JP2002243637A - Sensor utilizing total reflection attenuation, and measurement chip - Google Patents

Sensor utilizing total reflection attenuation, and measurement chip

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JP2002243637A
JP2002243637A JP2001041725A JP2001041725A JP2002243637A JP 2002243637 A JP2002243637 A JP 2002243637A JP 2001041725 A JP2001041725 A JP 2001041725A JP 2001041725 A JP2001041725 A JP 2001041725A JP 2002243637 A JP2002243637 A JP 2002243637A
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dielectric block
magnet
thin film
measurement chip
film layer
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JP2001041725A
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Katsuaki Muraishi
勝明 村石
Takashi Ito
敬志 伊藤
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Fujinon Corp
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Fuji Photo Optical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily exchange a measurement chip to an optical system for measurement, without using any refractive index matching liquid in a sensor which utilizes total reflection attenuation. SOLUTION: The measurement chip 10 is composed by forming a dielectric block 11 having a surface 11a, where a metal film 12 is formed, and a light incident end face 11b and an emission end face 11c of a light beam and a sample retention section 13 for retaining a sample 15 on the metal film 12 in one piece. Furthermore, a magnet 10a is provided at the bottom, while a turntable 20 for supporting the measurement chip 10 has a ferromagnetic body 20a that is attracted with a magnet 10a of the measurement chip 10 at a measurement chip support position.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、表面プラズモンの
発生を利用して試料中の物質を定量分析する表面プラズ
モンセンサー等の、全反射減衰を利用したセンサーおよ
び該センサーに用いられる測定チップに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor utilizing attenuated total reflection, such as a surface plasmon sensor for quantitatively analyzing a substance in a sample utilizing the generation of surface plasmon, and a measuring chip used for the sensor. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属中においては、自由電子が集団的に
振動して、プラズマ波と呼ばれる粗密波が生じる。そし
て、金属表面に生じるこの粗密波を量子化したものは、
表面プラズモンと呼ばれている。
2. Description of the Related Art In a metal, free electrons vibrate collectively to generate a compression wave called a plasma wave. And, the quantization of this compression wave generated on the metal surface is
It is called surface plasmon.

【0003】従来より、この表面プラズモンが光波によ
って励起される現象を利用して、試料中の物質を定量分
析する表面プラズモンセンサーが種々提案されている。
そして、それらの中で特に良く知られているものとし
て、 Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙げ
られる(例えば特開平6−167443号参照)。
Conventionally, various surface plasmon sensors for quantitatively analyzing a substance in a sample by using the phenomenon that surface plasmons are excited by light waves have been proposed.
Among them, a particularly well-known one uses a system called a Kretschmann configuration (see, for example, JP-A-6-167443).

【0004】上記の系を用いる表面プラズモンセンサー
は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロ
ックと、この誘電体ブロックの一面に形成されて試料に
接触させられる金属膜と、光ビームを発生させる光源
と、上記光ビームを誘電体ブロックに対して、該誘電体
ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られ、かつ
表面プラズモン共鳴による全反射減衰が生じ得るように
種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射し
た光ビームの強度を測定して表面プラズモン共鳴の状
態、つまり全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを
備えてなるものである。
A surface plasmon sensor using the above-described system basically includes, for example, a dielectric block formed in a prism shape, a metal film formed on one surface of the dielectric block and brought into contact with a sample, and a light beam. The light source to be generated and the light beam are set at various angles with respect to the dielectric block so that total reflection conditions can be obtained at the interface between the dielectric block and the metal film, and that total reflection attenuation due to surface plasmon resonance can occur. And an optical system for measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface and detecting the state of surface plasmon resonance, that is, the state of attenuated total reflection.

【0005】なお上述のように種々の入射角を得るため
には、比較的細い光ビームを入射角を変えて上記界面に
入射させてもよいし、あるいは光ビームに種々の角度で
入射する成分が含まれるように、比較的太い光ビームを
上記界面に収束光状態であるいは発散光状態で入射させ
てもよい。前者の場合は、入射した光ビームの入射角の
変化にしたがって反射角が変化する光ビームを、上記反
射角の変化に同期して移動する小さな光検出器によって
検出したり、反射角の変化方向に沿って延びるエリアセ
ンサによって検出することができる。一方後者の場合
は、種々の反射角で反射した各光ビーム成分を全て受光
できる方向に延びるエリアセンサによって検出すること
ができる。
In order to obtain various incident angles as described above, a relatively narrow light beam may be incident on the interface at a different incident angle, or a component incident on the light beam at various angles. May be incident on the interface in a convergent light state or a divergent light state. In the former case, the light beam whose reflection angle changes according to the change in the incident angle of the incident light beam is detected by a small photodetector that moves in synchronization with the change in the reflection angle, or the direction in which the reflection angle changes. Can be detected by an area sensor extending along. On the other hand, the latter case can be detected by an area sensor extending in a direction in which all light beam components reflected at various reflection angles can be received.

【0006】上記構成の表面プラズモンセンサーにおい
て、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射
角θSPで入射させると、該金属膜に接している試料中
に電界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネ
ッセント波によって金属膜と試料との界面に表面プラズ
モンが励起される。エバネッセント光の波数ベクトルが
表面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立してい
るとき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面
プラズモンに移行するので、誘電体ブロックと金属膜と
の界面で全反射した光の強度が鋭く低下する。この光強
度の低下は、一般に上記光検出手段により暗線として検
出される。
In the surface plasmon sensor having the above structure, when a light beam is made incident on a metal film at a specific incident angle θ SP equal to or larger than the total reflection angle, an evanescent wave having an electric field distribution is formed in a sample in contact with the metal film. Is generated, and surface plasmons are excited at the interface between the metal film and the sample by the evanescent wave. When the wave number vector of the evanescent light is equal to the wave number of the surface plasmon and the wave number matching is established, both are in a resonance state, and the energy of light is transferred to the surface plasmon. The intensity of the reflected light drops sharply. This decrease in light intensity is generally detected as a dark line by the light detection means.

【0007】なお上記の共鳴は、入射ビームがp偏光の
ときにだけ生じる。したがって、光ビームがp偏光で入
射するように予め設定しておく必要がある。
[0007] The above resonance occurs only when the incident beam is p-polarized. Therefore, it is necessary to set in advance so that the light beam is incident as p-polarized light.

【0008】この全反射減衰(ATR)が生じる入射角
θSPから表面プラズモンの波数が分かると、試料の誘
電率が求められる。すなわち表面プラズモンの波数をK
SP、表面プラズモンの角周波数をω、cを真空中の光
速、εとεをそれぞれ金属、試料の誘電率とす
ると、以下の関係がある。
When the wave number of the surface plasmon is known from the incident angle θ SP at which the attenuated total reflection (ATR) occurs, the dielectric constant of the sample is obtained. That is, the wave number of the surface plasmon is K
When SP and the angular frequency of the surface plasmon are ω, c is the speed of light in vacuum, ε m and ε S are the metal and the dielectric constant of the sample, respectively, the following relationship is obtained.

【0009】[0009]

【数1】 試料の誘電率εが分かれば、所定の較正曲線等に基
づいて試料中の特定物質の濃度が分かるので、結局、上
記反射光強度が低下する入射角θSPを知ることによ
り、試料の誘電率つまりは屈折率に関連する特性を求め
ることができる。
(Equation 1) Knowing the dielectric constant epsilon S of the sample, since it is found the concentration of a specific substance in the sample based on a predetermined calibration curve or the like, after all, by knowing the incident angle theta SP that the reflected light intensity decreases, the sample dielectric Properties related to the index, or refractive index, can be determined.

【0010】また、全反射減衰(ATR)を利用する類
似のセンサーとして、例えば「分光研究」第47巻 第
1号(1998)の第21〜23頁および第26〜27
頁に記載がある漏洩モードセンサーも知られている。こ
の漏洩モードセンサーは基本的に、例えばプリズム状に
形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一
面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形
成されて、試料に接触させられる光導波層と、光ビーム
を発生させる光源と、上記光ビームを上記誘電体ブロッ
クに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で
全反射条件が得られ、かつ光導波層での導波モードの励
起による全反射減衰が生じ得るように種々の角度で入射
させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度
を測定して導波モードの励起状態、つまり全反射減衰状
態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。
As similar sensors utilizing attenuated total reflection (ATR), for example, “Spectroscopy”, Vol. 47, No. 1 (1998), pp. 21-23 and 26-27.
A leak mode sensor described on the page is also known. This leak mode sensor is basically formed of, for example, a dielectric block formed in a prism shape, a clad layer formed on one surface of the dielectric block, and formed on the clad layer and brought into contact with a sample. An optical waveguide layer, a light source for generating a light beam, and the light beam with respect to the dielectric block, a condition of total reflection is obtained at an interface between the dielectric block and the cladding layer, and the light is guided by the optical waveguide layer. An optical system that enters at various angles so that total reflection attenuation can occur due to wave mode excitation, and the intensity of the light beam totally reflected at the interface is measured to determine the excited state of the waveguide mode, that is, the total reflection attenuation state. And a light detecting means for detecting.

【0011】上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、
光ビームを誘電体ブロックを通してクラッド層に対して
全反射角以上の入射角で入射させると、このクラッド層
を透過した後に光導波層においては、ある特定の波数を
有する特定入射角の光のみが導波モードで伝搬するよう
になる。こうして導波モードが励起されると、入射光の
ほとんどが光導波層に取り込まれるので、上記界面で全
反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。
そして導波光の波数は光導波層の上の試料の屈折率に依
存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角を知る
ことによって、試料の屈折率や、それに関連する試料の
特性を分析することができる。
In the leakage mode sensor having the above configuration,
When the light beam is incident on the cladding layer through the dielectric block at an incident angle equal to or greater than the total reflection angle, only light having a specific wave number at a specific incident angle is transmitted through the cladding layer. The light propagates in a guided mode. When the waveguide mode is excited in this way, most of the incident light is taken into the optical waveguide layer, so that total reflection attenuation occurs in which the intensity of light totally reflected at the interface sharply decreases.
Since the wave number of the guided light depends on the refractive index of the sample on the optical waveguide layer, the refractive index of the sample and the characteristics of the sample related thereto are analyzed by knowing the specific incident angle at which the total reflection attenuation occurs. be able to.

