(57)【要約】  被検査物質の濃度を液体中で測定することができ、被検査物質の濃度を高い精度で測定することができる検査方法を提供する。  本発明に係る検査方法は、検査用器具を用いる検査方法であり、前記検査用器具は、複数の凹部又は凸部による周期構造を有する壁部を備え、前記複数の凹部又は前記複数の凸部は、屈折率調整層を表面に有し、前記屈折率調整層は、前記被検査物質含有液の屈折率よりも０．７以上大きい屈折率を有する層、又は、シリコン層であり、前記検査用器具に前記被検査物質含有液を導入しない状態において、前記屈折率調整層に光を照射して基準光強度を測定するステップと、前記検査用器具に前記被検査物質含有液を導入し、前記被検査物質と前記液体とが存在する状態において、前記屈折率調整層に光を照射して評価光強度を測定するステップと、前記基準光強度と前記評価光強度との相対値を取得するステップとを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物質と液体とを含む被検査物質含有液を用いて、該被検査物質含有液に含まれる前記被検査物質の濃度を前記液体中で測定する検査方法であって、
検査用器具を用いる検査方法であり、
前記検査用器具は、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を有する壁部を備え、
前記複数の凹部又は前記複数の凸部は、屈折率調整層を表面に有し、
前記屈折率調整層は、前記被検査物質含有液の屈折率よりも０．７以上大きい屈折率を有する層であるか、又は、シリコン層であり、
前記検査用器具に前記液体を導入した状態において、前記周期構造に光を照射して基準光強度を測定するステップと、
前記検査用器具に前記被検査物質含有液を導入し、前記被検査物質と前記液体とが存在する状態において、前記周期構造に光を照射して評価光強度を測定するステップと、
前記基準光強度と前記評価光強度との相対値を取得するステップとを備え、
前記被検査物質の濃度が既知である検体を前記検査用器具に導入したときにおける前記相対値と、前記被検査物質の濃度が未知である検体を前記検査用器具に導入したときにおける前記相対値とを比較することで、前記被検査物質の濃度が未知である検体中の前記被検査物質の濃度を決定する、検査方法。
【請求項２】
前記検査用器具は、被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備えるか、又は、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備え、
前記評価光強度を測定するステップにおいて、前記検査用器具に前記被検査物質含有液を導入し、粒状物を前記屈折率調整層上に堆積させた状態において、前記周期構造に光を照射して評価光強度を測定する、請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記屈折率調整層は、前記被検査物質含有液の屈折率よりも０．７以上大きい屈折率を有する層である、請求項１又は２に記載の検査方法。
【請求項４】
前記屈折率調整層が、前記シリコン層である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査方法。
【請求項５】
前記シリコン層が、単結晶シリコン層、多結晶シリコン層、マイクロクリスタルシリコン層、又はアモルファスシリコン層である、請求項４に記載の検査方法。
【請求項６】
前記シリコン層が、アモルファスシリコン層である、請求項４又は５に記載の検査方法。
【請求項７】
前記被検査物質含有液が、生体試料を含む液である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の検査方法。
【請求項８】
被検査物質と液体とを含む被検査物質含有液を用いて、該被検査物質含有液に含まれる前記被検査物質の濃度を前記液体中で測定するために用いられる検査用器具であって、
複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を有する壁部を備え、
前記複数の凹部又は前記複数の凸部は、屈折率調整層を表面に有し、
前記屈折率調整層は、前記被検査物質含有液の屈折率よりも大きい屈折率を有する層であるか、又は、シリコン層である、検査用器具。
【請求項９】
前記屈折率調整層は、前記被検査物質含有液の屈折率よりも大きい屈折率を有する層である、請求項８に記載の検査用器具。
【請求項１０】
前記屈折率調整層は、前記被検査物質含有液の屈折率よりも０．７以上大きい屈折率を有する層である、請求項９に記載の検査用器具。
【請求項１１】
前記屈折率調整層は１．８以上の屈折率を有する層である、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項１２】
前記屈折率調整層が、金属元素を含む、請求項８〜１１のいずれかに記載の検査用器具。
【請求項１３】
前記屈折率調整層が、前記シリコン層である、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項１４】
前記シリコン層が、単結晶シリコン層、多結晶シリコン層、マイクロクリスタルシリコン層、又はアモルファスシリコン層である、請求項１３に記載の検査用器具。
【請求項１５】
前記シリコン層が、アモルファスシリコン層である、請求項１３又は１４に記載の検査用器具。
【請求項１６】
前記屈折率調整層の平均厚みが、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項８〜１５のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項１７】
被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備えるか、又は、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備える、請求項８〜１６のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項１８】
前記化合物が、前記屈折率調整層と接しておらず、前記屈折率調整層と離れた位置に配置されている、請求項１７に記載の検査用器具。
【請求項１９】
前記化合物が、前記屈折率調整層の表面に配置されている、請求項１７又は１８に記載の検査用器具。
【請求項２０】
検査用器具が、前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備える場合に、前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物が、被検査物質と反応して、凝集状態の粒状物を生成可能である化合物であり、
検査用器具が、前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備える場合に、前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物が、被検査物質と結合して、凝集状態の粒状物を生成可能である化合物である、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項２１】
前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備え、
前記被検査物質が抗原を有し、
前記化合物が抗体を有する、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項２２】
前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備え、
前記被検査物質が糖脂質であり、
前記化合物が、糖脂質と反応可能である酵素である、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項２３】
前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備え、
前記被検査物質がエンドトキシンであり、
前記化合物が、ＬＡＬ試薬である、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項２４】
前記被検査物質含有液が、生体試料を含む液である、請求項８〜２３のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項２５】
マイクロチップである、請求項８〜２４のいずれか１項に記載の検査用器具。
【請求項２６】
請求項８〜２５のいずれか１項に記載の検査用器具と、
前記検査用器具の前記周期構造に光を照射するための光源と、
前記光源から前記周期構造において反射された光の強度を測定するための測定器とを備える、検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質の濃度を測定する検査方法に関する。また、本発明は、化学物質の濃度を測定するために用いられる検査用器具及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンドトキシン等の生物由来の物質の濃度を測定する方法が知られている。【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、ＬＡＬ試薬とエンドトキシンとが反応して形成されたゲル状の膜の膜厚を、干渉増幅反射法（ＩＥＲ法）によって測定することにより、エンドトキシンの濃度を測定する方法が開示されている。【０００４】
下記の特許文献２には、エンドトキシン又はβ−Ｄ−グルカンの濃度を測定する方法が開示されている。この検査方法では、ＬＡＬ試薬と、エンドトキシン又はβ−Ｄ−グルカンとが反応して生成されるコアギュリンモノマーやその凝集物を含む試料溶液に光を照射し、その散乱光の強度を測定することにより、エンドトキシン又はβ−Ｄ−グルカンの濃度が測定される。【０００５】
下記の特許文献３には、被検査物質の濃度を測定するために用いられる検査用器具が開示されている。この検査用器具は、被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備えるか、又は、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備える。また、この検査用器具は、周期構造を表面に有する壁部を備える。特許文献３では、この検査用器具に、被検査物質と水とを含む被検査物質含有液を導入し、水を除去した後に、上記周期構造の表面に光を照射することにより、被検査物質の濃度が測定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２７９４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３２４３６号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１７／１３８５９５Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、エンドトキシン等の生物由来の物質の濃度を、より一層精度よく測定することが求められている。しかしながら、特許文献１，２に記載のような従来の方法では、例えば、０．００１ＥＵ／ｍｌ以下のエンドトキシンの濃度を高い精度で測定することは困難である。【０００８】
特許文献３に記載の検査用器具では、生物由来の物質の濃度を高い精度で測定することができる。例えば、特許文献３の実施例では、０．００１ＥＵ／ｍｌ付近のエンドトキシンの濃度や、１０ｐｇ／ｍｌ付近のタンパク質等の被検査物質の濃度が高い精度で測定されている。しかしながら、特許文献３の実施例で測定されている被検査物質の濃度よりも更に低い被検査物質の濃度を、高い精度で測定することが求められている。【０００９】
