CN1777801A - 差动式表面等离子体激元共振现象测定装置及其测定方法 - Google Patents

Abstract

使来自具有一定的波长的光源的光(41)射到由棱镜(42)和玻璃基板(44)构成的传感器上以便连结线焦点，一边使在该线焦点上保持一定间隔配置了的试样单元和参照单元的各感应部的中心间隔保持为相同，一边使用角度互不相同的分光反射镜(53)使强度因在上述试样单元和参照单元的各感应部中产生了的表面等离子体激元共振现象而减少了的反射光分割为2个光路并反射，使用在一个CCD线传感器(56)的不同的二个区域中检测的光学系统，通过将同时具有与试样部和参照部对应的感应膜的电极式复合型传感器单元(47)按压到在棱镜(42)上设置了的具有使折射率与该棱镜(42)匹配的粘接力的光界面膜(43)上，测定在各单元中产生的表面等离子体激元共振现象。

Description

差动式表面等离子体激元共振现象 测定装置及其测定方法

技术领域

本发明涉及差动式表面等离子体激元共振现象测定装置及其测定方法。

背景技术

20世纪后半的我国的产业的高度发展在我们的生活中导致了物质的丰富，但另一方面，作为其负面的影响，导致了大气、水质、土壤污染及青少年中的乱用药物的蔓延等对人类社会带来深刻的影响。在这些负面影响之中，对于因无机物引起的大气、水质污染进行了很大的改善，但因以在1990年代的初期已明确了的被担心对生物体的影响的二恶英等为代表的环境激素类、即某种人工低分子有机化合物引起的环境污染或因乱用药物引起的身心的污染、土壤污染的解决要寄托于21世纪，成为现在必须火速地解决的社会问题。如果从计量化学上看，则由于在这些有机化合物的测定中其浓度是极微量的，而且要求测定结果的可靠性，故在目前来说用高价且在操作中需要熟练的气体色谱分离法、质量分析法来实施。因此，了解其污染实际状态用的信息量少这一点也是至今未解决的主要原因。

一般来说，作为检测有机物的方法，除了上述的色谱分离法、质量分析法外，还有液体色谱分离法、使用荧光试剂或发光试剂检测基于化学反应的光的方法、酶免疫分析、表面等离子体激元共振测定法等。在这些方法中，满足操作的简便的方法可认为是表面等离子体激元共振测定法。以下叙述其原因。

表面等离子体激元共振测定法是使光射到等离子化的金表面上测定根据物质的相互作用在100nm的区域中引起的光的共振现象(表面等离子体激元共振现象：SPR)的方法。该方法，

(1)可实时地跟踪在传感器表面上引起的化学反应。

(2)由于在100nm的区域中引起物质相互间的相互作用，故分析用试样是微量的即可。

(3)根据上述(2)的原因，用少的试样可进行高灵敏度浓缩。

(4)由于使用了玻璃棱镜作为检测系统的材料，故可尽量减小检测器。

(5)由于为了引起等离子体激元共振而使用了金薄膜，故容易进行抗体等感应物质的固定，可制作有选择地检测测定对象的检测系统。

根据以上的原因，表面等离子体激元共振测定法可认为是为了开发小型化的检测环境污染低分子有机化合物用的普遍存在的野外装置最佳的方法。

所谓表面等离子体激元共振，是若使光入射到蒸镀了金属膜的棱镜上则在棱镜表面上常时地发生的易消散(evanescent)波与在金表面上激励了的表面等离子体激元波产生共振以使反射光减少的现象。由于引起该表面等离子体激元共振现象的入射角度随试样溶液的介电常数而变化，故通过在金属薄膜的表面上将与测定对象物相互作用的物质作为功能性膜来固定，制作测定各种各样的有机物的化学传感器。

在应用物理的光学领域中很早就知道该现象，在1902年由Wood发现了该现象，在1982年，由Nylander利用该现象作成传感器。将其应用于科学上是最近的事，通过在金表面上固定抗体等，可实时地检测生物膜与物质的相互作用。以前，作为检测生物膜与物质的相互作用的方法，一般是花费几天测量相互的平衡状态的平衡法，但由于在表面等离子体激元共振测定法中可实时地测定生物膜与物质的相互作用，故在测定免疫反应的免疫传感器、蛋白质的相互作用的分析等分析化学、生物化学、药品化学、医疗检测等的广泛的范围的科学、产业领域中可谋求多姿多彩的展开。