【0012】上記の系を用いる従来の表面プラズモンセ
ンサーや漏洩モードセンサーにおいて、実用上は、試料
に接触させる薄膜層を測定毎に交換する必要がある。そ
こで従来は、この薄膜層を平坦な板状の誘電体ブロック
に固定し、それとは別に前記全反射を生じさせるための
光カップラーとしてのプリズム状誘電体ブロックを設
け、この後者の誘電体ブロックの一面に前者の誘電体ブ
ロックを一体化するという手法が採用されていた。その
ようにすれば、後者の誘電体ブロックは光学系に対して
固定としておき、前者の薄膜層が固定された平板状誘電
体ブロックを測定チップとして、この測定チップのみを
試料毎に交換することが可能となる。
In a conventional surface plasmon sensor or leaky mode sensor using the above system, in practice, it is necessary to change the thin film layer to be brought into contact with the sample every measurement. Therefore, conventionally, this thin film layer is fixed to a flat plate-shaped dielectric block, and a prism-shaped dielectric block as an optical coupler for causing the total reflection is separately provided separately from the thin film layer. The former method of integrating the dielectric block on one side has been adopted. In that case, the latter dielectric block should be fixed to the optical system, and the former plate-like dielectric block to which the thin film layer is fixed should be used as a measurement chip, and only this measurement chip should be replaced for each sample. Becomes possible.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この交換可能
とされた従来の測定チップを用いる場合は、平板状誘電
体ブロックとプリズム状誘電体ブロックとの間に空隙が
生じて屈折率が不連続となることを防止するため、それ
ら両誘電体ブロックを屈折率マッチング液を介して一体
化する必要が生じる。そのようにして両誘電体ブロック
を一体化する作業は非常に煩雑であり、そのため、この
従来の測定チップは、測定に際しての取扱い性が良くな
い。特に、測定チップをターレット等の上に自動装填
し、このターレットを回転させることにより、測定チッ
プを光ビームを受ける測定位置に自動供給して測定を自
動化するような場合は、測定チップの装填、取外しに手
間取り、それが自動測定の能率向上を妨げる原因となり
やすい。
However, in the case of using the replaceable conventional measuring chip, a gap is generated between the plate-shaped dielectric block and the prism-shaped dielectric block, and the refractive index becomes discontinuous. Therefore, it is necessary to integrate these two dielectric blocks via a refractive index matching liquid. The operation of integrating the two dielectric blocks in such a manner is very complicated, and therefore, the conventional measurement chip is not easy to handle at the time of measurement. In particular, when the measurement chip is automatically loaded on a turret or the like and the turret is rotated, the measurement chip is automatically supplied to a measurement position for receiving the light beam to automate the measurement. It takes time to remove, which tends to hinder the improvement of the efficiency of automatic measurement.

【0014】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、屈折率マッチング液を使用する必要がなく、測
定用光学系に対して簡単に交換することができる全反射
減衰を利用したセンサーおよび測定チップを提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not require the use of a refractive index matching liquid, and can easily be replaced with a measuring optical system using attenuated total reflection. And a measurement chip.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の全反射減衰を利
用したセンサーは、光ビームを発生させる光源と、該光
ビームに対して透明な誘電体ブロック、この誘電体ブロ
ックの一面に形成された薄膜層および該薄膜層上に試料
を保持する試料保持機構を備えた測定チップと、前記測
定チップを所定位置に支持する支持台と、前記光ビーム
を前記誘電体ブロックを通して、該誘電体ブロックと前
記薄膜層との界面で全反射条件が得られるように種々の
角度で入射させる光学系と、前記界面で全反射した光ビ
ームの強度を測定して、全反射減衰の状態を検知する光
検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用したセンサー
であって、前記誘電体ブロックが、前記光ビームの入射
端面、出射端面および前記薄膜層が形成される一面の全
てを含む1つのブロックとして形成され、前記測定チッ
プが、前記誘電体ブロック、前記薄膜層および前記試料
保持機構が一体的に形成されたものであり、該測定チッ
プと前記支持台の一方に磁石を備え、他方に該磁石と相
互に引き合う磁石もしくは強磁性体を備えたものである
ことを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A sensor utilizing attenuated total reflection according to the present invention comprises a light source for generating a light beam, a dielectric block transparent to the light beam, and formed on one surface of the dielectric block. A measuring chip having a thin film layer and a sample holding mechanism for holding a sample on the thin film layer, a support for supporting the measuring chip at a predetermined position, and passing the light beam through the dielectric block. And an optical system that enters at various angles so as to obtain the condition of total reflection at the interface with the thin film layer, and a light for measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface to detect the state of attenuated total reflection. A sensor utilizing total reflection attenuation, comprising: a detection block, wherein the dielectric block includes one of an input end face, an output end face of the light beam, and one surface on which the thin film layer is formed. The measuring chip is formed by integrally forming the dielectric block, the thin film layer, and the sample holding mechanism, and the measuring chip and the support are provided with a magnet on one of the support base and the other. And a magnet or a ferromagnetic material mutually attracting the magnet.

【0016】また、本発明による別の全反射減衰を利用
したセンサーは、特に前述の表面プラズモンセンサーと
して構成されたものであり、光ビームを発生させる光源
と、該光ビームに対して透明な誘電体ブロック、この誘
電体ブロックの一面に形成された金属膜からなる薄膜層
および該薄膜層上に試料を保持する試料保持機構を備え
た測定チップと、前記測定チップを所定位置に支持する
支持台と、前記光ビームを前記誘電体ブロックを通し
て、該誘電体ブロックと前記金属膜との界面で全反射条
件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、
前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、全反
射減衰の状態を検知する光検出手段とを備えてなる、表
面プラズモン共鳴に伴う全反射減衰を利用したセンサー
であって、前記誘電体ブロックが、前記光ビームの入射
端面、出射端面および前記薄膜層が形成される一面の全
てを含む1つのブロックとして形成され、前記測定チッ
プが、前記誘電体ブロック、前記薄膜層および前記試料
保持機構が一体的に形成されたものであり、該測定チッ
プと前記支持台の一方に磁石を備え、他方に該磁石と相
互に引き合う磁石もしくは強磁性体を備えたものである
ことを特徴とするものである。
Further, another sensor utilizing attenuated total reflection according to the present invention is particularly configured as the above-mentioned surface plasmon sensor, and includes a light source for generating a light beam, and a dielectric material transparent to the light beam. Body block, a thin film layer made of a metal film formed on one surface of the dielectric block, a measuring chip provided with a sample holding mechanism for holding a sample on the thin film layer, and a support base for supporting the measuring chip at a predetermined position And an optical system for passing the light beam through the dielectric block at various angles so as to obtain a total reflection condition at an interface between the dielectric block and the metal film;
A sensor using a total reflection attenuation accompanying surface plasmon resonance, comprising: a light detection unit that measures the intensity of the light beam totally reflected at the interface and detects a state of the total reflection attenuation, wherein the sensor uses the total reflection attenuation. The body block is formed as one block including all of the incident end face, the outgoing end face of the light beam, and one surface on which the thin film layer is formed, and the measuring chip includes the dielectric block, the thin film layer, and the sample holder. The mechanism is integrally formed, and one of the measurement chip and the support is provided with a magnet, and the other is provided with a magnet or a ferromagnetic material that attracts the magnet to each other. Things.

【0017】また、本発明によるさらに別の全反射減衰
を利用したセンサーは、特に前述の漏洩モードセンサー
として構成されたものであり、光ビームを発生させる光
源と、該光ビームに対して透明な誘電体ブロック、この
誘電体ブロックの一面に形成された薄膜層および前記薄
膜層上に試料を保持する試料保持機構を備えた測定チッ
プと、前記測定チップを所定位置に支持する支持台と、
前記光ビームを前記誘電体ブロックを通して、該誘電体
ブロックと前記薄膜層との界面で全反射条件が得られる
ように種々の角度で入射させる光学系と、前記界面で全
反射した光ビームの強度を測定して、全反射減衰の状態
を検知する光検出手段とを備えてなる、前記光導波層に
おける導波モードの励起に伴う全反射減衰を利用したセ
ンサーであって、前記誘電体ブロックが、前記光ビーム
の入射端面、出射端面および前記薄膜層が形成される一
面の全てを含む1つのブロックとして形成され、前記測
定チップが、前記誘電体ブロック、前記薄膜層および前
記試料保持機構が一体的に形成されたものであり、該測
定チップと前記支持台の一方に磁石を備え、他方に該磁
石と相互に引き合う磁石もしくは強磁性体を備えたもの
であることを特徴とするものである。
Still another sensor utilizing attenuated total reflection according to the present invention is particularly configured as the above-mentioned leaky mode sensor, and includes a light source for generating a light beam, and a light source transparent to the light beam. A dielectric block, a measurement chip having a thin film layer formed on one surface of the dielectric block and a sample holding mechanism for holding a sample on the thin film layer, and a support base for supporting the measurement chip at a predetermined position,
An optical system for passing the light beam through the dielectric block at various angles so as to obtain a total reflection condition at an interface between the dielectric block and the thin film layer; and an intensity of the light beam totally reflected at the interface. And a light detection means for detecting a state of attenuated total reflection, comprising a sensor using attenuated total reflection accompanying excitation of a waveguide mode in the optical waveguide layer, wherein the dielectric block is And the measuring chip is formed as one block including all of the incident end face, the outgoing end face of the light beam, and one surface on which the thin film layer is formed, and the measuring chip is integrated with the dielectric block, the thin film layer, and the sample holding mechanism. One of the measurement chip and the support table is provided with a magnet, and the other is provided with a magnet or a ferromagnetic material that attracts the magnet to each other. It is intended to.

【0018】なお、上記各全反射減衰を利用したセンサ
ーにおいては、前記薄膜層上に、試料中の特定成分と相
互作用を生じるセンシング媒体を配してもよい。
In the above-mentioned sensor utilizing the total reflection attenuation, a sensing medium which interacts with a specific component in the sample may be arranged on the thin film layer.

【0019】また、本発明の測定チップは、全反射減衰
を利用したセンサーに用いられる測定チップであって、
誘電体ブロック、該誘電体ブロックの一面に形成された
薄膜層および該薄膜層上に試料を保持する試料保持機構
が一体的に形成されてなり、該測定チップを支持する支
持台に設けられた磁石または強磁性体と互いに引き合う
箇所に磁石または強磁性体を備えたことを特徴とするも
のである。
The measuring chip of the present invention is a measuring chip used for a sensor using attenuated total reflection,
A dielectric block, a thin film layer formed on one surface of the dielectric block, and a sample holding mechanism for holding a sample on the thin film layer are integrally formed, and provided on a support for supporting the measurement chip. The magnet or the ferromagnetic material is provided at a position where the magnet or the ferromagnetic material attracts each other.

【0020】なお、磁石は予め誘電体ブロックの一部に
埋め込まれて一体成形されたものであってもよいし、最
初に強磁性体が埋め込まれ、それが磁化されて磁石化さ
れたものであってもよい。また、磁石は測定チップの中
の測定に支障のない箇所であればいかなる箇所に備えら
れていてもよい。
The magnet may be embedded in a part of the dielectric block in advance and integrally formed, or may be a magnet in which a ferromagnetic substance is embedded first and then magnetized to be magnetized. There may be. Further, the magnet may be provided in any part of the measuring chip as long as it does not hinder the measurement.

