成される基体の平面と平行な平面での金属構造体における任意の２点間の距離の最大値となる２点を通る面、またはそれよりも上側の面で、基体表面に露出した金属構造体の表面のことを指す。
【００３２】
次に、本発明における、液状検体の特性を光学的に検出するための、測定系概略図を図５に示す。図５は、本発明の検出方法のための検出装置の一例となる、測定系概略図である。この測定系は、光源５０１、検出器５０８及び演算装置５０９を有する。液状検体の特性を光学的に求めるための検出素子５０３へ入射光５０２は、光源５０１から照射される。検出素子５０３を透過した光５０７は、検出器５０８により計測される。演算装置５０９により、検出器５０８で得られた信号から液状検体の特性を求める。本例では、透過した光を検出する測定系について説明しているが、反射した光を検出する測定系にしても良い。
【００３３】
以下、本発明の検出装置を構成する、光源、検出器、演算装置に関して説明する。
【００３４】
（光源）
本発明に用いられる、検出素子への検出光を照射する光源は、金属構造体とプラズモン共鳴を起こす波長帯であればいかなるものでも良い。したがって、光源としては、レーザー、ＬＥＤ等の種々のものが用いられる。好ましい光源としては、広帯域な白色光源である、ハロゲンランプ、タングステンランプ、キセノンランプ等が挙げられる。尚、本発明の検出装置は光源５０１と検出素子５０３との間に種々の光学系を有していても良い。そのような光学系の例としては、検出素子５０３への検出光の照射領域を調整するためのレンズ光学系、コリメートするための光学系（コリメーター）、検出光を偏光させるための偏光板、モノクロメーター等の分光光学系が挙げられる。
【００３５】
（検出器）
本発明に用いられる、検出器５０８は、検出素子５０３を透過した光の特性を検出できる受光素子を有していればいかなるものでも良いが、検出に利用する特性変化に合わせて選択する必要がある。透過光、もしくは反射光の強度変化を検出する場合、フォトダイオードや光電子増倍管（ＰＭＴ）等を用いることができる。スペクトル変化を検出する場合は、分光光学系を用いた分光器を用いることが好ましい。分光光学系を用いる場合、検出素子５０３を透過、もしくは反射した光をモノクロメーター、ポリクロメーター等の分光器に通すことで分光測定しても良い。
【００３６】
（演算装置）
本発明に検出装置の演算装置は、上記検出器５０８により得られる信号から、液状検体が検出素子５０３に接触したことによる透過、もしくは反射した光の特性の変化を演算する装置である。より具体的には、検体が検出素子５０３に接触し、金属構造体５０５に標的物質が金属構造体５０５上に固定された捕捉体により捕捉されたか否か、捕捉された場合いかなる量の標的物質が捕捉されたかを演算する装置である。透過光、もしくは反射光の強度を測定する場合はその強度変化を、透過光、もしくは反射光のスペクトルを測定する場合はそのスペクトル変化を演算する機構が備わっていることが好ましい。
【００３７】
尚、検出装置は、演算結果を出力する装置（たとえば表示装置）を有していることが好ましい。演算結果を出力する装置は、演算装置とは別に存在しても良いし、演算装置と一体になっていてもよい。
【００３８】
最後に、本発明における、検出方法について説明する。本発明の検出方法は、液状検体中の標的物質を光学的に検出する方法である。
【００３９】
本発明の検出方法は、例えば前述した検出装置を用い、少なくとも以下の工程を経ることにより実施することができる。
（１）上面に金属微粒子と捕捉体が固定されている金属構造体を準備する工程
（２）捕捉体を固定した金属微粒子を液状検体中に分散させる工程
（３）液状検体を金属構造体と接触させる工程
（４）金属構造体に光源からの検出光を照射する工程
（５）金属構造体からの、反射光または透過光の強度、スペクトルを測定する工程
（６）反射光または透過光の強度、スペクトルから液状検体の特性を求める工程
以下、それぞれの工程について説明する。
【００４０】
（１）上面に金属微粒子と捕捉体が固定されている金属構造体を準備する工程