また、特許文献３では、検査用器具に、被検査物質と水とを含む被検査物質含有液を導入した後に、水が除去されている。そして、水が除去された状態で、被検査物質の濃度を測定するために、検査用器具の周期構造の表面に光が照射されている。このような測定方法では、水などの液体を除去する作業が必要であり、測定結果を得るまでの時間が長くなる。【００１０】
本発明者らは、被検査物質と液体とを含む被検査物質含有液が存在する状態において、被検査物質の濃度を高い精度で測定可能な検査用器具について検討を行った。本発明者らによって、特許文献３に記載の検査用器具では、被検査物質の濃度がかなり低い場合（例えば、ｆｇ／ｍｌレベルのタンパク質等の被検査物質）には、被検査物質の濃度を液体中で測定し、被検査物質の濃度を高い精度で測定することが困難であることが見出された。【００１１】
本発明の目的は、被検査物質の濃度を液体中で測定することができ、被検査物質の濃度を高い精度で測定することができる検査方法及び検査用器具を提供することである。また、本発明の目的は、上記検査用器具を用いた検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の広い局面によれば、被検査物質と液体とを含む被検査物質含有液を用いて、該被検査物質含有液に含まれる前記被検査物質の濃度を前記液体中で測定する検査方法であって、検査用器具を用いる検査方法であり、前記検査用器具は、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を有する壁部を備え、前記複数の凹部又は前記複数の凸部は、屈折率調整層を表面に有し、前記屈折率調整層は、前記被検査物質含有液の屈折率よりも０．７以上大きい屈折率を有する層であるか、又は、シリコン層であり、前記検査用器具に前記液体を導入した状態において、前記周期構造に光を照射して基準光強度を測定するステップと、前記検査用器具に前記被検査物質含有液を導入し、前記被検査物質と前記液体とが存在する状態において、前記周期構造に光を照射して評価光強度を測定するステップと、前記基準光強度と前記評価光強度との相対値を取得するステップとを備え、前記被検査物質の濃度が既知である検体を前記検査用器具に導入したときにおける前記相対値と、前記被検査物質の濃度が未知である検体を前記検査用器具に導入したときにおける前記相対値とを比較することで、前記被検査物質の濃度が未知である検体中の前記被検査物質の濃度を決定する、検査方法が提供される。【００１３】
本発明に係る検査方法のある特定の局面では、前記検査用器具は、被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備えるか、又は、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備え、前記評価光強度を測定するステップにおいて、前記検査用器具に前記被検査物質含有液を導入し、粒状物を前記屈折率調整層上に堆積させた状態において、前記周期構造に光を照射して評価光強度を測定する。【００１４】
本発明に係る検査方法のある特定の局面では、前記屈折率調整層は、前記被検査物質含有液の屈折率よりも０．７以上大きい屈折率を有する層である。【００１５】
本発明に係る検査方法のある特定の局面では、前記屈折率調整層が、前記シリコン層である。【００１６】
本発明に係る検査方法のある特定の局面では、前記シリコン層が、単結晶シリコン層、多結晶シリコン層、マイクロクリスタルシリコン層、又はアモルファスシリコン層である。【００１７】
本発明に係る検査方法のある特定の局面では、前記シリコン層が、アモルファスシリコン層である。【００１８】
本発明に係る検査方法のある特定の局面では、前記被検査物質含有液が、生体試料を含む液である。【００１９】
本発明の広い局面によれば、被検査物質と液体とを含む被検査物質含有液を用いて、該被検査物質含有液に含まれる前記被検査物質の濃度を前記液体中で測定するために用いられる検査用器具であって、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を有する壁部を備え、前記複数の凹部又は前記複数の凸部は、屈折率調整層を表面に有し、前記屈折率調整層は、前記被検査物質含有液の屈折率よりも大きい屈折率を有する層であるか、又は、シリコン層である、検査用器具が提供される。【００２０】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記屈折率調整層は、前記被検査物質含有液の屈折率よりも大きい屈折率を有する層である。【００２１】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記屈折率調整層は、前記被検査物質含有液の屈折率よりも０．７以上大きい屈折率を有する層である。【００２２】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記屈折率調整層は１．８以上の屈折率を有する層である。【００２３】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記屈折率調整層が、金属元素を含む。【００２４】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記屈折率調整層が、前記シリコン層である。【００２５】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記シリコン層が、単結晶シリコン層、多結晶シリコン層、マイクロクリスタルシリコン層、又はアモルファスシリコン層である。【００２６】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記シリコン層が、アモルファスシリコン層である。【００２７】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記屈折率調整層の平均厚みが、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。【００２８】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備えるか、又は、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備える。【００２９】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記化合物が、前記屈折率調整層と接しておらず、前記屈折率調整層と離れた位置に配置されている。【００３０】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記化合物が、前記屈折率調整層の表面に配置されている。【００３１】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、検査用器具が、前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備える場合に、前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物が、被検査物質と反応して、凝集状態の粒状物を生成可能である化合物であり、検査用器具が、前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備える場合に、前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物が、被検査物質と結合して、凝集状態の粒状物を生成可能である化合物である。【００３２】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物を備え、前記被検査物質が抗原を有し、前記化合物が抗体を有する。【００３３】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備え、前記被検査物質が糖脂質であり、前記化合物が、糖脂質と反応可能である酵素である。【００３４】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物を備え、前記被検査物質がエンドトキシンであり、前記化合物が、ＬＡＬ試薬である。【００３５】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記被検査物質含有液が、生体試料を含む液である。【００３６】
本発明に係る検査用器具のある特定の局面では、前記検査用器具は、マイクロチップである。【００３７】
本発明の広い局面によれば、上述した検査用器具と、前記検査用器具の前記周期構造に光を照射するための光源と、前記光源から前記周期構造において反射された光の強度を測定するための測定器とを備える、検査装置が提供される。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る検査方法は、被検査物質と液体とを含む被検査物質含有液を用いて、該被検査物質含有液に含まれる上記被検査物質の濃度を上記液体中で測定する検査方法である。本発明に係る検査方法は、検査用器具を用いる検査方法である。本発明に係る検査方法では、上記検査用器具は、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を有する壁部を備え、上記複数の凹部又は上記複数の凸部は、屈折率調整層を表面に有する。本発明に係る検査方法では、上記屈折率調整層は、上記被検査物質含有液の屈折率よりも０．７以上大きい屈折率を有する層であるか、又は、シリコン層である。本発明に係る検査方法は、上記検査用器具に上記液体を導入した状態において、上記周期構造に光を照射して基準光強度を測定するステップを備える。本発明に係る検査方法は、上記検査用器具に上記被検査物質含有液を導入し、上記被検査物質と上記液体とが存在する状態において、上記周期構造に光を照射して評価光強度を測定するステップを備える。本発明に係る検査方法は、上記基準光強度と上記評価光強度との相対値を取得するステップを備える。本発明に係る検査方法では、上記被検査物質の濃度が既知である検体を上記検査用器具に導入したときにおける上記相対値と、上記被検査物質の濃度が未知である検体を上記検査用器具に導入したときにおける上記相対値とを比較することで、上記被検査物質の濃度が未知である検体中の上記被検査物質の濃度を決定する。本発明に係る検査方法では、上記の構成が備えられているので、被検査物質の濃度を液体中で測定することができ、被検査物質の濃度を高い精度で測定することができる。【００３９】
本発明に係る検査用器具は、被検査物質と液体とを含む被検査物質含有液を用いて、該被検査物質含有液に含まれる上記被検査物質の濃度を上記液体中で測定するために用いられる検査用器具である。本発明に係る検査用器具は、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を有する壁部を備え、上記複数の凹部又は上記複数の凸部は、屈折率調整層を表面に有する。本発明に係る検査用器具では、上記屈折率調整層は、上記被検査物質含有液の屈折率よりも大きい屈折率を有する層であるか、又は、シリコン層である。本発明に係る検査用器具では、上記の構成が備えられているので、被検査物質の濃度を液体中で測定することができ、被検査物質の濃度を高い精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具の正面断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具の平面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係る検査用器具の拡大正面断面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施形態に係る検査用器具の正面断面図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施形態に係る検査用器具の平面図である。