【0021】また、前記薄膜層を金属膜とし、表面プラ
ズモン共鳴に伴う全反射減衰を利用したセンサーに用い
られるものとしてもよいし、前記薄膜層を前記誘電体ブ
ロックの一面に形成されたクラッド層とその上に形成さ
れた光導波層とからなるものとし、該光導波層における
導波モードの励起に伴う全反射減衰を利用したセンサー
に用いられるものとしてもよい。
The thin film layer may be formed of a metal film and used for a sensor utilizing attenuated total reflection accompanying surface plasmon resonance. The thin film layer may be formed of a clad layer formed on one surface of the dielectric block. And an optical waveguide layer formed thereon, and may be used for a sensor that utilizes attenuation of total reflection accompanying excitation of a waveguide mode in the optical waveguide layer.

【0022】さらに、本発明の測定チップにおいては、
前記薄膜層上に、試料中の特定成分と相互作用を生じる
センシング媒体を配してもよい。
Further, in the measuring chip of the present invention,
A sensing medium that interacts with a specific component in the sample may be disposed on the thin film layer.

【0023】なお、上記測定チップを形成するのに好適
な材料としては、例えばガラスや透明樹脂を挙げること
ができる。
As a material suitable for forming the measurement chip, for example, glass or transparent resin can be used.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明による全反射減衰を利用したセン
サーは、誘電体ブロックが、光ビームの入射面、出射面
および金属膜が形成される一面の全てを含む1つのブロ
ック(これは、上述の通り光ビームの入射面および出射
面を備えているので、光カップラーとしても機能するも
のである)として形成され、測定チップとして、この誘
電体ブロック、その一面に形成された薄膜層、およびこ
の薄膜層上に試料を保持する試料保持機構とが一体的に
形成されたものを用いているので、この測定チップを光
学系に対して装脱するだけで簡単に交換可能となる。
According to the sensor utilizing attenuated total reflection according to the present invention, the dielectric block includes a single block including all of the incident surface, the exit surface of the light beam, and the surface on which the metal film is formed. As described above, it has an incident surface and an exit surface for a light beam, and therefore also functions as an optical coupler). The dielectric block, the thin film layer formed on one surface thereof, and the Since the sample holding mechanism for holding the sample on the thin film layer is integrally formed, the measurement chip can be easily exchanged only by attaching and detaching the measurement chip to and from the optical system.

【0025】つまり、従来技術におけるように、光学系
に対して固定した光カップラー単体としての誘電体ブロ
ックに別の誘電体ブロックを一体化する構成ではないの
で、両誘電体ブロックを屈折率マッチング液を介して一
体化する必要がなく、この屈折率マッチング液を用いる
ことによる取扱い性の悪さを解消することができる。
That is, unlike the prior art, it is not a configuration in which another dielectric block is integrated with a dielectric block as a single optical coupler fixed to an optical system. Therefore, it is not necessary to integrate them through a liquid crystal, and poor handling properties due to the use of the refractive index matching liquid can be eliminated.

【0026】また、測定チップもしくはそれを支持する
支持台の一方に磁石を備え、他方に該磁石と引き合う磁
石もしくは強磁性体を備えているので、測定チップを支
持台の所定位置に容易に固定することができ、測定中も
その磁力による引力が作用しているため測定チップの位
置が変動することなく安定な測定を行うことができる。
Further, since the magnet is provided on one side of the measuring chip or the supporting stand supporting the same and the other is provided with a magnet or a ferromagnetic material attracting the magnet, the measuring chip is easily fixed to a predetermined position of the supporting stand. During the measurement, the attractive force by the magnetic force acts during the measurement, so that the measurement can be stably performed without changing the position of the measurement chip.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実
施形態による、全反射減衰を利用したセンサーの全体形
状を示すものである。この第1の実施形態のセンサーは
前述の表面プラズモンセンサーとして構成されたもので
ある。なお、図2はこの装置の要部の側面形状を示し、
図3は測定チップ10の斜視形状を示している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall shape of a sensor using attenuated total reflection according to a first embodiment of the present invention. The sensor according to the first embodiment is configured as the surface plasmon sensor described above. FIG. 2 shows a side view of a main part of the apparatus.
FIG. 3 shows a perspective shape of the measuring chip 10.

【0028】図1に示すように、この表面プラズモンセ
ンサーは、複数の測定チップ10を支持する支持台である
ターンテーブル20と、測定用の光ビーム(レーザビー
ム)30を発生させる半導体レーザ等のレーザ光源31と、
入射光学系を構成する集光レンズ32と、光検出器40と、
上記ターンテーブル20を間欠的に回動させる支持体駆動
手段50と、この支持体駆動手段50の駆動を制御するとと
もに、上記光検出器40の出力信号Sを受けて後述の処理
を行なうコントローラ60と、試料自動供給機構70とを有
している。
As shown in FIG. 1, the surface plasmon sensor includes a turntable 20, which is a support for supporting a plurality of measurement chips 10, and a semiconductor laser or the like for generating a measurement light beam (laser beam) 30. A laser light source 31,
Condensing lens 32 constituting the incident optical system, photodetector 40,
A support driving means 50 for intermittently rotating the turntable 20, and a controller 60 for controlling the driving of the support driving means 50 and receiving the output signal S of the photodetector 40 and performing the processing described later. And an automatic sample supply mechanism 70.

【0029】上記測定チップ10は図2および図3に示す
通り、例えば透明樹脂等を用いて形成された直方体状の
外形を有するものである、この測定チップ10の上部は試
料15を保持する容器状の試料保持部13であり、下部は誘
電体ブロック11である。この試料保持部13の容器状の底
面は誘電体ブロック11の一面11aであり、この面11aに
例えば金、銀、銅、アルミニウム等からなる金属膜12が
形成されている。さらに、この測定チップ10の底面の一
部には、磁石10aが一体的に埋めこまれている。すなわ
ち、この測定チップ10は、金属膜12が形成される面11a
と、光ビームの入射端面11bおよび出射端面11cを含む
一つのブロックからなる誘電体ブロック11と、金属膜12
と、この金属膜上に試料を保持する試料保持部13とが一
体成形されてなるものであり、ターンテーブル20に対し
て交換可能とされている。測定チップ10の材料である透
明樹脂の好ましいものとしてはPMMA、ポリカーボネ
ート、非晶性ポリオレフィン、シクロオレフィン等を挙
げることができる。その他の材料として、ガラスも好適
である。また誘電体ブロック11を形成する材料として一
般には、屈折率が1.45〜2.5程度の範囲内にあるものを
用いるのが望ましい。その理由は、この屈折率範囲で実
用的なSPR共鳴角が得られるからである。なお、試料
保持部13の中には、後述のようにして例えば液体の試料
15が貯えられる。また本例では、金属膜12の上にセンシ
ング媒体14が固定されているが、それについては後述す
る。
As shown in FIGS. 2 and 3, the measuring chip 10 has a rectangular parallelepiped outer shape formed of, for example, a transparent resin or the like. The sample holder 13 is shaped like a letter, and the lower part is the dielectric block 11. The container-shaped bottom surface of the sample holder 13 is one surface 11a of the dielectric block 11, on which a metal film 12 made of, for example, gold, silver, copper, aluminum or the like is formed. Further, a magnet 10a is integrally embedded in a part of the bottom surface of the measurement chip 10. That is, the measurement chip 10 has a surface 11a on which the metal film 12 is formed.
A dielectric block 11 composed of one block including an incident end face 11b and an exit end face 11c of the light beam;
And a sample holder 13 for holding the sample on the metal film are integrally formed, and are replaceable with respect to the turntable 20. Preferable examples of the transparent resin as the material of the measurement chip 10 include PMMA, polycarbonate, amorphous polyolefin, cycloolefin and the like. Glass is also suitable as another material. In general, it is desirable to use a material having a refractive index in the range of about 1.45 to 2.5 as a material for forming the dielectric block 11. The reason is that a practical SPR resonance angle can be obtained in this refractive index range. The sample holder 13 contains, for example, a liquid sample as described later.
15 are stored. In this example, the sensing medium 14 is fixed on the metal film 12, which will be described later.

【0030】また、測定チップ10の磁石10aは、あらか
じめ永久磁石が埋め込まれたものであってもよいし、強
磁性体を埋めこんだ後に高磁場を印加して磁石化させた
ものであってもよい。
The magnet 10a of the measurement chip 10 may be a magnet in which a permanent magnet is embedded in advance, or a magnet made by applying a high magnetic field after embedding a ferromagnetic material. Is also good.

【0031】ターンテーブル20は、その上面図を図4に
示すように、各測定チップ支持する所定位置に測定チッ
プ10の磁石10aと引き合う強磁性体20aが配されており
(それ以外の部分は非磁性体)、下方から測定チップ10
の入射端面11bに光ビームを入射させ、界面で反射し出
射端面11cから出射された光ビームを下方の光検出手段
で検出するために開口20bが設けられている。また、タ
ーンテーブル20に埋めこまれた強磁性体20aは測定チッ
プ10の磁石10aと引き合う磁石であってもよい。
As shown in FIG. 4, the turntable 20 is provided with a ferromagnetic material 20a for attracting the magnet 10a of the measurement chip 10 at a predetermined position for supporting each measurement chip (other portions are not shown). Non-magnetic material), measuring tip 10 from below
An opening 20b is provided for allowing a light beam to be incident on the incident end face 11b, and detecting the light beam reflected at the interface and emitted from the emission end face 11c by the lower light detecting means. Further, the ferromagnetic material 20a embedded in the turntable 20 may be a magnet attracting the magnet 10a of the measurement chip 10.

【0032】ターンテーブル20は複数(本例では12
個)の上記測定チップ10を、その回動軸20aを中心とす
る円周上に等角度間隔で支持するように構成されてい
る。支持体駆動手段50はステッピングモータ等から構成
され、ターンテーブル20を測定チップ10の配置角度と等
しい角度ずつ間欠的に回動させる。
A plurality of turntables 20 (12 in this example)
) Are configured to be supported at equal angular intervals on a circumference around the rotation axis 20a. The support driving means 50 is composed of a stepping motor or the like, and rotates the turntable 20 intermittently by an angle equal to the arrangement angle of the measurement chip 10.