在此，更详细地说明表面等离子体激元共振现象的原理。

如果在玻璃基板的单面上蒸镀金或银那样的金属以作成几十nm的箔状并从未蒸镀金属的玻璃基板一侧射入光，则发生被称为表面等离子体激元的波动。所谓表面等离子体激元，指的是使金属中的束缚的程度小的自由电子群的摆动量子化了的波动。该波动以与声波相同的粗密度沿金属表面的切线方向传播。因此，如果用传播速度相同的电磁波摆动，则产生共振从而发生表面等离子体激元。

对于金属来说，由于电子在阳离子的周围自由地运动，故可看作固体等离子体。在这样的固体等离子体的表面附近存在作为电子的集团激励的表面等离子体振动(其量子是表面等离子体激元)。表面等离子体激元是只局限于金属表面附近的表面波，其波数K_sp与振动数ω的关系不仅依赖于金属的介电常数ε_m、而且依赖于与金属相接的介质(试样)的折射率n_s，由下式来给出。

$K_{\mathrm{sp}}=\frac{c}{\mathrm{\ω}}\sqrt{\frac{{\mathrm{\ϵ}}_m{n}_s^2}{{\mathrm{\ϵ}}_m+n_s^2}}...\left(1\right)$

在此，c是真空中的光速。

根据上述(1)式，如果知道与试样相接的金属(介电常数ε_m是已知的)的表面上的振动数ω的表面等离子体激元的波数K_sp，则可得到试样折射率n_s。

图1是示出表面等离子体激元共振现象的原理的示意图。

在该图中，1是棱镜(折射率n_D)，2是金属薄膜(介电常数ε)，3是溶液试样，4是入射光(波数K_p)，5是易消散(evanescent)波(波数K_ev)，6是反射光，7是CCD检测器，8是表面等离子体激元(波数K_sp)。

如该图中所示，在棱镜1上蒸镀金属薄膜2，使其与试样(在此是溶液试样)3接触。如果从棱镜1一侧以大于等于临界角的角度向棱镜1底面(传感器面)入射入射光4，则易消散(evanescent)波5会渗到试样3。如果作为入射光4以入射角θ入射平面波(波数K_p)，则易消散(evanescent)波5的波数K_ev成为入射光4的空间频率的棱镜底面方向分量。

K_ev＝K_psinθ                     ...(2)

在大于等于临界角的入射角中，K_psinθ＞K_s(K_s是在试样3中传播的光的波数)，

K_ov＝K_psinθ＞K_s                 ...(3)

即，易消散(evanescent)波5的波数K_ev比在试样3中传播的光的波数K_s大。因此，存在，满足K_ev＝K_sp的入射角θ_sp，以该角度θ_sp入射的光4利用该易消散(evanescent)波5共振并激励表面等离子体激元8。如果利用易消散(evanescent)波5激励表面等离子体激元8，则光的能量的一部分转移到表面等离子体激元8，返回到棱镜1中的分散剂改的强度减少了。因此，如果测定在棱镜1一侧的反射率的易消散(evanescent)波5的波数K_ev依存性或平面波入射时的入射角依存性，则观察到表面等离子体激元8的激励作为吸收峰。该吸收峰的位置(波数K_ev或入射角θ_sp)给出表面等离子体激元8的波数K_sp，根据这一点，使用上述(1)式和(2)式，可知道试样折射率n_s。由于在溶液试样3中该折射率n_s依赖于溶液的浓度，故根据折射率测定可进行浓度的测定。

此外，如图2中所示，通过在金属薄膜2的表面上固定与测定物质相互作用的物质作为功能性膜9，则该功能性膜9的介电常数和厚度变化(各种反应、结合)，从而共振角变化。通过实时地测定该角度变化，可测定各种反应、结合的状况、速度、量和样品浓度等。再有，图2示出了利用表面等离子体激元共振现象的免疫检测的例子。

其次，说明以前的等离子体激元共振现象测定装置。

图3是差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的概要图。

在该图中，11是光源，12是光束分离器，13是SPR检测器，14是试样用检测器，15、18是预放大器，16、19是A/D变换器，17是参照光用检测器，20是界面(I/F)，21是计算机。

如图3中所示，以前的光学系统采取了下述的方式：用光束分离器12将来自光源11的光分成二个光路，射到用棱镜构成的SPR检测器13的被确定了的2点上，用二个独立的光检测器14、17检测因表面等离子体激元共振现象产生的的光的减少，分别用预放大器15、18来放大。