【図６】図６は、本発明の第４の実施形態に係る検査用器具の拡大正面断面図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための正面断面図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す検査方法の変形例を説明するための拡大正面断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１の実施形態に係る検査装置の模式図である。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施形態に係る検査装置の模式図である。
【図１５】図１５は、実施例１及び比較例１におけるシスタチンＣの濃度と、反射スペクトルの波長シフトとの関係を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例３，４及び比較例２における屈折率調整層の平均厚みとスペクトル波長及び反射光強度との関係を示す図である。
【図１７】図１７は、実施例５におけるシスタチンＣの濃度と、反射スペクトルの波長シフトとの関係を示す図である。
【図１８】図１８は、シミュレーションにより得られた壁部の周期構造における凸部又は凹部の半径と、壁部の周期構造が有するフォトニックバンドギャップの波長との関係を表す図である。
【図１９】図１９は、シミュレーションにより得られた壁部の周期構造における凸部の半径と複数の近似直線の傾きとの関係を表す図である。
【図２０】図２０は、シミュレーションにより得られた壁部の周期構造における凸部の半径と複数の近似直線の傾きとの関係を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００４２】
本発明に係る検査方法は、被検査物質と液体とを含む被検査物質含有液を用いて、該被検査物質含有液に含まれる上記被検査物質の濃度を上記液体中で測定する検査方法である。本発明に係る検査方法は、検査用器具を用いる検査方法である。本発明に係る検査方法では、上記検査用器具は、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を有する壁部を備え、上記複数の凹部又は上記複数の凸部は、屈折率調整層を表面に有する。したがって、上記壁部は、屈折率調整層を有する。本発明に係る検査方法では、上記屈折率調整層は、上記被検査物質含有液の屈折率よりも０．７以上大きい屈折率を有する層であるか、又は、シリコン層である。本発明に係る検査方法は、上記検査用器具に上記液体を導入した状態において、上記周期構造に光を照射して基準光強度を測定するステップを備える。本発明に係る検査方法は、上記検査用器具に上記被検査物質含有液を導入し、上記被検査物質と上記液体とが存在する状態において、上記周期構造に光を照射して評価光強度を測定するステップを備える。本発明に係る検査方法は、上記基準光強度と上記評価光強度との相対値を取得するステップを備える。本発明に係る検査方法では、上記被検査物質の濃度が既知である検体を上記検査用器具に導入したときにおける上記相対値と、上記被検査物質の濃度が未知である検体を上記検査用器具に導入したときにおける上記相対値とを比較することで、上記被検査物質の濃度が未知である検体中の上記被検査物質の濃度を決定する。
【００４３】
本発明に係る検査用器具は、被検査物質と液体とを含む被検査物質含有液を用いて、該被検査物質含有液に含まれる上記被検査物質の濃度を上記液体中で測定するために用いられる検査用器具である。本発明に係る検査用器具は、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を有する壁部を備え、上記複数の凹部又は上記複数の凸部は、屈折率調整層を表面に有する。したがって、上記壁部は、屈折率調整層を有する。本発明に係る検査用器具では、上記屈折率調整層は、上記被検査物質含有液の屈折率よりも大きい屈折率を有する層であるか、又は、シリコン層である。
【００４４】
本発明に係る検査用器具及び検査方法では、上記の構成が備えられているので、被検査物質の濃度を液体中で測定することができ、被検査物質の濃度を高い精度で測定することができる。本発明に係る検査用器具及び検査方法では、測定前に液体を除去する必要がないので、測定結果を早く得ることができ、測定効率を高めることができる。また、本発明に係る検査用器具及び検査方法では、上記の構成が備えられているので、被検査物質の濃度がかなり低い場合でも、被検査物質の濃度を高い精度で測定することができる。
【００４５】
また、本発明に係る検査用器具及び検査方法では、被検査物質の濃度を液体中で測定することができるので、簡便に検査することができ、利便性を高めることができる。
【００４６】
本発明者らは、被検査物質の濃度を測定する方法として、検査用器具に、被検査物質を含む検体を導入して、光を照射し、得られた反射光の強度から、被検査物質の濃度を求める方法について検討を行った。この方法において従来の検査用器具を用いると、被検査物質の濃度がかなり低い場合（例えば、ｆｇ／ｍｌレベルのタンパク質等の被検査物質）において、被検査物質の濃度を液体中で測定することや、被検査物質の濃度を高い精度で測定することは困難であるという問題がある。
【００４７】
本発明者らは、特に被検査物質の濃度がかなり低い場合において、被検査物質の濃度を液体中で測定することや、被検査物質の濃度を高い精度で測定することが困難であることの理由が、検査用器具の屈折率と被検査物質含有液の屈折率との差が小さいことであることを見出した。一般に、検査用器具の材料としては、屈折率が１．５程度の樹脂や、屈折率が１．４程度のガラスが用いられている。また、一般に、被検査物質含有液の屈折率は１．３程度である。本発明者らは、検査用器具と被検査物質含有液の屈折率差が０．１〜０．２程度であると、被検査物質の濃度がかなり低い場合において、被検査物質の濃度を高い精度で測定することが困難であることを見出した。
【００４８】
本発明では、上記の構成が備えられているので、被検査物質の濃度を液体中で測定することができ、被検査物質の濃度がかなり低い場合でも、被検査物質の濃度を高い精度で測定することができる。また、本発明に係る検査用器具及び検査方法は、被検査物質の濃度が低くない場合でも、被検査物質の濃度を高い精度で測定することができる。
【００４９】
（検査用器具）
本発明に係る検査用器具は、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を有する壁部を備え、上記複数の凹部又は上記複数の凸部は、屈折率調整層を表面に有する。本発明に係る検査用器具では、上記屈折率調整層は、上記被検査物質含有液の屈折率よりも大きい屈折率を有する層であるか、又は、シリコン層である。上記屈折率調整層は、上記被検査物質含有液の屈折率よりも大きい屈折率を有する層であってもよく、シリコン層であってもよい。上記壁部は、周期構造を有する。上記壁部の周期構造は、複数の凹部又は複数の凸部を有する。上記壁部の周期構造は、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造である。
【００５０】
本明細書において、屈折率調整層を有する壁部と区別して、屈折率調整層を除く壁部を「壁部Ｘ」と記載する。本発明に係る検査用器具は、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を表面に有する壁部Ｘと、上記壁部Ｘにおける上記周期構造の表面上に配置された屈折率調整層とを備える。屈折率調整層を有する壁部は、壁部Ｘと屈折率調整層とを有する複合壁部である。以下の説明において、「壁部」と記載された壁部は、屈折率調整層を有する壁部を意味する。以下の説明において、「壁部Ｘ」と記載された壁部は、屈折率調整層を除く壁部を意味する。
【００５１】
被検査物質の濃度をより一層高い精度で測定する観点からは、上記壁部の周期構造の周期は、好ましくは１００ｎｍ以上、より好ましくは２００ｎｍ以上、更に好ましくは２５０ｎｍ以上であり、好ましくは８００ｎｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以下、更に好ましくは４５０ｎｍ以下である。
【００５２】
上記壁部の周期構造の周期とは、それぞれの凸部又は凹部の先端（先端が平面等である場合は中心部）と、それに最も隣接する凸部又は凹部の先端（先端が平面である場合は中心部）との間隔を意味する。
【００５３】
被検査物質の濃度をより一層高い精度で測定する観点からは、上記壁部の周期構造における上記凹部又は上記凸部の半径は、好ましくは２０ｎｍ以上、より好ましくは３０ｎｍ以上、更に好ましくは４０ｎｍ以上であり、好ましくは３００ｎｍ以下、より好ましくは２００ｎｍ以下、更に好ましくは１５０ｎｍ以下である。
【００５４】
上記壁部の周期構造における上記凹部又は上記凸部の半径とは、該凹部又は該凸部の上面の形状が円形である場合に、円の半径を意味し、該凹部又は該凸部の上面の形状が円形以外の形状である場合に、該円形以外の形状の内接円の半径を意味する。
【００５５】
上記屈折率調整層は、上記壁部Ｘの周期構造の表面上に配置されている。上記屈折率調整層は、上記壁部Ｘの周期構造の全体の表面上に配置されていてもよく、上記壁部Ｘの周期構造の一部の表面上に配置されていてもよい。上記屈折率調整層は、例えば、上記壁部Ｘの周期構造の凹部又は凸部の側面上に配置されていなくてもよい。上記屈折率調整層を上記壁部Ｘの周期構造の表面上に部分的又は全体に配置することにより、上記屈折率調整層の表面に、上記壁部Ｘの周期構造に対応した周期構造を容易に形成することができる。
【００５６】
被検査物質の濃度をより一層高い精度で測定する観点からは、上記壁部Ｘの周期構造の表面の表面積（複数の凹部又は複数の凸部）１００％中、上記屈折率調整層が配置されている表面積は、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、更に好ましくは８０％以上、特に好ましくは９０％以上、最も好ましくは１００％である。上記屈折率調整層は、上記壁部Ｘの周期構造の全体の表面上に配置されていることが最も好ましい。上記屈折率調整層も、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を有することが好ましい。
【００５７】
本発明に係る検査用器具は、下記式（１）及び下記式（２）において、正の整数ｍがいずれかのときに上記壁部の周期構造が有する回折光の波長λのとりうる値が、３００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下となるように、上記壁部の周期構造の周期、上記複数の凹部又は上記複数の凸部の半径、及び上記周期構造の屈折率を調整することが好ましい。この場合には、一般的に入手が容易な光源を用いることができる。
【００５８】
【数１】
2020027197.tif 000003
【００５９】
【数２】
2020027197.tif 000004
【００６０】
上記式（１）又は上記式（２）中、ｍは次数を表し、λは回折光の波長（ｎｍ）を表し、ｄは上記壁部の周期構造の周期（ｎｍ）を表し、ｎ０は実効屈折率を表し、θは光の入射角度を表し、ｆは空隙率、すなわち単位体積あたりの隙間の占有率を表し、ｎ１は上記壁部の周期構造の屈折率を表し、ｎ２は空隙物質の屈折率を表す。
【００６１】
なお、上記壁部の周期構造の屈折率ｎ１とは、上記壁部の周期構造において、空隙部分を含まず、上記屈折率調整層を含む部分の屈折率をいう。
【００６２】
被検査物質の濃度をより一層高い精度で測定する観点から、上記式（１）中、次数ｍは、好ましくは１、２又は３であり、より好ましくは１又は２であり、さらに好ましくは１である。
【００６３】