【0033】集光レンズ32は図2に示す通り、光ビーム
30を集光して収束光状態で誘電体ブロック11部に通し、
誘電体ブロック11と金属膜12との界面11aに対して種々
の入射角が得られるように入射させる。この入射角の範
囲は、上記界面11aにおいて光ビーム30の全反射条件が
得られ、かつ、表面プラズモン共鳴が生じ得る角度範囲
とされる。
The condenser lens 32 has a light beam as shown in FIG.
30 is condensed and passed through the dielectric block 11 in a convergent light state,
Light is incident on the interface 11a between the dielectric block 11 and the metal film 12 so that various incident angles can be obtained. The range of the incident angle is an angle range in which the condition of total reflection of the light beam 30 at the interface 11a is obtained and surface plasmon resonance is generated.

【0034】なお光ビーム30は、界面11aに対してp偏
光で入射する。そのようにするためには、予めレーザ光
源31をその偏光方向が所定方向となるように配設すれば
よい。その他、波長板や偏光板で光ビーム30の偏光の向
きを制御してもよい。なお、上記集光レンズ32等の光学
系は、光ビーム30を界面11aにデフォーカス状態で入射
させるように構成されてもよい。そのようにすれば、表
面プラズモン共鳴の状態検出(例えば前記暗線の位置測
定)の誤差が平均化されて、測定精度が高められる。
The light beam 30 enters the interface 11a as p-polarized light. In order to do so, the laser light source 31 may be disposed in advance so that the polarization direction thereof becomes a predetermined direction. Alternatively, the direction of polarization of the light beam 30 may be controlled by a wave plate or a polarizing plate. Note that the optical system such as the condenser lens 32 may be configured to make the light beam 30 incident on the interface 11a in a defocused state. By doing so, errors in detecting the state of surface plasmon resonance (for example, measuring the position of the dark line) are averaged, and measurement accuracy is improved.

【0035】光検出器40は、多数の受光素子が1列に配
されてなるラインセンサーから構成されており、受光素
子の並び方向が図2中の矢印X方向となるように配され
ている。
The photodetector 40 is composed of a line sensor in which a large number of light receiving elements are arranged in one line, and the light receiving elements are arranged such that the arrangement direction of the light receiving elements is the direction of arrow X in FIG. .

【0036】一方コントローラ60は、支持体駆動手段50
からその回動停止位置を示すアドレス信号Aを受けると
ともに、所定のシーケンスに基づいてこの支持体駆動手
段50を作動させる駆動信号Dを出力する。またこのコン
トローラ60は、上記光検出器40の出力信号Sを受ける信
号処理部61と、この信号処理部61からの出力を受ける表
示部62とを備えている。
On the other hand, the controller 60 is
Receives an address signal A indicating the rotation stop position, and outputs a drive signal D for operating the support driving means 50 based on a predetermined sequence. The controller 60 includes a signal processing unit 61 that receives the output signal S of the photodetector 40, and a display unit 62 that receives an output from the signal processing unit 61.

【0037】試料自動供給機構70は、例えば液体試料を
所定量だけ吸引保持するピペット71と、このピペット71
を移動させる手段72とから構成されたものであり、所定
位置にセットされた試料容器73から試料をピペット71に
吸引保持し、所定の停止位置にある測定チップ10の試料
保持部13内にその試料を滴下供給する。
The automatic sample supply mechanism 70 includes, for example, a pipette 71 for sucking and holding a liquid sample by a predetermined amount, and a pipette 71.
Means for moving the sample from the sample container 73 set at a predetermined position to the pipette 71 by suction and holding the sample in the sample holding portion 13 of the measurement chip 10 at a predetermined stop position. The sample is supplied dropwise.

【0038】以下、上記構成の表面プラズモンセンサー
による試料分析について説明する。試料分析に際してタ
ーンテーブル20は、前述のように支持体駆動手段50によ
って間欠的に回動される。そして、ターンテーブル20が
停止したとき所定位置に静止した測定チップ10の試料保
持部13に、上記試料自動供給機構70によって試料15が供
給される。
Hereinafter, a sample analysis by the surface plasmon sensor having the above-described configuration will be described. At the time of sample analysis, the turntable 20 is intermittently rotated by the support driving means 50 as described above. Then, the sample 15 is supplied by the automatic sample supply mechanism 70 to the sample holding unit 13 of the measurement chip 10 which is stopped at a predetermined position when the turntable 20 stops.

【0039】その後ターンテーブル20が何回か回動され
てから停止すると、試料保持部13に試料15を保持してい
る測定チップ10が、その誘電体ブロック11に前記光ビー
ム30が入射する測定位置(図2中の右側の測定チップ10
の位置)に静止する状態となる。この状態のとき、コン
トローラ60からの指令でレーザ光源31が駆動され、そこ
から発せられた光ビーム30が前述のように収束する状態
で、誘電体ブロック11と金属膜12との界面11aに入射す
る。この界面11aで全反射した光ビーム30は、光検出器
40によって検出される。
After that, when the turntable 20 is rotated several times and then stopped, the measuring chip 10 holding the sample 15 in the sample holding section 13 is moved to a position where the light beam 30 is incident on the dielectric block 11. Position (measurement tip 10 on the right in FIG. 2)
At the position (). In this state, the laser light source 31 is driven by a command from the controller 60, and the light beam 30 emitted from the laser light source 31 is incident on the interface 11a between the dielectric block 11 and the metal film 12 in a state of being converged as described above. I do. The light beam 30 totally reflected at the interface 11a is a light detector
Detected by 40.

【0040】光ビーム30は、界面11aに対して種々の入
射角が得られるように入射され、界面11aで全反射され
るため、反射した光ビーム30には、種々の反射角で反射
する成分が含まれることになる。
The light beam 30 is incident on the interface 11a so as to obtain various incident angles, and is totally reflected at the interface 11a. Therefore, the reflected light beam 30 has components reflected at various reflection angles. Will be included.

【0041】上述のように光ビーム30が全反射すると
き、界面11aから金属膜12側にエバネッセント波がしみ
出す。そして、光ビーム30が界面11aに対してある特定
の入射角θSPで入射した場合は、このエバネッセント
波が金属膜12の表面に励起する表面プラズモンと共鳴す
るので、この光については反射光強度Iが鋭く低下す
る。なお図5には、この全反射減衰現象が生じた際の入
射角θと反射光強度Iとの関係を概略的に示してある。
When the light beam 30 is totally reflected as described above, an evanescent wave seeps from the interface 11a to the metal film 12 side. When the light beam 30 enters the interface 11a at a specific incident angle θ SP , the evanescent wave resonates with the surface plasmon excited on the surface of the metal film 12, so that the reflected light intensity I drops sharply. FIG. 5 schematically shows the relationship between the incident angle θ and the reflected light intensity I when this total reflection attenuation phenomenon occurs.

【0042】そこで、光検出器40が出力する光量検出信
号Sから各受光素子毎の検出光量を調べ、暗線を検出し
た受光素子の位置に基づいて上記入射角(全反射減衰
角)θ SPを求め、予め求めておいた反射光強度Iと入
射角θとの関係曲線に基づけば、試料15中の特定物質を
定量分析することができる。コントローラ60の信号処理
部61は、以上の原理に基づいて試料15中の特定物質を定
量分析し、その分析結果が表示部62に表示される。
Therefore, the light amount detection signal output from the photodetector 40 is
Check the amount of light detected for each light receiving element from signal S to detect dark lines.
The incident angle (total reflection attenuation)
Angle) θ SPAnd input the reflected light intensity I obtained in advance.
Based on the relationship curve with the angle of incidence θ, the specific substance in sample 15
Quantitative analysis can be performed. Controller 60 signal processing
The part 61 determines the specific substance in the sample 15 based on the above principle.
The quantity is analyzed, and the analysis result is displayed on the display unit 62.

【0043】測定を1つの試料15に対して1回だけ行な
う場合は、以上の操作で測定が完了するので、測定を終
えた測定チップ10をターンテーブル20から手操作によ
り、あるいは自動排出手段を用いて排出すればよい。一
方、1つの試料15に対して測定を複数回行なう場合は、
測定終了後も測定チップ10をそのままターンテーブル20
に支持させておけば、ターンテーブル20の1回転後に、
その測定チップ10に保持されている試料15を再度測定に
かけることができる。
When the measurement is performed only once for one sample 15, the measurement is completed by the above operation, and the measurement chip 10 having completed the measurement is manually operated from the turntable 20 or an automatic discharging means is provided. It may be used and discharged. On the other hand, when performing measurements on one sample 15 multiple times,
After the measurement is completed, keep the measurement chip 10 as it is on the turntable 20
If you support it after one turn of the turntable 20,
The sample 15 held on the measurement chip 10 can be measured again.

【0044】以上説明した通り、この表面プラズモンセ
ンサーは、複数の測定チップ10をターンテーブル20に支
持させ、このターンテーブル20を移動させて各測定チッ
プ10を順次測定位置に配置するように構成されているか
ら、複数の測定チップ10の各試料保持部13に保持させた
試料15を、ターンテーブル20の移動にともなって次々と
測定に供することができる。それにより、この表面プラ
ズモンセンサーによれば、多数の試料15についての測定
を短時間で行なうことが可能になる。
As described above, this surface plasmon sensor is configured such that a plurality of measurement chips 10 are supported on a turntable 20, and the turntable 20 is moved to sequentially arrange the measurement chips 10 at measurement positions. Therefore, the samples 15 held by the sample holding portions 13 of the plurality of measurement chips 10 can be sequentially used for the measurement as the turntable 20 moves. Thus, according to this surface plasmon sensor, it is possible to perform measurement on a large number of samples 15 in a short time.

【0045】また本例では、誘電体ブロック11、金属膜
12および試料保持部13を一体化して測定チップ10を構成
し、この測定チップ10をターンテーブル20に対して交換
可能としているので、測定が終了した試料15を保持して
いる測定チップ10をターンテーブル20から取り外して新
しい測定チップ10を該ターンテーブル20に支持させるこ
とにより、新しい試料15を次々と測定に供することがで
き、多数の試料15についての測定をより一層短時間で行
なうことが可能になる。
In this embodiment, the dielectric block 11 and the metal film
The measurement chip 10 is configured by integrating the sample holder 12 with the sample holder 13, and the measurement chip 10 can be replaced with a turntable 20. By removing the new measurement chip 10 from the table 20 and supporting it on the turntable 20, new samples 15 can be successively used for measurement, and the measurement of many samples 15 can be performed in a shorter time. become.