本工程は、本発明における検出素子である、上面に金属微粒子と標的物質を選択的ないし特異的に捕捉する捕捉体が固定されている扁平な金属構造体を準備する工程である。以下、本発明における検出素子を準備するため、金属構造体上面に金属微粒子と捕捉体の固定方法の具体例について説明するが、これに限定されない。
【００４１】
まず、扁平な金属構造体の上面に金属微粒子を固定する方法について説明する。金属微粒子の固定には前記カップリング層を金属構造体上面に形成することにより行うことができる。
【００４２】
次に、金属微粒子を上面に固定した金属構造体の上面へ標的物質を選択的ないし特異的に捕捉する捕捉体を固定する方法について説明する。標的物質を選択的ないし特異的に捕捉する捕捉体は、金属構造体の上面に直接的ないし間接的に固定できるものであればいかなるものでもよい。また、捕捉体を固定する方法としてはいかなる方法でも良く、捕捉体としての機能を無くさなければよい。捕捉体を直接的に固定する場合、捕捉体には、標的物質を認識する部位だけでなく、捕捉体の方に金属構造体表面の材質に対して親和性の良い部位がある必要がある。金属構造体表面は金属を含有しているため捕捉体側にチオール基、ジスルフィド基、アミノ基等、金属と親和性の良い官能基を有すると直接固定することが可能となる。
【００４３】
捕捉体が金属を認識する部位を備えていない場合、捕捉体は金属構造体表面に間接的に固定することになる。この場合、捕捉体はカップリング層を介して固定される。本工程で用いられるカップリング層とは、金属と捕捉体をそれぞれ認識する部位を備えていればいかなるものでも良い。例えば、金属構造体表面が金であり、捕捉体がアミノ基と親和性のある官能基を有する場合、両末端にアミノ基とチオール基を有するアミノエタンチオールを用いると、チオール基と金の親和性が強いため、金表面にアミノ基が現れた状態となる。そのため、金属構造体表面に現れたアミノ基と捕捉体が結合し、金属構造体表面に捕捉体を固定することが可能となる。
【００４４】
（２）捕捉体を固定した金属微粒子を液状検体中に分散させる工程
本工程は、捕捉体を固定した金属微粒子を標的物質が含まれる液状検体に分散させる工程である。まず、捕捉体を固定した金属微粒子を用意する。金属微粒子に標的物質を捕捉する捕捉体の固定方法は、金属構造体に捕捉体を固定する、工程（１）と同様の方法で良いが、同様のものを提供できる方法であればいかなる方法を用いても良い。この方法で準備した、捕捉体を固定した金属微粒子の分散液を標的物質が含まれる液状検体に分散させる。このようにすることで、液状検体中の標的物質が、金属微粒子に固定された捕捉体に捕捉される。
（３）液状検体を金属構造体と接触させる工程
本工程における、金属構造体と液状検体との接触とは、上記工程（２）により形成される標的物質が捕捉された金属微粒子が金属構造体の捕捉体近傍に存在する、もしくは接することをいう。金属微粒子に捕捉された標的物質が金属構造体に固定された捕捉体に捕捉されることにより、金属構造体の上面に金属微粒子が固定されることになる。工程（２）においては、捕捉体を固定した金属微粒子を液状検体に分散させる工程について記載してあるが、先に液状検体を金属構造体に接触させることにより、液状検体中の標的物質を金属構造体に固定された捕捉体で捕捉させ、捕捉体を固定した金属微粒子が含まれる分散液を検出素子に接触させるという工程を経ることによっても、金属構造体の上面に金属微粒子が固定されることになる。
【００４５】
（４）〜（６）の工程
上記工程（４）〜（６）は、図５に挙げられる検出装置を用い、上述した操作によって実施することができる。
【実施例】
【００４６】
（実施例１）
実施例１について、図６、７を用いて説明する。
【００４７】
本実施例では、検出素子の作製と、その作製過程における金属微粒子の固定と吸収スペクトルについて説明する。
【００４８】
＜上面が露出した金構造体の作製＞