上記式（１）及び上記式（２）において求められる回折光の波長λは、好ましくは６００ｎｍ以上、より好ましくは７００ｎｍ以上であり、好ましくは１２００ｎｍ以下、より好ましくは１０００ｎｍ以下である。
【００６４】
本発明に係る検査用器具は、被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物（第１の化合物）を備えるか、又は、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物（第２の化合物）を備えることが好ましい。この場合に、上記検査用器具は、上記第１の化合物を備えていてもよく、上記第２の化合物を備えていてもよい。
【００６５】
上記検査用器具を用いた被検査物質の濃度の測定原理について以下に説明する。
【００６６】
上記検査用器具では、上記被検査物質と上記化合物（第１の化合物、第２の化合物）とを反応又は結合させることができる。上記被検査物質と上記化合物との反応により生成された粒状物又は上記被検査物質が上記化合物と結合した粒状物を、上記屈折率調整層上（上記壁部の周期構造上）に堆積させることができる。この堆積は、液体中で進行させることができる。
【００６７】
上記壁部の周期構造上に上記粒状物が堆積すると、上記壁部の周期構造の屈折率ｎ１が変化するため、上記壁部の周期構造に起因する回折光の波長λが変化する。従って、上記壁部の周期構造に光を照射したときの反射光のスペクトルの変化を検出することで、被検査物質の濃度を測定することができる。
【００６８】
本発明に係る検査用器具では、上記の構成が備えられているので、上記粒状物が堆積する前後において、上記壁部の周期構造の屈折率ｎ１の変化量を格段に大きくすることができる。すなわち、上記壁部の周期構造上に上記粒状物をわずかに堆積させるだけで、反射光のスペクトルを検出可能な程度に変化させることができる。従って、被検査物質の濃度の測定の精度を飛躍的に高めることができる。
【００６９】
上記被検査物質と上記化合物との反応により生成された粒状物又は上記被検査物質が上記化合物と結合した粒状物は、凝集状態の粒状物であってもよく、凝集状態の粒状物でなくてもよい。従来、凝集物による光の散乱を検出することにより、被検査物質の濃度を測定する方法が用いられることがある。しかしながら、この方法では、特に低濃度の場合において測定が困難であったと考えられる。すなわち、凝集物が一定の大きさ（例えばマイクロメートルオーダー）になるまでは検出できなかったり、凝集の度合いにばらつきがあることで精度が低かったりすると考えられる。本発明では、被検査物質と化合物との反応生成物等の粒状物が微細な周期構造（例えばナノメートルオーダー）の表面側にわずかに存在することで、上記壁部の周期構造の表面（上記壁部Ｘの周期構造の表面上に配置された屈折率調整層を含む表面）からの光学的応答（例えば反射光強度）が変化することを見出されている。このため、本発明では、上記粒状物が、凝集状態の粒状物でない場合には、被検査物質が低濃度であっても、より一層高い精度で濃度を測定できる。また、従来よりも迅速に濃度を測定することができる。
【００７０】
上記化合物は、上記壁部の周期構造及び上記屈折率調整層と接しておらず、上記壁部の周期構造及び上記屈折率調整層と離れた位置に配置されていてもよい。この場合には、上記壁部の周期構造及び上記屈折率調整層と離れた位置において、上記被検査物質と上記化合物とを反応又は結合させることができる。上記粒状物を、重力等によって、上記屈折率調整層により確実に堆積させることができる。また、上記化合物は、上記屈折率調整層の表面上に配置されていてもよい。この場合には、屈折率調整層からの光学的応答の変化をより迅速に検出することができる。
【００７１】
被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物としては、例えば被検査物質と反応してゲル化する化合物を用いることができる。
【００７２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明する。
【００７３】
なお、実施形態において参照する図面は、模式的に記載されており、図面に描画された物体の寸法の比率等は、現実の物体の寸法の比率等とは異なる場合がある。具体的な物体の寸法の比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。特に、参照する図面では、凹部の大きさは、図示の便宜上、拡大して示されている。実際の凹部は、ナノサイズであり、より微細である。
【００７４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具の正面断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具の平面図である。図１では、図２のＡ−Ａ線に沿う検査用器具の断面図が示されている。
【００７５】
図１及び図２に示す検査用器具１は、被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物（第１の化合物）６と、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を有する壁部とを備える。上記複数の凹部又は上記複数の凸部は、屈折率調整層７を表面に有する。本実施形態において、上記壁部は、検査用器具１の底部３である。底部３は、周期構造３Ａ（上記壁部の周期構造）を表面に有する。屈折率調整層７は、壁部Ｘにおける周期構造の表面上に配置されている。上記壁部Ｘは、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を表面に有する。屈折率調整層７は、上記複数の凹部又は上記複数の凸部の表面全体に配置されている。そのため、屈折率調整層７も周期構造を有する。なお、被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物６にかえて、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物（第２の化合物）を用いてもよい。
【００７６】
検査用器具１は、底部３における周期構造３Ａの側方において、底部３から立設している側壁部４を備える。検査用器具１は、底部３と側壁部４と屈折率調整層７とで囲まれた収納部２を有する。収納部２に、被検査物質含有液を収納することができる。
【００７７】
検査用器具１は、側壁部４の底部３側とは反対側に配置された蓋体５を備える。化合物６は、蓋体５の表面上に配置されている。収納部２に被検査物質含有液が収納されているとき、蓋体５が収納部２上に配置されていることにより、収納部２において、液と化合物６とを接触させることができる。このため、被検査物質と化合物６とを容易に反応させることができる。本実施形態においては、化合物６は上記壁部の周期構造の上方に配置されている。
【００７８】
上記被検査物質含有液は、被検査物質と化合物６とが反応又は結合する前においては、例えば、検査用器具に導入された被検査物質含有液そのものである。上記被検査物質含有液は、被検査物質と化合物６とが反応又は結合した後においては、例えば、被検査物質と化合物６とが反応又は結合して生成した粒状物を含む反応液等である。
【００７９】
検査用器具１は、屈折率調整層７を有する底部３と、側壁部４と、蓋体５とを備えるマイクロチップである。図２に示すように、検査用器具１は、導入部８を有する。導入部８は、側壁部４が設けられていない部分である。導入部８から、被検査物質含有液を収納部２に導入することができる。なお、導入部は、蓋部に設けられていてもよい。検査用器具は、導入部８と接続する微細流路を備えていてもよく、例えば、被検査物質の前処理を行う空間や廃液経路等を備えていてもよい。
【００８０】
被検査物質の濃度の測定は、後述するように、被検査物質含有液を検査用器具内（収納部）に収納させた状態で、上記壁部の周期構造に検査用の光を照射し、上記壁部の周期構造から反射した光の強度を測定することにより行うことができる。検査用の光を透過させる観点から、蓋体は、透明であることが好ましい。検査用器具の底部、側壁部及び蓋体の材料としては特に限定されず、樹脂及びガラス等が挙げられる。
【００８１】
底部３及び周期構造３Ａ（上記壁部の周期構造）は、複数の凹部３ａを有する。本実施形態においては、凹部３ａの形状は、円柱状である。
【００８２】
凹部３ａは、規則的に配置されている。本実施形態において、凹部３ａは、第１の方向（図２の上下方向）と、第１の方向と直交する第２の方向（図２の左右方向）とに、等間隔かつ複数列で配置されている。凹部３ａは、二次元周期構造を有する。複数の凹部３ａによる上記壁部の周期構造は、六方格子構造を有する。上記壁部Ｘの周期構造も、六方格子構造を有する。
【００８３】
上記壁部の周期構造における凹部の半径ｒ１は、該凹部の上面の半径である。上記壁部の周期構造における凸部の半径ｒ２は、該凸部の上面の半径である。また、上記壁部の周期構造の周期ｄは、最も近接する凹部同士の中心間距離である。
【００８４】
なお、上記壁部の周期構造及び上記壁部Ｘの周期構造では、複数の凹部が規則的に配置されていてもよく、複数の凸部が規則的に配置されていてもよい。
【００８５】
上記屈折率調整層は上記壁部Ｘの周期構造の表面全体に配置されていなくてもよい。上記屈折率調整層は、上記壁部Ｘの周期構造における凹部又は凸部の上面にのみ配置されていてもよく、凹部又は凸部の側面にのみ配置されていてもよい。したがって、上記屈折率調整層は上記複数の凹部又は上記複数の凸部の表面全体に配置されていなくてもよい。また、上記屈折率調整層は、上記複数の凹部又は上記複数の凸部における凹部又は凸部の上面にのみ配置されていてもよく、凹部又は凸部の側面にのみ配置されていてもよい。なお、上記壁部Ｘの周期構造における凹部又は凸部の上面とは、該壁部Ｘの周期構造が凹部により形成されている場合に、凹部の底面を意味し、該壁部Ｘの周期構造が凸部により形成されている場合に、凸部の先端面を意味する。本発明の効果を効果的に発揮する観点から、上記屈折率調整層は、上記壁部Ｘの周期構造の表面全体に渡って配置されていることが好ましい。
【００８６】
凸部又は凹部の形状や配置は、検査用の光を照射する方向及び角度に応じて、適宜変更することができる。凸部又は凹部の先端の形状は、平面であってもよく、曲面であってもよく、点状であってもよい。凸部又は凹部は溝状の形状であってもよい。例えば、凸部又は凹部の形状は、角柱状、角錐状又は円錐状であってもよい。上記壁部の周期構造及び上記壁部Ｘの周期構造はそれぞれ、１次元周期構造であってもよい。
【００８７】
上記壁部の周期構造の周期、及び上記壁部Ｘの周期構造の周期はそれぞれ、粒状物の粒子径以上であることが好ましい。
【００８８】
上記壁部Ｘにおける凸部間の開口面積又は凹部の開口面積は、好ましくは２５００ｎｍ２以上、より好ましくは１００００ｎｍ２以上、好ましくは６４００００ｎｍ２以下、より好ましくは１６００００ｎｍ２以下である。なお、上記壁部Ｘにおける凸部間の開口面積及び上記凹部の開口面積は、上記壁部における凸部間の開口面積及び上記凹部の開口面積から屈折率調整層の厚み部分を除いた開口面積であり、上記壁部Ｘの周期構造における凸部又は凹部の開口面積である。
【００８９】
上記壁部Ｘにおける凸部の高さ又は凹部の深さは、好ましくは５０ｎｍ以上、より好ましくは１００ｎｍ以上、好ましくは８００ｎｍ以下、より好ましくは４００ｎｍ以下である。なお、上記壁部Ｘにおける凸部の高さ及び凹部の深さは、上記壁部における凸部の高さ及び凹部の深さから屈折率調整層の厚みを除いた高さ又は深さであり、上記壁部Ｘの周期構造における凸部の高さ又は凹部の深さである。
【００９０】
上述した壁部Ｘにおける凸部間の開口面積、凹部の開口面積、凸部の高さ、及び凹部の深さは、被検査物質と化合物との反応により生成される粒状物の種類や、凸部又は凹部の形状等により適宜変更できる。周期構造の周期や、凸部又は凹部の形状及びサイズを調整することで、反射光の強度を最適化することができる。