【0046】この測定チップ10は、従来なされていたよ
うに金属膜が設けられる誘電体ブロックを屈折率マッチ
ング液を介して光カップラーとなる他の誘電体ブロック
と光学的に結合させるような必要がないため、取扱い性
が良く、交換時の利便性が高い。また、磁石の引力によ
り支持台上の強磁性体が配されている所定位置に容易に
位置決めされ、その後磁力により固定されることとなる
ので、測定時に位置ズレ等を生じることもなく安定性が
高い。特に、ターンテーブル20を複数回回動させて同一
試料について複数回の測定を行うような場合にも測定チ
ップの位置ズレが生じないため信頼性の高い測定が可能
となる。
In this measuring chip 10, it is necessary to optically couple a dielectric block provided with a metal film with another dielectric block serving as an optical coupler via a refractive index matching liquid, as has been conventionally done. Since it is not available, it is easy to handle and convenient for replacement. In addition, since the ferromagnetic material on the support base is easily positioned at a predetermined position by the attractive force of the magnet, and then fixed by the magnetic force, stability does not occur at the time of measurement without displacement and the like. high. In particular, even when the turntable 20 is rotated a plurality of times and the same sample is measured a plurality of times, a highly reliable measurement can be performed because the position of the measurement chip does not shift.

【0047】なお金属膜12の表面に固定されているセン
シング媒体14は、試料15中の特定物質と結合するもので
ある。このような特定物質とセンシング媒体14との組合
せとしては、例えば抗原と抗体とが挙げられる。その場
合は、全反射減衰角θSPに基づいて抗原抗体反応を検
出することができる。
The sensing medium 14 fixed on the surface of the metal film 12 binds to a specific substance in the sample 15. Examples of such a combination of the specific substance and the sensing medium 14 include an antigen and an antibody. In that case, the antigen-antibody reaction can be detected based on the total reflection attenuation angle θ SP .

【0048】次に、図6を参照して本発明の第2の実施
形態について説明する。図6は、本発明の第2の実施形
態による表面プラズモン共鳴測定チップ10’と、それを
用いる表面プラズモンセンサーの要部側面形状を示すも
のである。なおこの図6において、図2中の要素と同等
の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に
必要のない限り省略する(以下、同様)。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a surface plasmon resonance measurement chip 10 'according to a second embodiment of the present invention and a side surface shape of a main part of a surface plasmon sensor using the same. In FIG. 6, elements that are the same as the elements in FIG. 2 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted unless otherwise necessary (the same applies hereinafter).

【0049】この第2の実施形態による測定チップ10’
は、図2および図3に示した測定チップ10と比較する
と、センシング媒体14が除かれている点のみが異なるも
のである。したがってこの場合は、試料15中の特定物質
とセンシング媒体14との結合はなされず、試料15中の被
測定物質について通常に定量分析がなされる。
The measuring chip 10 ′ according to the second embodiment
Is different from the measuring chip 10 shown in FIGS. 2 and 3 only in that the sensing medium 14 is omitted. Therefore, in this case, the specific substance in the sample 15 is not bound to the sensing medium 14, and the substance to be measured in the sample 15 is usually quantitatively analyzed.

【0050】上述の点以外、測定チップ10’は図2およ
び図3に示した測定チップ10と同じ構成を有するもので
あり、したがってこの測定チップ10’を用いる場合も、
測定チップ10を用いる場合と同様の効果を得ることがで
きる。
Except for the points described above, the measuring chip 10 'has the same configuration as the measuring chip 10 shown in FIGS. 2 and 3. Therefore, even when this measuring chip 10' is used,
The same effect as when the measurement chip 10 is used can be obtained.

【0051】次に、図7,8および9を参照して本発明
の第3の実施形態について説明する。図7と図8はそれ
ぞれ、この第3の実施形態の表面プラズモンセンサーの
側面形状と平面形状を示しており、また図9はその要部
の側面形状を示している。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8 show a side surface shape and a plane shape of the surface plasmon sensor of the third embodiment, respectively, and FIG. 9 shows a side surface shape of a main part thereof.

【0052】本実施形態の表面プラズモンセンサーは、
上述の第1の実施形態で用いられた測定チップと同様の
測定チップ10を用いるが、図9に示すように、上述の第
1の実施形態の装置と異なり、光源31および光検出手段
40がターンテーブル20’の下方に配されているのではな
く、上方に配されたものである。したがって、ターンテ
ーブル20’は図4に示したターンテーブル20とは異な
り、光ビーム30を通過させるための開口は必要ない。一
方、光源31からの光ビーム30を測定チップ10の側面から
界面11aに入射させるために、入射光学系にミラー91を
備え、光源31から発せられた光ビーム30は集光レンズ32
で集光されミラー91で反射して界面11aに入射する。ま
た、光検出器40側の光学系には、ミラー92およびコリメ
ータレンズ93を備え、界面で全反射した光ビーム30はミ
ラー92で反射し、コリメータレンズ93で平行光化されて
光検出器40に受光される。この光検出器40の出力信号S
は、コントローラ60(図6参照)の信号処理部61に入力
され、試料分析のために供される。この出力信号Sに基
づく試料分析は、第1実施形態で説明したのと同様にし
てなされる。
The surface plasmon sensor of this embodiment is
A measurement chip 10 similar to the measurement chip used in the above-described first embodiment is used. However, unlike the device of the above-described first embodiment, as shown in FIG.
40 is not arranged below the turntable 20 ', but is arranged above. Therefore, unlike the turntable 20 shown in FIG. 4, the turntable 20 'does not require an opening for transmitting the light beam 30. On the other hand, in order to make the light beam 30 from the light source 31 incident on the interface 11a from the side surface of the measurement chip 10, a mirror 91 is provided in the incident optical system, and the light beam 30 emitted from the light source 31 is condensed by the condenser lens 32.
And is reflected by the mirror 91 to enter the interface 11a. The optical system on the side of the photodetector 40 includes a mirror 92 and a collimator lens 93, and the light beam 30 totally reflected at the interface is reflected by the mirror 92, is collimated by the collimator lens 93, and is collimated. Received. The output signal S of the photodetector 40
Is input to the signal processing unit 61 of the controller 60 (see FIG. 6) and is provided for sample analysis. The sample analysis based on the output signal S is performed in the same manner as described in the first embodiment.

【0053】また、図8と図9に示されるように、この
表面プラズモンセンサーにおいては、ターンテーブル12
0 に30°の角度間隔の所定位置に測定チップ10と迎合す
る溝120bが形成されると共にその溝120bの一部に強磁性
体120a(もしくは磁石)が埋込まれている。この溝120b
により、測定チップ10の交換時のチップ位置決めが容易
にかつより正確になされ、一旦位置決めされると測定チ
ップ10の磁石10aの磁力によりターンテーブルの所定位
置に固定され位置変動しない。
As shown in FIGS. 8 and 9, in this surface plasmon sensor, a turntable 12 is used.
At a predetermined position at an angle interval of 30 °, a groove 120b is formed to fit with the measuring chip 10, and a ferromagnetic material 120a (or a magnet) is embedded in a part of the groove 120b. This groove 120b
Thereby, the tip can be easily and more accurately positioned when the measuring chip 10 is replaced. Once positioned, the tip is fixed to a predetermined position on the turntable by the magnetic force of the magnet 10a of the measuring chip 10 and does not change its position.

【0054】また、本実施形態においては、ターンテー
ブル120 は30°ずつ間欠的に矢印Y方向に回動するよう
になっており、ターンテーブル120 が停止したとき、該
ターンテーブル120 の4つの測定チップが図8にそれぞ
れ測定チップ供給位置P1、試料供給位置P2、測定位
置P3および測定チップ排出位置P4で示す各位置に順
次静止する。
In this embodiment, the turntable 120 is intermittently rotated in the direction of arrow Y by 30 °, and when the turntable 120 stops, the four measurements of the turntable 120 are performed. The chips are sequentially stopped at the positions indicated by the measurement chip supply position P1, the sample supply position P2, the measurement position P3, and the measurement chip discharge position P4 in FIG.

【0055】測定チップ供給位置P1に静止した測定チ
ップ支持部に対しては、測定チップ10を複数収納したカ
セット75から、チップ供給手段76によって取り出された
測定チップ10が供給される。なおチップ供給手段76は、
公知のエアサクションカップと、それを移動させる機構
等から構成されたものであり、例えばカセット75の底部
に設けられた取り出し口から1つずつ測定チップ10を吸
着して取り出し、それを移動させて上記測定チップ支持
部に供給可能とされている。
The measurement chip 10 taken out by the chip supply means 76 is supplied to the measurement chip supporting portion which is stationary at the measurement chip supply position P1 from the cassette 75 accommodating a plurality of measurement chips 10. Note that the chip supply means 76
It is composed of a known air suction cup and a mechanism for moving the same, for example, by sucking out and taking out the measuring chips 10 one by one from a takeout port provided at the bottom of the cassette 75, and moving it. It can be supplied to the measurement chip support section.

【0056】試料供給位置P2に静止した測定チップ支
持部に支持されている測定チップ10に対しては、試料自
動供給機構70を用いて試料が供給される。
The sample is supplied to the measuring chip 10 supported by the measuring chip supporting portion which is stationary at the sample supply position P2 by using the automatic sample supply mechanism 70.

【0057】また、測定位置P3に静止した測定チップ
支持部に支持されている測定チップ10に対しては、表面
プラズモン共鳴測定手段77を用いて、該測定チップ10が
保持している試料について分析がなされる。この試料分
析に関しては、後に図8を参照して説明する。
For the measurement chip 10 supported by the measurement chip supporting portion that is stationary at the measurement position P3, the sample held by the measurement chip 10 is analyzed using the surface plasmon resonance measuring means 77. Is made. This sample analysis will be described later with reference to FIG.

【0058】また、測定チップ排出位置P4に静止した
測定チップ支持部に支持されている測定チップ10は、チ
ップ排出手段78によってターンテーブル120 から排出さ
れる。このようにして空になった測定チップ支持部は、
次にターンテーブル120 が90°回動すると上記測定チッ
プ供給位置P1に静止し、以後は上述したのと同様の処
理が繰り返される。
The measuring chip 10 supported by the measuring chip supporting portion which is stationary at the measuring chip discharging position P4 is discharged from the turntable 120 by the chip discharging means 78. The measurement chip support emptied in this way is
Next, when the turntable 120 is rotated by 90 °, it stops at the measurement chip supply position P1, and thereafter, the same processing as described above is repeated.

【0059】以上説明した通り本実施形態においては、
測定チップ10を複数収納したカセット75から測定チップ
10を1つずつ取り出して、ターンテーブル120 に支持さ
れる状態に供給するチップ供給手段76を設けたことによ
り、測定チップの供給作業が能率化され、多数の試料15
の測定に要する時間を十分に短縮可能となる。
As described above, in this embodiment,
Measuring chips from cassette 75 containing multiple measuring chips 10
By providing the chip supply means 76 for taking out one by one and supplying it in a state of being supported by the turntable 120, the operation of supplying the measurement chips is streamlined, and a large number of samples 15 are provided.
The time required for the measurement can be sufficiently reduced.