膜厚２０ｎｍの金薄膜を、予めＴｉの接着層を表面に施した０．７２５ｍｍ厚の石英基板上にスパッタリングにて形成する。金薄膜上にネガレジストを塗布し、これに対して、電子線描画装置を用いて２００ｎｍ×２００ｎｍの正方形状に露光し、正方形状のレジストパターンを形成する。このレジストをマスクとして、ICPエッチャを用いて、レジスト非被覆部の金薄膜および接着層をエッチングする。エッチング後マスクに用いたレジストをアッシャーにより除去する。この工程を経ることによって、図６（ａ）に示すような、基体６０２上に２００ｎｍ角の正方形状の孤立した金パターン６０１を形成することができる。一方、上記のプロセスにおいて、マスクに用いたレジストをアッシャーにより除去する前に、ＳｉＯ2を２０ｎｍの膜厚で蒸着してから金パターン上のレジストを除去する。これにより、本実施例で用いる図６（ｂ）のような上面のみが露出され、側壁がＳｉＯ2層で被覆された金の構造体６０１を形成することができる。ここでは電子線描画装置をもちいたが、集束イオンビーム加工装置、Ｘ線露光装置、紫外線露光装置、エキシマ露光装置を用いて金属パターンを形成してもかまわない。
【００４９】
＜金微粒子固定＞
金構造体の上面へ金微粒子を固定する。まず、金と結合性の高いチオール基を有する、アミノエタンチオールのエタノール溶液を供給して金構造体の上面を表面修飾する。これにより、金と結合性のある、アミノ基が表面に表れる。そこへ、直径が４０ｎｍの金コロイド溶液（田中貴金属工業社製）を供給し金構造体上面に金微粒子を固定して、本実施例における検出素子を得ることができる。
【００５０】
＜金微粒子固定時間と吸収スペクトル＞
上記金微粒子の固定について、金構造体の上面へ固定される金微粒子の数は金微粒子溶液の濃度を変えずに、固定時間を長くすることにより、制御できる。以下、金微粒子の固定時間と検出素子の吸収スペクトルについて説明する。
【００５１】
金微粒子溶液の固定時間と検出素子の吸収スペクトルのピーク波長の関係は、図７のようになる。この検量線をもとに固定条件を自由に選択できるようにしておくことで、検出素子の初期の吸収スペクトルのピーク波長を制御することができる。固定時間が短い場合は金の構造体上面に固定される金微粒子が少なく、ピーク波長は長波長側へシフトするが、固定される金微粒子が多くなると、短波長側へのシフトに切り替わる。これは、固定される金微粒子が膜としての性質を帯び始めるためである。金微粒子の固定数がさらに多くなり、金構造体上面の被覆率が大きくなるにつれ、短波長側へのシフトの度合いが大きくなる。
【００５２】
固定時間が長くなると金構造体上のアミノ基と金微粒子間の反応が平衡状態に達するため、一定数以上の金微粒子は固定できなくなる。このため、同一の反応系を用いる場合、ピーク波長はある波長に収束する。これ以上金微粒子を固定させる場合は、固定させるための反応系を変えることにより可能となる。
【００５３】
本実施例では、金構造体上面への金微粒子固定には平衡状態に達するまで十分な時間をかけ、それを検出素子とする。
【００５４】
（実施例２）
実施例２について、図８を用いて説明する。
＜検出装置＞
本実施例の検出装置を図８を用いて説明する。光源であるハロゲンランプを備える光源ユニット８０４、検出器である分光器８０３、素子が存在する反応領域８０６へ液状検体等を供給、排出するための流入口８０１、流出口８０２、送液ポンプ８０５、排出される液状検体等を溜める廃液リザーバ８０９からなっている。また、検出するための分光器８０３からの信号から液状検体の特性を求める演算装置８０８、演算装置８０８から得られた結果を表示する表示ユニット８０７を備えている。
＜検出素子＞
本実施例では、実施例１で作製したものを検出素子とする。
＜捕捉体固定＞
その後、グルタルアルデヒド水溶液を素子へ供給する。これにより、金属構造体表面にアルデヒド基が露出する。続いて、固定する抗体として、標的物質に特異的な抗ヒトＣＲＰ抗体を加えたトリス−塩酸緩衝液（ｐＨ８．０）を流入することで抗ヒトＣＲＰ抗体のアミノ基とアルデヒド基が結合し、抗ヒトＣＲＰ抗体を金構造体の上面に固定させることができる。
＜標的物質  金属構造体と接触＞
次に、ヒトＣＲＰを既定量検出素子の反応領域８０６に供給し、ヒトＣＲＰと抗ヒトＣＲＰ抗体の抗原抗体反応により、標的物質であるヒトＣＲＰを抗ヒトＣＲＰ抗体によって捕捉させる。