【００９１】
複数の開口面積、及び、複数の凸部の高さ又は複数の凹部の深さを完全に一致させることは困難である場合がある。濃度の測定精度に大きな影響がない範囲で、周期構造の周期にばらつきがあってもよい。測定におけるノイズを効果的に小さくする観点からは、周期構造における凸部間の複数の開口面積又は凹部の複数の開口面積の標準偏差は、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下である。
【００９２】
上記被検査物質としては、例えば、糖鎖、糖脂質、タンパク質、ペプチド、及びＤＮＡ等が挙げられる。上記糖鎖としては、Ｍａｃ−２結合タンパク糖鎖等が挙げられる。上記糖脂質としては、エンドトキシン、ペプチドグルカン、及びβ−Ｄ−グルカン等が挙げられる。上記タンパク質としては、腫瘍マーカー、尿タンパク、及びアミロイド等が挙げられる。上記腫瘍マーカーとしては、前立腺癌のマーカーであるＰＳＡ、大腸癌のマーカーであるＣＥＡ、乳癌のマーカーであるＣＡ１５−３、及び肺癌のマーカーであるＡＥＰ等が挙げられる。上記ペプチドとしては、脳性ナトリウム利尿ペプチド（ＢＮＰ）、及び心房性ナトリウム利尿ペプチド（ＡＮＰ）、アルツハイマー病のマーカーであるアミロイドβ及びタウタンパク等が挙げられる。
【００９３】
上記化合物（第１の化合物、第２の化合物）としては、例えば、酵素、酵素を含む試薬、ラテックス粒子、金粒子、銀粒子、抗体付き支持体、及び相補的ＤＮＡ付き支持体等が挙げられる。上記酵素を含む試薬としては、ＬＡＬ試薬等が挙げられる。上記抗体付き支持体としては、抗体付きラテックス、並びに、抗体付き金粒子及び抗体付き銀粒子等の抗体付き金属ナノ粒子等が挙げられる。
【００９４】
例えば、上記被検査物質が糖脂質である場合に、糖脂質と反応して粒状物を生成可能である化合物は、糖脂質と反応可能である酵素であってもよい。
【００９５】
検査用器具１では、被検査物質はエンドトキシンであり、化合物６はＬＡＬ試薬である。化合物６は、被検査物質と反応することにより、ゲルの粒状物を生成する。検査用器具１では、上記壁部の周期構造の周期ｄ（凹部３ａ間距離）は４６０ｎｍである。凹部３ａ及び屈折率調整層７上に粒状物を堆積させることにより、上記壁部の周期構造３Ａから反射する光の強度を大きく変化させることができる。具体的には、検査用器具１では、上記壁部の周期構造３Ａから反射する光の強度を大幅に低くすることができる。従って、低濃度の被検査物質の濃度を高い精度で測定することができる。
【００９６】
上記液体としては、水、有機液体、及びイオン液体等が挙げられる。一般的には、水が好適に用いられる。
【００９７】
凹部の大きさは、凹部の開口端における開口面積（凹部の開口面積）である。凸部間の大きさは、凸部間の開口端における開口面積（凸部間の開口面積）である。１つの凹部の大きさ及び１つの凸部間の大きさが粒状物の大きさよりも小さくてもよい。この場合には、粒状物が上記壁部の周期構造を覆う。検査用器具の底部から反射する光の強度を大きく変化させることができる。
【００９８】
被検査物質は、抗原を有していてもよく、マーカー等である抗原であってもよい。この場合には、上記化合物（第１の化合物、第２の化合物）は、抗体を有することが好ましい。上記化合物は、例えば、抗体付きラテックス等であってもよい。上記抗体は、上記抗原と結合させることができる。上記被検査物質と上記化合物とが結合することにより、凝集状態の粒状物を生成可能である。凝集状態の粒状物が上記壁部の周期構造を覆う場合においても、上記壁部の周期構造から反射する光の強度を大きく変化させることができる。
【００９９】
上記壁部の周期構造３Ａ及び屈折率調整層７は、底部３の一部に設けられていてもよい。化合物６と対向する位置に上記壁部の周期構造３Ａ及び屈折率調整層７が少なくとも設けられていることが好ましい。化合物６と対向する位置に、上記壁部の周期構造３Ａが少なくとも、設けられていることが好ましい。この場合には、粒状物（被検査物質と化合物６との反応により生成された粒状物等）を、重力によって、上記壁部の周期構造３Ａ及び屈折率調整層７上に効率的に堆積させることができる。
【０１００】
上記壁部Ｘの周期構造は、例えば、収納部の成形時に賦形することができる。また、周期構造がない収納部を得た後、収納部の表面を賦形処理することにより、上記壁部Ｘの周期構造を形成してもよい。
【０１０１】
周期構造を表面に有する上記壁部は、検査用器具の側壁部であってもよい。この場合には、例えば、電気泳動等により粒状物を周期構造に堆積させることができる。
【０１０２】
屈折率調整層は、後述するように、例えば、スパッタリング等により形成することができる。
【０１０３】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る検査用器具の拡大正面断面図である。
【０１０４】
本実施形態の検査用器具は、被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物（第１の化合物）３６と、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を有する壁部とを備える。上記複数の凹部又は上記複数の凸部は、屈折率調整層３７を表面に有する。本実施形態において、上記壁部は、検査用器具の底部３３である。底部３３は、周期構造３３Ａ（上記壁部の周期構造）を表面に有する。屈折率調整層３７は、壁部Ｘにおける周期構造の表面上に配置されている。上記壁部Ｘは、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を表面に有する。屈折率調整層３７は、上記複数の凹部又は上記複数の凸部の表面全体に配置されている。そのため、屈折率調整層３７も周期構造を有する。上記壁部の周期構造３３Ａにおいては、複数の凹部が規則的に配置されている。底部３３及び周期構造３３Ａは、複数の凹部３３ａを有する。本実施形態の検査用器具では、化合物３６が屈折率調整層３７の表面に配置されていることが、検査用器具１と異なる。なお、周期構造を表面に有する上記壁部は、検査用器具の側壁部であってもよい。被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物３６にかえて、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物（第２の化合物）を用いてもよい。但し、図３の検査用器具では、被検査物質と反応して粒状物を生成可能である化合物３６を用いることが好ましい。
【０１０５】
本実施形態においては、粒状物は、屈折率調整層３７及び上記壁部の周期構造３３Ａの表面において生成される。よって、反応が開始してから、上記壁部の周期構造３３Ａから反射する光の強度が大きく変化する状態となるまでの時間を、効果的に短縮することができる。なお、屈折率調整層が上記複数の凹部又は上記複数の凸部の表面全体に配置されていない場合には、上記化合物は、上記壁部の周期構造３３Ａの表面にも配置されていてもよく、粒状物は、上記壁部の周期構造３３Ａの表面及び屈折率調整層３７の表面において生成されてもよい。
【０１０６】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る検査用器具の正面断面図である。図５は、本発明の第３の実施形態に係る検査用器具の平面図である。図４では、図５のＢ−Ｂ線に沿う検査用器具の断面図が示されている。
【０１０７】
検査用器具１１は、シャーレと、蓋体１５とを備える。シャーレは、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造１３Ａが形成された壁部を有する。上記複数の凹部又は上記複数の凸部は、屈折率調整層１７を表面に有する。本実施形態において、上記壁部は、シャーレの底部１３である。シャーレは、底部１３の外周縁から立設している側壁部１４をさらに備える。屈折率調整層１７は、壁部Ｘにおける周期構造の表面上に配置されている。上記壁部Ｘは、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を表面に有する。屈折率調整層１７は、上記複数の凹部又は上記複数の凸部の表面全体に配置されている。そのため、屈折率調整層１７も周期構造を有する。上記壁部の周期構造１３Ａにおいては、複数の凹部が規則的に配置されている。底部１３及び周期構造１３Ａは、複数の凹部１３ａを有する。
【０１０８】
検査用器具１１では、底部１３と側壁部１４とが一体的に構成されており、１つの器具（容器）として構成されている。検査用器具１１は、底部１３と側壁部１４と屈折率調整層１７とにより囲まれた収納部１２を有する。
【０１０９】
検査用器具１１では、被検査物質含有液を収納部１２に収納した後に、蓋体１５を収納部１２上に設置することにより、被検査物質と化合物６との反応を開始させることができる。
【０１１０】
なお、被検査物質を含まない液を収納部１２に収納した後に、被検査物質を収納部１２に導入してもよい。液における被検査物質の濃度を測定するための光の照射は、蓋体を取り外した状態において行ってもよい。この場合には、蓋体は透明ではなくてもよい。
【０１１１】
図６は、本発明の第４の実施形態に係る検査用器具の拡大正面断面図である。
【０１１２】
本実施形態の検査用器具は、被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物（第２の化合物）５６と、抗体５７と、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を有する壁部とを備える。上記複数の凹部又は上記複数の凸部は、屈折率調整層７を表面に有する。化合物５６は抗体を有する。化合物５６は、例えば、抗体付きラテックスであり、粒状物である。本実施形態においては、被検査物質として、化合物５６と結合する抗原を用いることが想定されている。抗体５７は、化合物５６が有する抗体と同様の抗体であることが好ましい。図６においては、抗体を模式的にＹ字状の形状により示す。
【０１１３】
図６において、上記壁部は、検査用器具の底部３である。底部３は、周期構造３Ａ（上記壁部の周期構造）を表面に有する。屈折率調整層７は、壁部Ｘにおける周期構造の表面上に配置されている。上記壁部Ｘは、複数の凹部又は複数の凸部による周期構造を表面に有する。屈折率調整層７は、上記複数の凹部又は上記複数の凸部の表面全体に配置されている。そのため、屈折率調整層７も周期構造を有する。上記壁部の周期構造３Ａにおいては、複数の凹部が規則的に配置されている。底部３及び上記壁部の周期構造３Ａは、複数の凹部３ａを有する。検査用器具は、底部３における周期構造３Ａの側方において、底部３から立設している側壁部を備える。検査用器具は、底部３と側壁部とで囲まれた収納部を有する。なお、周期構造を表面に有する上記壁部は、検査用器具の側壁部であってもよい。
【０１１４】
本実施形態の検査用器具は、収納部内に配置された液Ｗを有する。液Ｗ内に化合物５６が含まれている。抗体５７は、屈折率調整層７の凸部の先端面にのみ配置されている。本実施形態の検査用器具は、検査時に、被検査物質を化合物５６に結合させることができ、かつ被検査物質を抗体５７に結合させることができる。
【０１１５】
本実施形態においては、化合物５６に結合した被検査物質を、凸部の先端面に選択的に堆積させることができる。本実施形態においては、凸部の先端面において屈折率が大きく変化するため、屈折率調整層７から反射する光の強度を大きく変化させることができる。
【０１１６】
なお、上記化合物は、第１の実施形態と同様に配置されていてもよい。また、検査用器具は、抗体５７を有していなくてもよい。この場合にも、被検査物質と化合物とが結合した粒状物が上記壁部の周期構造上に堆積することにより、屈折率を大きく変化させることができる。
【０１１７】