【0060】また、以上説明した各実施形態では、測定
チップを支持する支持台として回動するターンテーブル
が用いられているが、支持台の形状や移動方式はこれに
限られるものではない。例えば、複数の測定チップを支
持した支持台を往復直線移動するように構成し、その移
動にともなって複数の測定チップを順次測定部にセット
するようにしても構わない。
Further, in each of the embodiments described above, a rotating turntable is used as a support for supporting the measurement chip, but the shape and the moving method of the support are not limited to this. For example, the support table that supports a plurality of measurement chips may be configured to move linearly in a reciprocating manner, and the plurality of measurement chips may be sequentially set in the measurement unit with the movement.

【0061】その場合、1つの試料に対して複数回の測
定を行なう必要があるときは、光ビームを測定チップに
照射する光学系と光検出手段とを備えてなる測定部を複
数設けておけば、支持体の移動にともなって測定チップ
が順次測定部にセットされ、各測定部で測定を行なえる
ようになる。あるいは、そのような測定部を1つだけ設
け、支持体を一方向に移動させて測定チップを測定部に
セットし、測定を行なった後、支持体を逆方向に移動さ
せてその測定チップを再度測定部にセットし、測定を行
なうようにしてもよい。
In this case, when it is necessary to perform a plurality of measurements on one sample, a plurality of measurement units each including an optical system for irradiating a measurement chip with a light beam and light detection means may be provided. For example, with the movement of the support, the measuring chips are sequentially set in the measuring section, and the measurement can be performed in each measuring section. Alternatively, only one such measurement unit is provided, the support is moved in one direction, the measurement chip is set in the measurement unit, and after the measurement is performed, the support is moved in the opposite direction to remove the measurement chip. It may be set in the measuring section again to perform the measurement.

【0062】このように支持体を正、逆方向に移動させ
る方式は、上述のターンテーブル20を用いる場合にも適
用可能である。またこのターンテーブル20を用いる場合
に、測定部を複数設けて、ターンテーブル20が1回転す
る間に1つの測定チップに関して複数回測定を行なうよ
うに構成することも可能である。
The method of moving the support in the normal and reverse directions can be applied to the case where the above-described turntable 20 is used. When the turntable 20 is used, it is also possible to provide a plurality of measuring units so as to measure one measurement chip a plurality of times while the turntable 20 makes one rotation.

【0063】次に、図10を参照して本発明の第4の実
施形態について説明する。この第4実施形態の全反射減
衰を利用したセンサーは、先に説明した漏洩モードセン
サーであり、上述の表面プラズモンセンサーの場合と同
様に一体型の測定チップ10”を用いる。但し、本実施形
態においては、容器状部の底面である、誘電体ブロック
11の一面11aにはクラッド層42が形成され、さらにその
上には光導波層43が形成されている。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The sensor using the attenuated total reflection according to the fourth embodiment is the leaky mode sensor described above, and uses an integrated measurement chip 10 ″ similarly to the case of the above-described surface plasmon sensor. In, the dielectric block which is the bottom of the container
A cladding layer 42 is formed on one surface 11a of the substrate 11, and an optical waveguide layer 43 is further formed thereon.

【0064】この測定チップ10”は、上述の第1の実施
形態の場合と同様に、例えば合成樹脂やBK7等の光学
ガラスを用いて形成されている。一方クラッド層42は、
誘電体ブロック11よりも低屈折率の誘電体や、金等の金
属を用いて薄膜状に形成されている。また光導波層43
は、クラッド層42よりも高屈折率の誘電体、例えばPM
MAを用いてこれも薄膜状に形成されている。クラッド
層42の膜厚は、例えば金薄膜から形成する場合で36.5n
m、光導波層43の膜厚は、例えばPMMAから形成する
場合で700nm程度とする。
The measurement chip 10 ″ is formed using, for example, a synthetic resin or an optical glass such as BK7, as in the case of the first embodiment described above.
It is formed in a thin film shape using a dielectric material having a lower refractive index than the dielectric block 11 or a metal such as gold. The optical waveguide layer 43
Is a dielectric material having a higher refractive index than the cladding layer 42, for example, PM
This is also formed into a thin film using MA. The thickness of the cladding layer 42 is, for example, 36.5 n when formed from a gold thin film.
m, the thickness of the optical waveguide layer 43 is, for example, about 700 nm when formed from PMMA.

【0065】上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、
光源31から出射した光ビーム30を誘電体ブロック11を通
してクラッド層42に対して全反射角以上の入射角で入射
させると、該光ビーム30が誘電体ブロック11とクラッド
層42との界面11aで全反射するが、クラッド層42を透過
して光導波層43に特定入射角で入射した特定波数の光
は、該光導波層43を導波モードで伝搬するようになる。
こうして導波モードが励起されると、入射光のほとんど
が光導波層43に取り込まれるので、上記界面11aで全反
射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。
In the leakage mode sensor having the above configuration,
When the light beam 30 emitted from the light source 31 is incident on the cladding layer 42 through the dielectric block 11 at an incident angle equal to or larger than the total reflection angle, the light beam 30 is generated at the interface 11a between the dielectric block 11 and the cladding layer 42. Light of a specific wave number that is totally reflected but transmitted through the cladding layer 42 and incident on the optical waveguide layer 43 at a specific incident angle propagates through the optical waveguide layer 43 in a guided mode.
When the waveguide mode is excited in this manner, most of the incident light is taken into the optical waveguide layer 43, so that total reflection attenuation occurs in which the intensity of light totally reflected at the interface 11a sharply decreases.

【0066】光導波層43における導波光の波数は、該光
導波層43の上の試料15の屈折率に依存するので、全反射
減衰が生じる上記特定入射角を知ることによって、試料
15の屈折率や、それに関連する試料15の特性を分析する
ことができる。
Since the wave number of the guided light in the optical waveguide layer 43 depends on the refractive index of the sample 15 on the optical waveguide layer 43, the specific incident angle at which the attenuated total reflection occurs is known.
It is possible to analyze the refractive index of 15 and the characteristics of the sample 15 related thereto.

【0067】この場合も一体型の測定チップを用い、磁
石の磁力を用いて支持台であるターンテーブルに固定す
るようにしているため、上述の他の実施形態と同様の効
果を得ることができる。なお、光導波層43上に試料15中
の特定物質と結合するセンシング媒体を配してもよい。
Also in this case, since an integral measuring chip is used and the magnetic chip is fixed to a turntable as a support using the magnetic force of a magnet, the same effects as those of the other embodiments can be obtained. . Note that a sensing medium that binds to a specific substance in the sample 15 may be provided on the optical waveguide layer 43.

【0068】また本発明による全反射減衰を利用したセ
ンサーに用いられる測定チップは、以上説明した以外の
形状に形成することも可能である。図11〜14は、本
発明のその他の実施形態による測定チップを示すもので
ある。
The measuring chip used in the sensor using the attenuated total reflection according to the present invention can be formed in a shape other than the above-described one. 11 to 14 show a measuring chip according to another embodiment of the present invention.

【0069】図11に示す第5の実施形態の測定チップ
130 は、例えば先に挙げたような透明樹脂から形成され
た概略、四角錐の一部を切り取った形状をしたものであ
り、上方(図示のように使用状態に配した場合の上方。
以下、同様)に向かって次第に大きくなるテーパ状の外
形部分を備えたものとなっている。この測定チップ130
の上部には上面から下方に向かって次第に径が縮小す
る、断面円形の試料保持穴133 が形成されて試料保持部
が構成されており、この試料保持穴133 の底面には、金
属膜132 が形成されている。またこの測定チップ130 の
試料保持部の下部が誘電体ブロック131であり、上述の
試料保持穴133の底面がこの誘電体ブロック131の一面11
aとなる。誘電体ブロック131の4つの側面のうちの2
面がそれぞれ光入射端面131b、光出射端面131cとされて
いる。これらの光入射端面131bおよび光出射端面131c
は、全体的に透明に形成されてもよいし、光ビームが通
過する一部領域のみ透明に形成されてもよい。残りの2
つの側面は、光入射面131bおよび光出射面131cと同様に
形成されてもよいし、あるいは半透明に形成されてもよ
い。また、この測定チップ130 の底部には磁石130aが埋
め込まれている。
The measuring chip according to the fifth embodiment shown in FIG.
Reference numeral 130 denotes, for example, a shape formed by cutting out a part of a quadrangular pyramid made of the transparent resin as described above, and an upper portion (an upper portion when arranged in a used state as shown in the figure).
The same applies to the following). This measuring chip 130
A sample holding hole 133 having a circular cross section whose diameter gradually decreases from the upper surface to the lower side is formed at the upper portion of the sample holding portion, and a metal film 132 is formed on the bottom surface of the sample holding hole 133. Is formed. The lower part of the sample holding portion of the measurement chip 130 is a dielectric block 131, and the bottom surface of the sample holding hole 133 is one surface 11 of the dielectric block 131.
a. 2 of 4 sides of dielectric block 131
The surfaces are a light incident end surface 131b and a light exit end surface 131c, respectively. These light entrance end face 131b and light exit end face 131c
May be formed entirely transparent, or may be formed transparent only in a partial area through which the light beam passes. Remaining 2
The two side surfaces may be formed similarly to the light incident surface 131b and the light emitting surface 131c, or may be formed translucent. A magnet 130a is embedded in the bottom of the measuring chip 130.

【0070】一方、この測定チップ130 を使用する表面
プラズモンセンサーのチップ支持台であるターンテーブ
ル140 は、図示のように四角形のチップ保持溝142 を所
定位置に有している。このチップ保持溝142 は、測定チ
ップ130 の外形に合わせて、上方に向かって断面形状が
次第に大きくなるテーパ状とされている。なお、このタ
ーンテーブル140 は磁石と引き合う強磁性体素材からな
るものとする。
On the other hand, the turntable 140 as a chip support of the surface plasmon sensor using the measuring chip 130 has a square chip holding groove 142 at a predetermined position as shown in the figure. The tip holding groove 142 has a tapered shape whose cross-sectional shape gradually increases in accordance with the outer shape of the measuring chip 130. The turntable 140 is made of a ferromagnetic material that attracts magnets.

【0071】測定チップ130 は、その底部が上記チップ
保持溝142 に嵌め込まれてターンテーブル上の所定位置
に位置決めされ、測定チップ130 の磁石130aとターンテ
ーブルとの間に働く磁力により固定される。
The bottom of the measuring chip 130 is fitted into the chip holding groove 142 and positioned at a predetermined position on the turntable, and is fixed by a magnetic force acting between the magnet 130a of the measuring chip 130 and the turntable.