＜捕捉体固定金微粒子  金構造体複合体と接触＞
この表面に抗ヒトＣＲＰ抗体を固定した金微粒子の溶液を反応領域８０６へ供給し金構造体の上面のヒトＣＰＲと抗原抗体反応により、金微粒子が固定される。金微粒子表面への抗ヒトＣＲＰ抗体の固定は、予め行っておく。金微粒子表面にアミノエタンチオールのエタノール溶液、グルタルアルデヒド水溶液を供給し、アルデヒド基を表面に表しておき、そこへ抗ヒトＣＲＰ抗体を供給することで金微粒子表面に固定できる。
【００５５】
＜測定＞
反応後、分光器により、スペクトルを測定する。この際のスペクトルと反応前のスペクトルを演算装置である中央演算子８０８で比較する。この差が、検出素子近傍に標的物質が捉えられたことによる、検出素子の局在プラズモン共鳴状態の変化となっている。この局在プラズモン共鳴状態の変化は、表示装置である表示ユニット８０７に表示される。
【００５６】
本実施例では、中央演算子８０８によってスペクトルの変化度合いから標的物質の濃度を求め、表示ユニット８０７に表示する。スペクトルの変化と標的物質濃度の関係については、金微粒子の吸着量を揃えて作製した検出素子を複数用い、あらかじめ、既知の複数濃度の標準検体を用いて、スペクトル変化と濃度の関係を取得しておく。さらに、この関係をもとに検量線を作成するなどして、スペクトル変化と濃度の関数を求めておく。この関数を用いて、実際の計測時には、スペクトル変化をもとに濃度が未知の標的物質の濃度をもとめることができる。この時、計測は経時的に行われることが好ましい。これは、標的物質を吸着する前の金微粒子の固定量が少ない検出素子を用いる場合、異なる濃度の標的物質で吸収スペクトルのピーク波長が等しくなることがあるためである。
【００５７】
また、低濃度の標的物質を計測する場合は、金構造体表面の金微粒子の固定量をスペクトル変化の勾配が最大となるところで調整することが好ましい。標的物質吸着後の捕捉体を固定させた金微粒子吸着によるスペクトル変化が大きくなるためである。
【００５８】
なお、ここではスペクトルの変化と記載したが、このスペクトル変化は、最大値をもつ、波長での、スペクトルピークの変化でもよいし、スペクトルの波形のピークの半値幅等のピーク形状の変化を用いてもよい、さらには、一つあるいは、複数の波長点での光強度を用いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の検出素子の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の金属構造体の形状を示す模式図である。
【図３】本発明の金属構造体の表面のみが露出した検出素子の例を示す模式図である。
【図４】本発明の金属構造体の表面のみが露出した検出素子の他の例を示す模式図である。
【図５】本発明の検出装置の構成の一例を示す概念図である。
【図６】本発明の実施例１に関する検出素子の構成を示す模式図である。
【図７】発明における金属構造体表面に金属微粒子が固定されるときの固定時間と検出素子の吸収スペクトルのピーク波長の関係を表すグラフである。
【図８】本発明の実施例２に関するブロック図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０１  金属構造体
１０２  基体
１０３  金属構造体の大きさ
１０４  金属構造体の厚さ
３０１  金属構造体
３０２  基体
４０１  金属構造体
４０２  基体
５０１  光源
５０２  入射光
５０３  検出素子
５０４  基体
５０５  金属構造体
５０６  金属微粒子
５０７  透過光
５０８  検出器
５０９  演算装置
６０１  金属構造体
６０２  基体
８０１  流入口
８０２  流出口
８０３  検出器
８０４  光源ユニット
８０５  送液ポンプ
８０６  反応領域
８０７  表示ユニット
８０８  中央演算子
８０９  廃液リザーバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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