抗体５７は、屈折率調整層７の凹部の底面に配置されていてもよく、屈折率調整層７の凸部又は凹部の側面上に配置されていてもよい。屈折率を大きく変化させ、被検査物質の濃度をより一層高い精度で測定する観点からは、上記抗体は、上記屈折率調整層の凸部の先端面に配置されていることが好ましい。
【０１１８】
本実施形態においては、上記壁部の周期構造３Ａの周期は、測定する光の波長と同程度である。光の波長と同程度の周期において、比較的大きな屈折率の変化がある媒質には、特定の波長域の光は浸入することができずに反射され、特定の波長域外の波長の光は透過する。上記のような媒質に浸入することができない光の波長域は、フォトニックバンドギャップと呼ばれる。照射する光の角度等を適切に設定することにより、上記壁部の周期構造においてフォトニックバンドギャップが生じる。検査時に、フォトニックバンドギャップの波長域において反射光のピークが生じる。屈折率の変化により、上記ピーク強度が大きく変化するため、測定精度をより一層高めることができる。また、屈折率調整層が備えられていることにより、測定精度をかなり高めることができる。また、低濃度の被検査物質の濃度を測定することができる。
【０１１９】
図７〜図９を用いて、図１に示す検査用器具１を用いた検査方法の一例を説明する。
【０１２０】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための正面断面図である。図８は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。図９は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【０１２１】
本検査方法においては、（１）基準光強度を測定するステップと、（２）評価光強度を測定するステップと、（３）基準光強度と評価光強度の相対値を取得するステップとを含む。なお、（１）〜（３）のステップはこの順番に行ってもよいし、（２）、（１）、（３）の順に行ってもよい。
【０１２２】
本検査方法においては、被検査物質の濃度が既知である検体に対して上記（１）〜（３）のステップを行い、あらかじめ検量線を作成しておく。例えば、被検査物質の（既知の）濃度と、上記ステップにより得られた相対値との関係を複数プロットし、近似直線や近似式を作成する。同様に、被検査物質の濃度が未知である検体について上記（１）〜（３）のステップを行い、得られた相対値を上記近似直線や近似式に代入することで、未知検体中の被検査物質の濃度を決定することができる。
【０１２３】
以下、（１）〜（３）のステップの一例について詳述する。
【０１２４】
（１）基準光強度を測定するステップにおいては、検査用器具１に上記液体を導入した状態において、屈折率調整層７及び上記壁部の周期構造３Ａに光を照射して反射光強度を測定する。例えば、被検査物質が含まれていない液体を収納部２に収納した状態で、光を照射し、屈折率調整層７及び上記壁部の周期構造３Ａから反射された光の強度を測定することができる。この場合、被検査物質が含まれていない液体として、被検査物質を含む検体と同じ流体や溶媒を用いることができる。
【０１２５】
（２）評価光強度を測定するステップにおいては、検査用器具１に被検査物質含有液Ｘを導入し、被検査物質と液体とが存在する状態において、屈折率調整層７及び上記壁部の周期構造３Ａに光を照射して反射光強度を測定する。具体的には、被検査物質含有液Ｘを収納部２に収納し、被検査物質含有液Ｘと化合物６とを接触させることにより、被検査物質と化合物６との反応を開始させる。得られた粒状物（被検査物質と化合物６との反応生成物等）を屈折率調整層７及び上記壁部の周期構造３Ａ上に堆積させた状態において、屈折率調整層７及び上記壁部の周期構造３Ａに光を照射して反射光強度を測定する。検査用器具１では、光の照射前に、液体を除去する必要はない。図８に示すように、被検査物質と化合物６との反応により、粒状物Ｙを生成させる。粒状物Ｙは、重力により沈降し、屈折率調整層７上に堆積する。
【０１２６】
上記屈折率調整層の屈折率は、上記被検査物質含有液の屈折率よりも大きいことが好ましく、上記被検査物質含有液の屈折率よりも０．７以上大きいことがより好ましい。すなわち、上記屈折率調整層は、上記被検査物質含有液の屈折率よりも大きい屈折率を有する層であることが好ましく、上記被検査物質含有液の屈折率よりも０．７以上大きい屈折率を有する層であることがより好ましい。
【０１２７】
次に、図９に示すように、粒状物Ｙが堆積した上記壁部の周期構造に、検査用の光Ｌ１を照射する。次に屈折率調整層７から反射された光Ｌ２の強度を測定する。
【０１２８】
粒状物Ｙが上記壁部の周期構造上に堆積されることにより、上記壁部の周期構造に照射され、上記壁部の周期構造において反射された光の強度は低くなる。従って、被検査物質の濃度の測定精度を高めることができる。
【０１２９】
（３）基準光強度と評価光強度の相対値を取得するステップにおいては、基準光強度と評価光強度の差の値を算出する。なお、基準光強度と評価光強度の比の値を用いて相対値としてもよい。また、差や比に適宜数学的な操作を加えた値を相対値としてもよい。
【０１３０】
なお、反射光強度の測定は、特定の波長のみで行ってもよいし、反射光強度は、連続した複数の波長におけるスペクトルとして取得してもよい。照射する光の波長も任意の波長を選択することができるが、周期構造の形状及びサイズに応じて適宜選択することができる。典型的には可視光線を用いることができるが、赤外線や紫外線を用いることもできる。
【０１３１】
また、以上の説明においては、基準光強度及び評価光強度として、上記壁部の周期構造に光を照射した際の反射光を測定する場合について述べたが、透過光を測定してもよい。上記壁部の周期構造の表面からの光学的応答の変化を検出できれば、直接の反射光や透過光ではなく、何らかの光学的操作を加えた光を検出してもよい。
【０１３２】
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【０１３３】
図１０に示すように、粒状物Ｙが凹部３ａ内に堆積している高さが、凹部３ａの深さ（凹部３ａの側面の高さ）よりも低い状態で、上記壁部の周期構造において反射された光Ｌ２の強度を測定してもよい。粒状物Ｙが凹部３ａ内に堆積している高さが凹部３ａの深さ（凹部３ａの側面の高さ）に至っていない状態であっても、上記壁部の周期構造において反射された光Ｌ２の強度は低くなる。従って、低濃度の被検査物質の濃度を測定することができる。また、検査時間を短縮することができる。
【０１３４】
測定の精度をより一層高める観点からは、測定を行うときの粒状物Ｙの上記壁部の凹部における充填率は、好ましくは１％以上、より好ましくは１０％以上、より一層好ましくは３０％以上、更に好ましくは５０％以上、更に一層好ましくは７０％以上、特に好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上である。上記充填率は、上記壁部の凹部の体積に占める粒状物の体積である。上記充填率は、凸部間に粒状物が堆積する場合に、凸部間の体積に占める粒状物の体積である。
【０１３５】
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る検査用器具を用いた検査方法の一例を説明するための拡大正面断面図である。
【０１３６】
図１１に示すように、本検査方法における被検査物質Ｚ１は、抗体５７及び化合物５６が有する抗体と結合する抗原である。被検査物質Ｚ１は、液Ｗ中に含まれる化合物５６に結合する。なお、化合物５６は粒状物である。化合物５６に結合した被検査物質Ｚ１は、屈折率調整層７の凸部の先端面に配置された抗体５７に結合し、凸部に選択的に堆積する。これにより、検査用の光が照射される部分の屈折率は大きく変化する。本検査方法においては、検査用の光の波長と、上記壁部の周期構造３Ａの周期とは同程度であり、フォトニックバンドギャップにおいて反射された光のピークが生じる。反射された光のピークの強度は、上記屈折率の変化により大きく変化する。フォトニックバンドギャップを利用し、かつ屈折率調整層を備えた検査用器具を用いた本検査方法においては、１００ｐｇ／ｍｌ以下程度の非常に低濃度の被検査物質の濃度を測定することができる。
【０１３７】
なお、上記化合物が、第１の実施形態と同様に屈折率調整層及び上記壁部の周期構造と離れた位置に配置された検査用器具を用いることもできる。この場合には、図１２に示すように、被検査物質Ｚ１が粒状物である化合物５６を介して互いに結合し、凝集体Ｚ２が生成される。このように凝集状態となった粒状物が屈折率調整層７上に堆積する。この場合においても、検査用の光が照射される部分の屈折率は大きく変化する。図１２に示す場合においても、低濃度の被検査物質の濃度を測定することができる。
【０１３８】
図１３は、本発明の第１の実施形態に係る検査装置の模式図である。
【０１３９】
検査装置２０は、第３の実施形態の検査用器具１１と、光源２８と、測定器２９とを備える。光源２８から、検査用器具１１の凹部を有する上記壁部の周期構造に光Ｌ１を照射する。上記壁部の周期構造において反射された光Ｌ２の強度を、測定器２９により測定する。検査装置２０により、上述した検査方法によって、被検査物質の濃度を高精度に測定することができる。
【０１４０】
検査用器具は、図１３に示すように、上記壁部の周期構造に対して、−９０度以上９０度以下の入射角θで光を照射して用いられる。入射角θは、周期構造を有する上記壁部の表面に対する光の入射方向であり、より具体的には、周期構造を有する上記壁部の表面に沿う方向Ｘと、入射光Ｌ１方向とのなす角である。入射角θの最小値は−９０度であり、最大値は９０度である。入射角θが負の値の場合、上記壁部の周期構造の表面の裏側から光が照射されることを意味する。本発明の効果をより一層効果的に発揮する観点からは、上記入射角θは、好ましくは−３０度以上３０度以下、より好ましくは０度以上３０度以下、さらに好ましくは０度である。なお、光源２８と測定器２９とは、同一の箇所に設置されていてもよい。
【０１４１】
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る検査装置の模式図である。
【０１４２】
検査装置４０は、第１の実施形態の検査用器具１と、検査用器具１を設置している設置部４４と、光源２８と、測定器２９とを備える。
【０１４３】
設置部４４は、被検査物質含有液が送液される流路４７を有する。流路４７は、検査用器具１の導入部８に接続されている。被検査物質含有液を、流路４７から検査用器具１の収納部に導入することにより、被検査物質と化合物との反応を開始させることができる。上述した検査方法により、被検査物質の濃度を高精度に測定することができる。検査用器具１を設置部４４に設置することにより、容易に検査を行うことができる。
【０１４４】
また、上記検査用器具は、マイクロ流体デバイスであってもよい。上記マイクロ流体デバイスは、粒状物を生成可能である化合物又は被検査物質と結合可能でありかつ粒状物である化合物と、壁部とを備えていてもよい。上記化合物は、上記マイクロ流体デバイスにおけるマイクロ流路に配置されていてもよい。上記壁部は、上記マイクロ流体デバイスにおけるマイクロ流路の内壁部であってもよい。上記検査装置は、上記光源及び上記測定器を備えるマイクロ流体デバイスであってもよい。
【０１４５】
本発明に係る検査用器具は、例えば、１ａｇ／ｍＬ以上１００ｐｇ／ｍＬ以下の被検査物質の濃度を、液体中で好適に測定することができる。本発明に係る検査用器具は、例えば、屈折率が１．３以上１．５以下である被検査物質含有液に含まれる被検査物質の濃度を、液体中で好適に測定することができる。
【０１４６】
以下、上記壁部又は上記壁部Ｘの周期構造、上記壁部Ｘ及び上記屈折率調整層について更に詳細に説明する。
【０１４７】
周期構造：
上記壁部の周期構造及び上記壁部Ｘの周期構造としては、斜方格子構造、長方格子構造、面心格子構造、六方格子構造、及び正方格子構造等が挙げられる。上記壁部の周期構造及び上記壁部Ｘの周期構造が有するフォトニックバンドギャップの波長をより一層容易に調整し、本発明の効果をより一層効果的に発揮させる観点から、上記壁部の周期構造及び上記壁部Ｘの周期構造はそれぞれ、斜方格子構造、長方格子構造、六方格子構造、又は正方格子構造であることが好ましい。