【0072】図12に示す第6の実施形態の測定チップ
150 は、図11に示した測定チップ130 と外形は同様で
あり、上部が試料保持部153、下部が、金属膜152が配さ
れた面151a、光入射端面151bおよび光出射端面151cを備
えた誘電体ブロック151である。さらにこの測定チップ1
50 は、底部に溝部155 を有し、溝部155 の一部に磁石1
50aが埋め込まれてなる。
The measuring chip according to the sixth embodiment shown in FIG.
150 has the same outer shape as the measurement chip 130 shown in FIG. 11, and has an upper portion provided with a sample holder 153, and a lower portion provided with a surface 151a on which a metal film 152 is disposed, a light incident end surface 151b, and a light output end surface 151c. This is a dielectric block 151. Furthermore, this measuring chip 1
50 has a groove 155 at the bottom and a magnet 1 in a part of the groove 155.
50a becomes embedded.

【0073】一方、この測定チップ150 を使用する表面
プラズモンセンサーのチップ支持台であるターンテーブ
ル140は、図示のように測定チップ150 の底部の溝部155
に合致する凸部162 が所定位置に形成されている。な
お、この凸部162 は強磁性体で形成されたものである。
On the other hand, a turntable 140 which is a chip support for a surface plasmon sensor using this measuring chip 150 has a groove 155 at the bottom of the measuring chip 150 as shown in the figure.
Are formed at predetermined positions. The projection 162 is formed of a ferromagnetic material.

【0074】測定チップ150 は、ターンテーブル160 上
の凸部162 にその溝部155 が嵌め込まれて位置決めがな
され、磁石150aと強磁性体からなる凸部162 が密着して
このターンテーブル160上に保持される。
The measurement chip 150 is positioned by fitting the groove 155 into the projection 162 on the turntable 160, and the magnet 150 a and the projection 162 made of a ferromagnetic material are held in close contact with the turntable 160. Is done.

【0075】図13に示す第7の実施形態の測定チップ
170 は、図11に示した測定チップ130 と外形は同様で
あり、上部が試料保持部173、下部が金属膜172が配され
た面171a、光入射端面171bおよび光出射端面171cを備え
た誘電体ブロック171である。ただし、磁石170aは完全
にチップ内部に埋めこまれた状態となっている。
The measuring chip of the seventh embodiment shown in FIG.
170 has the same outer shape as the measurement chip 130 shown in FIG. This is the body block 171. However, the magnet 170a is completely embedded in the chip.

【0076】一方、この測定チップ170 を使用する表面
プラズモンセンサーのチップ支持台であるターンテーブ
ル180 は、所定位置にチップ保持溝182を有し、その溝
部182の一部に強磁性体180aが埋め込まれてなる。
On the other hand, a turntable 180 as a chip support for a surface plasmon sensor using the measurement chip 170 has a chip holding groove 182 at a predetermined position, and a ferromagnetic material 180a is embedded in a part of the groove 182. I get it.

【0077】測定チップ170 は、その底部が上記チップ
保持溝182 に嵌め込まれてターンテーブル上の所定位置
に位置決めされ、測定チップ170 の磁石170aと保持溝18
2の強磁性体180aとの間に働く磁力により固定される。
このように、磁石170aと強磁性体180aが密着していなく
ても、互いに十分な引力を及ぼす距離であれば測定チッ
プ170 を安定に支持することができる。
The bottom of the measuring chip 170 is fitted into the chip holding groove 182 and is positioned at a predetermined position on the turntable. The magnet 170a of the measuring chip 170 and the holding groove 18
It is fixed by the magnetic force acting between the second ferromagnetic material 180a.
As described above, even if the magnet 170a and the ferromagnetic material 180a are not in close contact with each other, the measuring chip 170 can be stably supported as long as the magnets 170a and the ferromagnetic material 180a are at a distance where a sufficient attractive force is applied to each other.

【0078】図14に示す第8の実施形態の測定チップ
190 は、図11に示した測定チップ130 の上側部に鍔部
196を設けたものであり、同様に上部が試料保持部193、
下部が金属膜192が配された面191a、光入射端面191bお
よび光出射端面191cを備えた誘電体ブロック191であ
る。また、この測定チップ190 は、底部ではなく鍔部19
6の下部に磁石190aが埋め込まれた構成である。
The measuring chip according to the eighth embodiment shown in FIG.
190 is a flange on the upper side of the measuring tip 130 shown in FIG.
196 is provided, and similarly, the upper part is a sample holder 193,
The lower part is a dielectric block 191 having a surface 191a on which the metal film 192 is arranged, a light incident end surface 191b, and a light exit end surface 191c. Also, this measuring tip 190 is not a bottom part but a flange 19
This is a configuration in which a magnet 190a is embedded in the lower part of 6.

【0079】この測定チップ190 を使用する表面プラズ
モンセンサーのターンテーブル200は、図示のように四
角形のチップ保持孔202 を有している。このチップ保持
孔202 は、測定チップ130 の外形に合わせて、上方に向
かって断面形状が次第に大きくなるテーパ状とされてい
る。また、四角形のチップ保持孔202 の2辺に隣接する
箇所に強磁性体200aが埋め込まれている。
The turntable 200 of the surface plasmon sensor using the measurement chip 190 has a square chip holding hole 202 as shown in the figure. The tip holding hole 202 has a tapered shape whose cross-sectional shape gradually increases upward in accordance with the outer shape of the measuring chip 130. Further, a ferromagnetic material 200a is buried in a portion adjacent to two sides of the rectangular chip holding hole 202.

【0080】測定チップ190 は、上記チップ保持孔192
に上方から挿し込み、嵌合させ、鍔部196 で上下方向の
位置が規定されるとともに、鍔部196 の下部に埋め込ま
れた磁石190aとターンテーブル200 上の強磁性体200aが
密着して保持固定される。
The measuring tip 190 is provided with the tip holding hole 192.
The upper part is inserted into the upper part and fitted together, and the vertical position is defined by the flange part 196, and the magnet 190a embedded in the lower part of the flange part 196 and the ferromagnetic body 200a on the turntable 200 are held in close contact with each other. Fixed.

【0081】なお、第5〜第8の実施形態の測定チップ
においては金属膜を備え、表面プラズモンセンサーに用
いられるものを例に挙げて説明したが、金属膜に替え
て、クラッド層と光導波層との2層からなる薄膜層を備
えるものとすれば、漏洩モードセンサーの測定チップと
して使用することができる。
Although the measuring chips of the fifth to eighth embodiments have a metal film and have been described as an example used for a surface plasmon sensor, a cladding layer and an optical waveguide are used instead of the metal film. If a thin-film layer including two layers is provided, it can be used as a measurement chip of a leaky mode sensor.

【0082】また、測定チップが磁石を備え、支持台で
あるターンテーブルが強磁性体を備えたものについて説
明したが、測定チップが磁石に代えて強磁性体を備え、
支持台であるターンテーブルが磁石を備えたものとして
もよい。また、測定チップの形状は上記実施形態に示し
た形状に限るものではなく、さらに、磁石(もしくは強
磁性体)は誘電体ブロックへの光ビームの入出射の妨げ
にならず、支持台上の磁石(もしくは強磁性体)と互い
に引き合う箇所であればいかなる箇所に備えられていて
もよい。
In the above description, the measurement chip has a magnet and the turntable as the support has a ferromagnetic material. However, the measurement chip has a ferromagnetic material instead of the magnet.
The turntable as the support may be provided with a magnet. Further, the shape of the measurement chip is not limited to the shape shown in the above embodiment, and the magnet (or ferromagnetic material) does not hinder the light beam from entering and exiting the dielectric block, Any location may be provided as long as the location attracts the magnet (or ferromagnetic material).

【0083】なお、上述の各実施形態で説明した各測定
チップは所定箇所に磁石もしくは強磁性体を備えている
ため磁力を利用して整理することができ、特に多数の測
定チップを扱う場合の取り扱い上の利便性が向上する。
また、測定チップの誘電体ブロックの光入射端面および
出射端面(測定面)とそれ以外の面(非測定面)とを区
別して一方向に並べることも容易にできるようになる。
Each of the measuring chips described in each of the above embodiments has a magnet or a ferromagnetic material at a predetermined location, so that it can be organized using magnetic force. Handling convenience is improved.
Further, the light incident end face and the output end face (measurement face) of the dielectric block of the measurement chip and the other face (non-measurement face) can be easily distinguished and arranged in one direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態による表面プラズモン
センサーの全体図
FIG. 1 is an overall view of a surface plasmon sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の表面プラズモンセンサーの要部を示す一
部破断側面図
FIG. 2 is a partially cutaway side view showing a main part of the surface plasmon sensor of FIG. 1;

【図3】本発明の第1の実施形態による測定チップを示
す斜視図
FIG. 3 is a perspective view showing a measuring chip according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施形態による表面プラズモン
センサーのターンテーブルを示す上面図
FIG. 4 is a top view showing a turntable of the surface plasmon sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図5】表面プラズモンセンサーにおける光ビーム入射
角と、光検出器による検出光強度との概略関係を示すグ
ラフ
FIG. 5 is a graph showing a schematic relationship between an incident angle of a light beam in a surface plasmon sensor and a light intensity detected by a photodetector.

【図6】本発明の第2の実施形態による表面プラズモン
共鳴測定チップを用いる表面プラズモンセンサーの要部
を示す一部破断側面図
FIG. 6 is a partially cutaway side view showing a main part of a surface plasmon sensor using a surface plasmon resonance measurement chip according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の表面プラズモン共鳴測定チップを用い
る表面プラズモンセンサーの他の例を示す一部破断側面
FIG. 7 is a partially cutaway side view showing another example of the surface plasmon sensor using the surface plasmon resonance measurement chip of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施形態による表面プラズモン
共鳴測定チップを示す側断面図
FIG. 8 is a side sectional view showing a surface plasmon resonance measurement chip according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施形態による表面プラズモン
共鳴測定チップを示す斜視図
FIG. 9 is a perspective view showing a surface plasmon resonance measurement chip according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5の実施形態による表面プラズモ
ン共鳴測定チップを示す斜視図
FIG. 10 is a perspective view showing a surface plasmon resonance measurement chip according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第5の実施形態による測定チップと
支持台を示す斜視図
FIG. 11 is a perspective view showing a measuring chip and a support according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第6の実施形態による測定チップと
支持台を示す側断面図
FIG. 12 is a side sectional view showing a measuring chip and a support according to a sixth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第7の実施形態による測定チップと
支持台を示す側断面図
FIG. 13 is a side sectional view showing a measuring chip and a support according to a seventh embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第8の実施形態による測定チップと
支持台を示す側断面図
FIG. 14 is a side sectional view showing a measuring chip and a support according to an eighth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、10’ 測定チップ 10a 磁石 11 誘電体ブロック 11a 誘電体ブロックと金属膜との界面 11b 誘電体ブロックの光入射面 11c 誘電体ブロックの光出射面 12 金属膜 13 試料保持部 14 センシング媒体 15 試料 20 ターンテーブル 20a 強磁性体 30 光ビーム 31 レーザ光源 32 集光レンズ 40 光検出器 50 支持体駆動手段 60 コントローラ 61 信号処理部 62 表示部 70 試料自動供給機構 130、150、170、190 測定チップ 130a、150a、170a、190a 磁石 131、151、171、191 誘電体ブロック 132、152、172、192 金属膜 133、153、173、193 試料保持部 140、160、180、200 ターンテーブル 10, 10 'Measuring chip 10a Magnet 11 Dielectric block 11a Interface between dielectric block and metal film 11b Light incident surface of dielectric block 11c Light emitting surface of dielectric block 12 Metal film 13 Sample holder 14 Sensing medium 15 Sample 20 Turntable 20a Ferromagnetic material 30 Light beam 31 Laser light source 32 Condensing lens 40 Photodetector 50 Support driving means 60 Controller 61 Signal processing unit 62 Display unit 70 Automatic sample supply mechanism 130, 150, 170, 190 Measurement chip 130a , 150a, 170a, 190a Magnet 131, 151, 171, 191 Dielectric block 132, 152, 172, 192 Metal film 133, 153, 173, 193 Sample holder 140, 160, 180, 200 Turntable