【０１４８】
壁部Ｘ：
上記壁部Ｘの材料としては、樹脂及びガラス等が挙げられる。
【０１４９】
上記樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、シクロオレフィンポリマー樹脂、シクロオレフィンコポリマー樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレア樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、及びポリメタクリル酸メチル樹脂等が挙げられる。上記樹脂は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【０１５０】
屈折率調整層：
被検査物質の濃度を液体中で測定する観点、被検査物質の濃度がかなり低い場合でも、被検査物質の濃度を高い精度で測定する観点から、上記屈折率調整層の屈折率は、上記被検査物質含有液の屈折率よりも大きいことが好ましい。
【０１５１】
上記屈折率調整層の屈折率は、上記被検査物質含有液の屈折率よりも、０．３以上大きいことが好ましく、０．４以上大きいことがより好ましく、０．５以上大きいことがより一層好ましく、０．６以上大きいことが更に好ましく、０．７以上大きいことが特に好ましく、０．８以上大きいことが最も好ましい。この場合には、被検査物質の濃度を液体中で良好に測定することができ、被検査物質の濃度がかなり低い場合でも、被検査物質の濃度をより一層高い精度で測定することができる。
【０１５２】
上記屈折率調整層の屈折率は、好ましくは１．６以上、より好ましくは１．７以上、より一層好ましくは１．８以上、更に好ましくは１．９以上、特に好ましくは２．０以上、最も好ましくは２．１以上である。上記屈折率調整層の屈折率が上記下限以上であると、被検査物質含有液の屈折率との差を大きくすることができるので、被検査物質の濃度を液体中で良好に測定することができ、被検査物質の濃度がかなり低い場合でも、被検査物質の濃度をより一層高い精度で測定することができる。
【０１５３】
上記屈折率調整層の屈折率及び上記被検査物質含有液の屈折率は、分光エリプソメーター（例えば、堀場製作所社製「ＵＶＩＳＥＬ２」）を用いて測定することができる。
【０１５４】
屈折率を上記の好ましい範囲に調整しやすいため、上記屈折率調整層は、金属元素又は有機物を含むことが好ましい。上記屈折率調整層は、金属元素と非金属元素とを含む化合物であってもよい。上記金属元素としては、亜鉛、銀、金、チタン、アルミニウム、スズ、銅、鉄、モリブデン、ニオブ、チタニウム、白金、タングステン、クロム、錫、ニッケル、タンタル、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム、ビスマス、アンチモン及びインジウム等が挙げられる。上記有機物としては、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等が挙げられる。上記金属元素は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。また、金属元素と非金属元素とを含む上記化合物としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等が挙げられる。
【０１５５】
上記屈折率調整層は、金属層であってもよく、金属酸化物層であってもよい。上記金属酸化物層としては、ＺｎＳｎＯ３層、酸化亜鉛層、酸化クロム層、酸化第二鉄層、及び酸化チタン層等が挙げられる。
【０１５６】
上記屈折率調整層は、シリコン層であることがより好ましい。上記シリコンとしては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、マイクロクリスタルシリコン、及びアモルファスシリコン等が挙げられる。
【０１５７】
上記シリコン層は、単結晶シリコン層、多結晶シリコン層、マイクロクリスタルシリコン層、又はアモルファスシリコン層であることが好ましく、アモルファスシリコン層であることがより好ましい。上記アモルファスシリコンは、水素化アモルファスシリコンであってもよい。
【０１５８】
上記屈折率調整層をシリコン層とすることにより、該屈折率調整層の屈折率をより一層大きくすることができ、アモルファスシリコン層とすることにより、該屈折率調整層の屈折率を特に大きくすることができる。上記屈折率調整層がアモルファスシリコン層等のシリコン層である場合には、例えば、該屈折率調整層の屈折率を４．５とすることができる。このため、屈折率調整層と、被検査物質含有液との屈折率差をかなり大きくすることができ、被検査物質の濃度をより一層高い精度で測定することができる。
【０１５９】
上記屈折率調整層の形成方法としては、スパッタリング（反応性スパッタリング法、ＲＦスパッタリング法）、及び蒸着法（プラズマ蒸着法等、真空蒸着法（ＥＢ蒸着法、イオンプレーティング法、ＩＡＤ法））等が挙げられる。上記屈折率調整層を上記壁部Ｘの周期構造の表面上に良好に形成する観点からは、上記屈折率調整層は、スパッタリングにより形成されていることが好ましく、スパッタリング膜であることが好ましい。
【０１６０】
上記壁部Ｘの周期構造における上記凹部又は上記凸部の上面に配置された上記屈折率調整層の平均厚みを、屈折率調整層の平均厚み（１）とする。上記壁部Ｘの周期構造における上記凹部又は上記凸部の側面に配置された上記屈折率調整層の平均厚みを、屈折率調整層の平均厚み（２）とする。
【０１６１】
被検査物質の濃度をより一層高い精度で測定する観点からは、上記屈折率調整層の平均厚み（１）は、好ましくは１ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上、更に好ましくは４０ｎｍ以上、好ましくは２４０ｎｍ以下、より好ましくは２００ｎｍ以下、更に好ましくは１５０ｎｍ以下、特に好ましくは１００ｎｍ以下である。
【０１６２】
上記屈折率調整層の平均厚み（１）の、上記屈折率調整層の平均厚み（２）に対する比（屈折率調整層の平均厚み（１）／屈折率調整層の平均厚み（２））は、好ましくは１．０以上、より好ましくは２以上、好ましくは１０以下、より好ましくは４以下である。上記比（屈折率調整層の平均厚み（１）／屈折率調整層の平均厚み（２））が上記下限以上及び上記上限以下であると、被検査物質の濃度をより一層高い精度で測定することができる。
【０１６３】
上記屈折率調整層の平均厚み（１）及び上記屈折率調整層の平均厚み（２）は、例えば、ＦＥ−ＴＥＭ（例えば、日本電子社製「ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆ」）を用いて、屈折率調整層の断面を観察することで測定することができる。ＦＥ−ＴＥＭにより得られた断面ＴＥＭ像から、各点の距離が１００ｎｍ以上離れた任意の５点以上を選択し、各点において測定した厚みの平均値を平均厚みとする。
【０１６４】
本発明に係る検査方法及び本発明に係る検査用器具では、上記被検査物質含有液が生体試料を含む液であってもよい。上記生体試料としては、例えば、血液、髄液、尿、便、組織、細胞、核酸抽出液、タンパク質抽出液等が挙げられる。特に、上記生体試料が血液である場合には、上記屈折率調整層は、シリコン層であることが好ましく、アモルファスシリコン層であることがより好ましい。なお、上記血液には、例えば、クエン酸、ヘパリン及びエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）等の抗凝固剤等の公知の薬剤が添加されていてもよい。
【０１６５】
一般に、血液に含まれる被検査物質の濃度を血中で測定する場合には、赤血球から漏出したヘモグロビンの影響によって、測定精度が低下することがある。例えばヘモグロビンが有する特定の吸収スペクトルによって測定精度が低下することがある。これに対して、アモルファスシリコンは、波長６５０ｎｍ以下の光を効果的に吸収するので、ヘモグロビン存在下でも測定精度を高めることができる。さらに、アモルファスシリコン層では、屈折率を４．５程度にまで高めることができるので、血中に含まれる被検査物質の濃度をより一層高い精度で測定することができる。
【０１６６】
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明する。
【０１６７】
（実施例１）
第４の実施形態の検査用器具を用いて、シスタチンＣの濃度と、反射スペクトルの波長シフトとの関係を求めた。
【０１６８】
第４の実施形態の検査用器具を用意した。壁部Ｘの材料は、屈折率１．５のポリエチレンテレフタレート樹脂とした。壁部Ｘの周期構造における凸部の形状は円筒状とした。壁部Ｘの周期構造の全体の表面上に、スパッタリングにより、屈折率２．０のＺｎＳｎＯ３層（屈折率調整層）を形成した。このようにして、壁部Ｘと屈折率調整層とにより壁部（底部）を形成し、該壁部の表面に周期構造（壁部の周期構造）を形成した。固定液としてグルタルアルデヒドを用いて、上記屈折率調整層の表面にシスタチンＣ抗体を固定化した後、エタノールアミンを未反応のアルデヒド基をブロッキングした。次いで、検査用器具を乾燥させた。このようにして、上記屈折率調整層の表面にシスタチンＣ抗体を修飾した。なお、用いた検査用器具の詳細を以下に示す。
【０１６９】
壁部の周期構造：正方格子構造
壁部の周期構造の周期：４６０ｎｍ
壁部の周期構造における凸部の半径：１１５ｎｍ
壁部の周期構造が有するフォトニックバンドギャップの波長：５８０ｎｍ
壁部Ｘの周期構造における凸部の上面に配置された屈折率調整層の平均厚み：４０ｎｍ
壁部Ｘの周期構造における凸部の側面に配置された屈折率調整層の平均厚み：２０ｎｍ
【０１７０】
次に、シスタチンＣと生理食塩水とを含む液を調製し、検査用器具の収納部に収納した。なお、シスタチンＣと生理食塩水とを含む液におけるシスタチンＣの濃度は、１ｆｇ／ｍｌ、５ｆｇ／ｍｌ、１０ｆｇ／ｍｌ、５０ｆｇ／ｍｌ、１００ｆｇ／ｍｌ、５００ｆｇ／ｍｌ、１ｐｇ／ｍｌ、及び５ｐｇ／ｍｌの８濃度とした。また、生理食塩水（シスタチンＣを含まない）についても、検査用器具の収納部に収納した。なお、各シスタチンＣと生理食塩水とを含む液及び生理食塩水の屈折率は１．３であった。
【０１７１】
次に、蓋体（カバーガラス）にシスタチンＣ抗体修飾ラテックス水溶液（積水メディカル社製）を配置した。次に、シスタチンＣ抗体修飾ラテックス水溶液を検査用器具の収納部に収納した。
【０１７２】
次に、シスタチンＣ抗体修飾ラテックス水溶液を収納した後、水を除去せずに、被検査物質の濃度を測定するために、検査用器具の周期構造に光を照射した。シスタチンＣと生理食塩水とを含む液又は生理食塩水を加えた直後（０分間）における反射光の反射スペクトルＡと、２０分間静置後における反射光の反射スペクトルＢの測定を行った。検査用器具の周期構造を有する上記壁部の表面に対して、１５度の入射角で光（白色光）を照射し、その反射された光の強度（評価光強度）を測定した。
【０１７３】
シスタチンＣと生理食塩水とを含む液における反射スペクトルの波長シフトを求めた。波長シフトは、液を加えた直後（０分間）におけるピーク波長と、１０分間静置後におけるピーク波長との差である。同様に、生理食塩水を収納部に収納したときの波長シフトを求めた。
【０１７４】
（実施例２）
屈折率調整層として、屈折率４．５のアモルファスシリコン層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、シスタチンＣの濃度と、反射スペクトルの波長シフトとの関係を求めた。なお、用いた検査用器具の詳細を以下に示す。
【０１７５】
壁部の周期構造：正方格子構造
壁部の周期構造の周期：４６０ｎｍ
壁部の周期構造における凸部の半径：１１５ｎｍ