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 35/10 G01N 35/06 A (72)発明者 伊藤 敬志 埼玉県大宮市植竹町1丁目324番地 富士 写真光機株式会社内 Fターム(参考) 2G057 AA02 AB04 AB07 AC01 BA01 BB06 DB05 HA04 2G058 AA01 CC14 CC17 CD04 EA11 ED03 GA02 2G059 AA05 BB04 DD12 EE02 EE05 FF11 GG01 GG04 JJ11 JJ13 JJ19 JJ20 KK01 KK04 PP04──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01N 35/10 G01N 35/06 A (72) Inventor Takashi Ito 1-324 Uetakecho Fuji, Omiya City, Saitama Fuji F term (reference) 2G057 AA02 AB04 AB07 AC01 BA01 BB06 DB05 HA04 2G058 AA01 CC14 CC17 CD04 EA11 ED03 GA02 2G059 AA05 BB04 DD12 EE02 EE05 FF11 GG01 GG04 JJ11 JJ13 JJ19 KK04 KK01

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光ビームを発生させる光源と、 該光ビームに対して透明な誘電体ブロック、この誘電体
ブロックの一面に形成された薄膜層および該薄膜層上に
試料を保持する試料保持機構を備えた測定チップと、 前記測定チップを所定位置に支持する支持台と、 前記光ビームを前記誘電体ブロックを通して、該誘電体
ブロックと前記薄膜層との界面で全反射条件が得られる
ように種々の角度で入射させる光学系と、 前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、全反
射減衰の状態を検知する光検出手段とを備えてなる全反
射減衰を利用したセンサーであって、 前記誘電体ブロックが、前記光ビームの入射端面、出射
端面および前記薄膜層が形成される一面の全てを含む1
つのブロックとして形成され、 前記測定チップが、前記誘電体ブロック、前記薄膜層お
よび前記試料保持機構が一体的に形成されたものであ
り、 該測定チップと前記支持台の一方に磁石を備え、他方に
該磁石と相互に引き合う磁石もしくは強磁性体を備えた
ことを特徴とする全反射減衰を利用したセンサー。
A light source for generating a light beam, a dielectric block transparent to the light beam, a thin film layer formed on one surface of the dielectric block, and a sample holding mechanism for holding a sample on the thin film layer A measurement chip comprising: a support table for supporting the measurement chip at a predetermined position; and A sensor using attenuated total reflection, comprising: an optical system for incidence at various angles; and light detection means for measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface and detecting a state of attenuated total reflection. Wherein the dielectric block includes all of an incident end face, an exit end face of the light beam, and one surface on which the thin film layer is formed.
The measurement chip is formed as one block, wherein the dielectric block, the thin film layer and the sample holding mechanism are integrally formed, and one of the measurement chip and the support is provided with a magnet, and the other is provided with a magnet. A sensor utilizing attenuated total reflection, further comprising a magnet or a ferromagnetic material mutually attracting the magnet.
【請求項2】 光ビームを発生させる光源と、 該光ビームに対して透明な誘電体ブロック、この誘電体
ブロックの一面に形成された金属膜からなる薄膜層およ
び該薄膜層上に試料を保持する試料保持機構を備えた測
定チップと、 前記測定チップを所定位置に支持する支持台と、 前記光ビームを前記誘電体ブロックを通して、該誘電体
ブロックと前記金属膜との界面で全反射条件が得られる
ように種々の角度で入射させる光学系と、 前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、全反
射減衰の状態を検知する光検出手段とを備えてなる、表
面プラズモン共鳴に伴う全反射減衰を利用したセンサー
であって、 前記誘電体ブロックが、前記光ビームの入射端面、出射
端面および前記薄膜層が形成される一面の全てを含む1
つのブロックとして形成され、 前記測定チップが、前記誘電体ブロック、前記薄膜層お
よび前記試料保持機構が一体的に形成されたものであ
り、 該測定チップと前記支持台の一方に磁石を備え、他方に
該磁石と相互に引き合う磁石もしくは強磁性体を備えた
ものであることを特徴とする全反射減衰を利用したセン
サー。
2. A light source for generating a light beam, a dielectric block transparent to the light beam, a thin film layer made of a metal film formed on one surface of the dielectric block, and a sample held on the thin film layer A measurement chip provided with a sample holding mechanism, a support table for supporting the measurement chip at a predetermined position, and the light beam passing through the dielectric block, and a total reflection condition at an interface between the dielectric block and the metal film. An optical system for incidence at various angles as obtained, and a light detecting means for measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface and detecting a state of attenuated total reflection. A sensor using the total reflection attenuation, wherein the dielectric block includes all of an incident end face, an exit end face, and one surface on which the thin film layer is formed of the light beam.
The measurement chip is formed as one block, wherein the dielectric block, the thin film layer and the sample holding mechanism are integrally formed, and one of the measurement chip and the support is provided with a magnet, and the other is provided with a magnet. A sensor using attenuated total reflection, comprising a magnet or a ferromagnetic material mutually attracting the magnet.
【請求項3】 光ビームを発生させる光源と、 該光ビームに対して透明な誘電体ブロック、この誘電体
ブロックの一面に形成されたクラッド層とその上に形成
された光導波層とからなる薄膜層、および該薄膜層上に
試料を保持する試料保持機構を備えた測定チップと、 前記測定チップを所定位置に支持する支持台と、 前記光ビームを前記誘電体ブロックを通して、該誘電体
ブロックと前記薄膜層との界面で全反射条件が得られる
ように種々の角度で入射させる光学系と、 前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、全反
射減衰の状態を検知する光検出手段とを備えてなる、前
記光導波層における導波モードの励起に伴う全反射減衰
を利用したセンサーであって、 前記誘電体ブロックが、前記光ビームの入射端面、出射
端面および前記薄膜層が形成される一面の全てを含む1
つのブロックとして形成され、 前記測定チップが、前記誘電体ブロック、前記薄膜層お
よび前記試料保持機構が一体的に形成されたものであ
り、 該測定チップと前記支持台の一方に磁石を備え、他方に
該磁石と相互に引き合う磁石もしくは強磁性体を備えた
ものであることを特徴とする全反射減衰を利用したセン
サー。
3. A light source for generating a light beam, a dielectric block transparent to the light beam, a cladding layer formed on one surface of the dielectric block, and an optical waveguide layer formed thereon. A thin film layer, a measurement chip provided with a sample holding mechanism for holding a sample on the thin film layer, a support for supporting the measurement chip at a predetermined position, and the light block passing through the dielectric block, An optical system for entering at various angles so as to obtain the condition of total reflection at the interface between the thin film layer and the thin film layer; A sensor using total reflection attenuation accompanying excitation of a waveguide mode in the optical waveguide layer, comprising: a detection unit, wherein the dielectric block includes an incident end face, an exit end face, and 1 containing all one surface layer is formed
The measurement chip is formed as one block, wherein the dielectric block, the thin film layer and the sample holding mechanism are integrally formed, and one of the measurement chip and the support is provided with a magnet, and the other is provided with a magnet. A sensor utilizing attenuated total reflection, comprising a magnet or a ferromagnetic material mutually attracting the magnet.
【請求項4】 前記薄膜層上に、試料中の特定成分と相
互作用を生じるセンシング媒体が配されていることを特
徴とする請求項1から3いずれか1項記載の全反射減衰
を利用したセンサー。
4. The method according to claim 1, wherein a sensing medium that interacts with a specific component in the sample is disposed on the thin film layer. sensor.
【請求項5】 全反射減衰を利用したセンサーに用いら
れる測定チップであって、 誘電体ブロック、該誘電体ブロックの一面に形成された
薄膜層および該薄膜層上に試料を保持する試料保持機構
が一体的に形成されてなり、該測定チップを支持する支
持台に設けられた磁石または強磁性体と互いに引き合う
箇所に磁石または強磁性体を備えたことを特徴とする測
定チップ。
5. A measurement chip used for a sensor utilizing attenuated total reflection, comprising: a dielectric block; a thin film layer formed on one surface of the dielectric block; and a sample holding mechanism for holding a sample on the thin film layer. Wherein the magnet or the ferromagnetic material is provided at a place where the magnet or the ferromagnetic material provided on the support for supporting the measurement chip attracts the magnet or the ferromagnetic material.
【請求項6】 前記薄膜層が金属膜であり、表面プラズ
モン共鳴に伴う全反射減衰を利用したセンサーに用いら
れるものであることを特徴とする請求項5記載の測定チ
ップ。
6. The measurement chip according to claim 5, wherein the thin film layer is a metal film, and is used for a sensor using attenuated total reflection accompanying surface plasmon resonance.
【請求項7】 前記薄膜層が前記誘電体ブロックの一面
に形成されたクラッド層とその上に形成された光導波層
とからなり、該光導波層における導波モードの励起に伴
う全反射減衰を利用したセンサーに用いられるものであ
ることを特徴とする請求項5記載の測定チップ。
7. The thin film layer includes a cladding layer formed on one surface of the dielectric block and an optical waveguide layer formed thereon, and attenuated total reflection accompanying excitation of a waveguide mode in the optical waveguide layer. 6. The measuring chip according to claim 5, wherein the measuring chip is used for a sensor utilizing the method.
【請求項8】 前記薄膜層上に、試料中の特定成分と相
互作用を生じるセンシング媒体が配されていることを特
徴とする請求項5から7いずれか1項記載の測定チッ
プ。
8. The measuring chip according to claim 5, wherein a sensing medium that interacts with a specific component in the sample is disposed on the thin film layer.
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