壁部の周期構造が有するフォトニックバンドギャップの波長：６８０ｎｍ及び８２０ｎｍ
壁部Ｘの周期構造における凸部の上面に配置された屈折率調整層の平均厚み：４０ｎｍ
壁部Ｘの周期構造における凸部の側面に配置された屈折率調整層の平均厚み：２０ｎｍ
【０１７６】
（比較例１）
屈折率調整層を設けなかった。シスタチンＣと生理食塩水とを含む液におけるシスタチンＣの濃度を、１ｆｇ／ｍｌ、５ｆｇ／ｍｌ、１０ｆｇ／ｍｌ、５０ｆｇ／ｍｌ、１００ｆｇ／ｍｌ、５００ｆｇ／ｍｌ、１ｐｇ／ｍｌ、５ｐｇ／ｍｌ、１０ｐｇ／ｍｌ、５０ｐｇ／ｍｌ、１００ｐｇ／ｍｌ、５００ｐｇ／ｍｌ、１ｎｇ／ｍＬの１３濃度とした。これら以外は、実施例１と同様にして、シスタチンＣの濃度と、反射スペクトルの波長シフトとの関係を求めた。
【０１７７】
図１５は、実施例１及び比較例１におけるシスタチンＣの濃度と、反射スペクトルの波長シフトとの関係を示す図である。図１５では、横軸（シスタチンＣの濃度）は対数表示とした。なお、実施例１及び比較例１における生理食塩水（シスタチンＣを含まない）の測定結果についても、図１５に示した。
【０１７８】
図１５に示すように、実施例１では、１ｆｇ／ｍｌ以上のシスタチンＣの濃度において、シスタチンＣの濃度が高くなるほど、波長シフトが増加していることがわかる。これに対して、比較例１では、５ｐｇ／ｍｌ以上のシスタチンＣの濃度において、シスタチンＣの濃度が高くなるほど、波長シフトが増加していることがわかる。また、屈折率調整層がアモルファスシリコン層である実施例２では、屈折率調整層がＺｎＳｎＯ３層である実施例１に比べて波長シフトが増加していた。従って、本発明によれば、１ｆｇ／ｍｌ付近の濃度において高精度の検査を行うことができ、極めて低い濃度範囲においても検査が可能であることがわかる。
【０１７９】
（実施例３）
第３の実施形態の検査用器具を用いて、屈折率調整層の平均厚みとスペクトル波長及び反射光強度との関係を求めた。
【０１８０】
第３の実施形態の検査用器具を用意した。壁部Ｘの材料は、屈折率１．５のシクロオレフィン樹脂とした。壁部Ｘの周期構造における凹部の形状は円筒状とした。周期構造の全体の表面上に、スパッタリングにより、屈折率２．０のＺｎＳｎＯ３層（屈折率調整層）を形成した。このようにして、壁部Ｘと屈折率調整層とにより壁部（底部）を形成し、該壁部の表面に周期構造（壁部の周期構造）を形成した。なお、用いた検査用器具の詳細を以下に示す。
【０１８１】
壁部の周期構造：正方格子構造
壁部の周期構造の周期：４６０ｎｍ
壁部の周期構造における凹部の半径：１１５ｎｍ
壁部の周期構造における凹部の平面積（開口面積）：４１．５×１０３ｎｍ２
壁部の周期構造における凹部の深さ：２００ｎｍ
壁部の周期構造が有するフォトニックバンドギャップの波長：５６０ｎｍ
壁部Ｘの周期構造における凹部の上面に配置された屈折率調整層の平均厚み：２０ｎｍ
壁部Ｘの周期構造における凹部の側面に配置された屈折率調整層の平均厚み：１０ｎｍ
【０１８２】
次に、検査用器具の底部に光を照射し、底部において反射された光の強度を測定した。
【０１８３】
（実施例４）
屈折率調整層の平均厚みを変更したこと以外は、実施例３と同様にして、検査用器具の底部に光を照射し、底部において反射された光の強度を測定した。なお、用いた検査用器具の詳細を以下に示す。
【０１８４】
壁部の周期構造：正方格子構造
壁部の周期構造の周期：４６０ｎｍ
壁部の周期構造における凹部の半径：１１５ｎｍ
壁部の周期構造における凹部の平面積（開口面積）：４１．５×１０３ｎｍ２
壁部の周期構造における凹部の深さ：２００ｎｍ
壁部の周期構造が有するフォトニックバンドギャップの波長：６４０ｎｍ及び８００ｎｍ
壁部Ｘの周期構造における凹部の上面に配置された屈折率調整層の平均厚み：４０ｎｍ
壁部Ｘの周期構造における凹部の側面に配置された屈折率調整層の平均厚み：２０ｎｍ
【０１８５】
（比較例２）
屈折率調整層を設けなかったこと以外は、実施例３と同様にして、検査用器具の底部に光を照射し、底部において反射された光の強度を測定した。
【０１８６】
図１６は、実施例３，４及び比較例２における屈折率調整層の平均厚みとスペクトル波長及び反射光強度との関係を示す図である。
【０１８７】
図１６に示すように、検査用器具が屈折率調整層を備えることで、屈折率調整層を備えない場合と比較して、底部において反射された光の強度が大きいことが分かる。このため、検査用器具が屈折率調整層を備えることで、屈折率調整層を備えない場合と比較して、被検査物質の濃度を高い精度で測定することができることがわかる。また、壁部Ｘの周期構造における凹部の上面に配置された屈折率調整層の平均厚みが４０ｎｍである場合には、壁部Ｘの周期構造における凹部の上面に配置された平均厚みが２０ｎｍである場合と比較して、底部において反射された光の強度が大きいことが分かる。このため、壁部Ｘの周期構造における凹部の上面に配置された屈折率調整層の平均厚みが４０ｎｍである場合には、壁部Ｘの周期構造における凹部の上面に配置された平均厚みが２０ｎｍである場合と比較して、被検査物質の濃度を高い精度で測定することができることがわかる。
【０１８８】
（実施例５）
第４の実施形態の検査用器具を用意した。壁部Ｘの材料は、屈折率１．５のシクロオレフィン樹脂とした。壁部Ｘの周期構造における凸部の形状は円筒状とした。壁部Ｘの周期構造の全体の表面上に、スパッタリングにより、屈折率４．５のアモルファスシリコン層（屈折率調整層）を形成した。このようにして、壁部Ｘと屈折率調整層とにより壁部（底部）を形成し、該壁部の表面に周期構造（壁部の周期構造）を形成した。固定液としてグルタルアルデヒドを用いて、上記屈折率調整層の表面にシスタチンＣ抗体を固定化した後、エタノールアミンを未反応のアルデヒド基をブロッキングした。次いで、検査用器具を乾燥させた。このようにして、上記屈折率調整層の表面にシスタチンＣ抗体を修飾した。上記以外は、実施例１と同様にして、シスタチンＣの濃度と、反射スペクトルの波長シフトとの関係を求めた。なお、用いた検査用器具の詳細を以下に示す。
【０１８９】
壁部の周期構造：正方格子構造
壁部の周期構造の周期：４６０ｎｍ
壁部の周期構造における凸部の半径：１１５ｎｍ
壁部の周期構造が有するフォトニックバンドギャップの波長：６２０ｎｍ及び７８０ｎｍ
壁部Ｘの周期構造における凸部の上面に配置された屈折率調整層の平均厚み：１０ｎｍ
壁部Ｘの周期構造における凸部の側面に配置された屈折率調整層の平均厚み：５ｎｍ
【０１９０】
図１７は、実施例５におけるシスタチンＣの濃度と、反射スペクトルの波長シフトとの関係を示す図である。図１７では、横軸（シスタチンＣの濃度）は対数表示とした。なお、実施例５における生理食塩水（シスタチンＣを含まない）の測定結果についても、図１７に示した。図１７中、「１．０Ｅ−１０」は「１．０×１０−１０」を意味し、「１．０Ｅ−１２」は「１．０×１０−１２」を意味し、「１．０Ｅ−１４」は「１．０×１０−１４」を意味し、「１．０Ｅ−１６」は「１．０×１０−１６」を意味する。
【０１９１】
（実施例６）
シミュレーションにより、フォトニックバンドギャップの波長と、壁部の周期構造の周期及び壁部の周期構造における凸部又は凹部の半径との関係を求めた。このシミュレーションでは、以下の寸法等を設定している。
【０１９２】
壁部の周期構造：正方格子構造
壁部の周期構造の周期（ｎｍ）と、壁部の周期構造における凸部又は凹部の半径（ｎｍ）との比（周期／半径）が０．１８となるように、上記周期を１５０ｎｍ、２００ｎｍ、２５０ｎｍ及び３００ｎｍに変化させた。
屈折率調整層：シリコン層
壁部Ｘの周期構造における凸部の上面に配置された屈折率調整層の平均厚み：１０ｎｍ
壁部Ｘの周期構造における凸部の側面に配置された屈折率調整層の平均厚み：１０ｎｍ
【０１９３】
図１８は、シミュレーションにより得られた壁部の周期構造における凸部又は凹部の半径と、壁部の周期構造が有するフォトニックバンドギャップの波長との関係を表す図である。図１８において、横軸は、壁部の周期構造における凸部又は凹部の半径（ｎｍ）であり、縦軸は、壁部の周期構造が有するフォトニックバンドギャップの波長（ｎｍ）である。
【０１９４】
（実施例７）
シミュレーションにより、以下の寸法等を有する検査用器具に対して、フォトニックバンドギャップの波長スペクトルを求めた。得られた波長スペクトルに対して、横軸にフォトニック結晶の屈折率（周期構造の屈折率）、縦軸に波長５６０ｎｍ付近の極大波長又は波長７２０ｎｍ付近の極大波長をプロットし、得られる近似直線の傾き（Ａ）を求めた。
【０１９５】
フォトニック結晶の屈折率：１、１．０５、１．１、１．１５、１．２、１．２５、１．３、１．３５
壁部の周期構造：正方格子構造
壁部の周期構造の周期：３００ｎｍ
壁部の周期構造における凸部の半径：５４ｎｍ
屈折率調整層：シリコン層
壁部Ｘの周期構造における凸部の上面に配置された屈折率調整層の平均厚み：１０ｎｍ
壁部Ｘの周期構造における凸部の側面に配置された屈折率調整層の平均厚み：１０ｎｍ
【０１９６】
壁部の周期構造における凸部の半径を適宜変更し、上記と同様にして、近似直線の傾き（Ａ）を求めた。
【０１９７】
横軸に壁部の周期構造における凸部の半径、縦軸に複数の近似直線の傾き（Ａ）をプロットした。図１９は、シミュレーションにより得られた壁部の周期構造における凸部の半径と複数の近似直線の傾き（Ａ）との関係を表す図である。なお、近似直線の傾きが大きいほど、検出感度に優れることを意味する。
【０１９８】
（実施例８）
シミュレーションにより、実施例７と同様にして、以下の寸法等を有する検査用器具に対して、フォトニックバンドギャップの波長スペクトルを求めた。得られた波長スペクトルに対して、横軸にフォトニック結晶の屈折率（周期構造の屈折率）、縦軸に波長５６０ｎｍ付近の極大波長又は波長８５０ｎｍ付近の極大波長をプロットし、得られる近似直線の傾き（Ａ）を求めた。
【０１９９】
フォトニック結晶の屈折率：１、１．０５、１．１、１．１５、１．２、１．２５、１．３、１．３５
壁部の周期構造：三角格子構造
壁部の周期構造の周期：４６０ｎｍ
壁部の周期構造における凸部の半径：１２５ｎｍ
屈折率調整層：シリコン層
壁部Ｘの周期構造における凸部の上面に配置された屈折率調整層の平均厚み：１０ｎｍ
壁部Ｘの周期構造における凸部の側面に配置された屈折率調整層の平均厚み：１０ｎｍ
【０２００】
壁部の周期構造における凸部の半径を適宜変更し、上記と同様にして、近似直線の傾き（Ａ）を求めた。
【０２０１】
横軸に壁部の周期構造における凸部の半径、縦軸に複数の近似直線の傾き（Ａ）をプロットした。図２０は、シミュレーションにより得られた壁部の周期構造における凸部の半径と複数の近似直線の傾き（Ａ）との関係を表す図である。
【符号の説明】
【０２０２】
１…検査用器具
２…収納部
３…底部（壁部）
３Ａ…周期構造（壁部の周期構造）
３ａ…凹部（壁部の凹部）
４…側壁部
５…蓋体
６…化合物
７…屈折率調整層
８…導入部
１１…検査用器具
１２…収納部
１３…底部（壁部）
１３Ａ…周期構造（壁部の周期構造）
１３ａ…凹部（壁部の凹部）
１４…側壁部
１５…蓋体
１７…屈折率調整層
２０…検査装置
２８…光源
２９…測定器
３３…底部（壁部）
３３Ａ…周期構造（壁部の周期構造）
３３ａ…凹部（壁部の凹部）
３６…化合物
３７…屈折率調整層
４０…検査装置
４４…設置部
４７…流路
５６…化合物
５７…抗体
ｄ…周期
ｒ１，ｒ２…半径
【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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【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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【国際調査報告】
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