图4是示出以前的表面等离子体激元共振测定装置的检测系统的图。

在该图中，22是光源，23是光界面油膜，24是传感器，25是试样，26是送液泵，27是液流单元，28是液流单元支承器，29是光。

如该图中所示，以前的检测系统用送液泵26、液流单元27、单元支承器28、传感器24和保持与棱镜22的光匹配性用的光界面油膜23来构成。

[专利文献1]特开2000-039401号公报

[专利文献2]特开2001-183292号公报

[专利文献3]特开2001-255267号公报

[专利文献4]专利第3356212号公报

[专利文献5]特开2003-185572号公报

但是，在上述的图3中示出的那样的复光路方式中，由于用光束分离器12分成二个光路，故在棱镜的小型化方面存在极限，因必须有二个光检测系统等，故在结构方面必须有某种程度的空间，为了实现手掌大小的尺寸而在小型化方面存在极限。

说起来，已由ビアコア公司及日本レ-ザ-公司在市场上出售表面等离子体激元共振测定装置，但由于其尺寸大到760×350×610cm(W×D×H)，此外重量重达50kg(ビアコア公司：BIAcore1000)，故被限于实验室中的使用。

因而，就目前的状况来说，在测量试样的表面等离子体激元共振现象的情况下，必须将试样拿回实验室中，不可能得到在现场产生的测定结果。

再者，在图4中示出的那样的检测系统的结构中，计量系统必然是大型的，不能满足在任何时候、任何地方都能检测的普遍存在的、现场的、野外的手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的规格。

发明内容

本发明为了打破这样的表面等离子体激元共振检测的现状，提供下述的手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置用于环境污染有机物检测：在光学系统和检测系统中导入新的意图，是手掌大小的、廉价的，在操作中不需要熟练，即使在野外，任何人在任何时候、任何地方都能轻松地使用，而且在测定结果方面具有可靠性，能象pH测定用玻璃电极那样，用传感器的感觉来使用。

即，鉴于上述的状况，本发明的目的在于提供廉价、小型的、在操作中不需要熟练的作为普遍存在的检测器被制作的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置及其测定方法。

为了实现上述的目的，本发明有下述诸方面的特征：

[1]具备：入射光的入射角在共振角前后的角度范围内的入射光学系统；试样设置装置，被配置成在一束入射光的照射范围内同时包含在棱镜上蒸镀了的薄膜上的试样溶液固定部和参照溶液固定部；投影光学系统，分别分离来自上述试样溶液固定部和参照溶液固定部的反射光并改变这些反射光的方向以投影到1条线上；以及线性CCD传感器，用1条线上的CCD接受上述反射光。

[2]在上述[1]中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置中，上述投影光学系统具备分别分离来自上述试样溶液固定部和参照溶液固定部的反射光并改变这些反射光的方向以投影到1条线上的多个反射镜。

[3]在上述[2]中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置中，上述多个反射镜具备以第1角度反射来自上述试样溶液固定部的反射光的第1反射镜和以第2角度反射来自上述试样溶液固定部的反射光的第2反射镜。

[4]在上述[1]中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置中，在上述棱镜上具备具有使其折射率与该棱镜匹配的粘接力的光界面膜。

[5]在差动式表面等离子体激元共振现象测定方法中，使来自光源的具有一定的波长的光射到由棱镜和玻璃基板构成的传感器上以便连结线焦点，一边使在该线焦点上保持一定间隔配置了的试样单元和参照单元的感应部的中心间隔保持为相同，一边使用角度互不相同的分光反射镜使强度因在上述试样单元和参照单元的感应部中产生了的表面等离子体激元共振现象而减少了的反射光反射，将试样光和参照光分割为2个光路，用在一个CCD线传感器的不同的二个区域检测的光学系统，通过将同时具有与试样部和参照部对应的感应膜的电极式复合型传感器单元按压到上述棱镜上的其折射率与该棱镜匹配的具有粘接力的光界面膜上，保持上述传感器、上述光界面膜和棱镜间的光匹配性以测定在上述试样单元和参照单元中产生的表面等离子体激元共振现象。

[6]在上述[5]中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定方法中，上述光界面膜是高分子光界面粘接膜。

[7]在上述[6]中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定方法中，上述高分子是聚氯乙烯。

[8]在上述[6]或[7]中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定方法中，在上述光界面粘接膜上以没有具有与上述棱镜和玻璃基板相同的折射率的匹配油的方式设定上述试样单元。

[9]在上述[8]中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定方法中，进行与功能性物质具有相互作用且其结果折射率变化那样的物质的化学敏化。

[10]在上述[9]中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定方法中，通过在上述试样单元上固定抗体来进行测定抗原-抗体反应的免疫敏化。

[11]在上述[5]中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定方法中，以约20牛顿的力来进行上述电极式复合型传感器单元的按压。

附图的简单的说明

图1是示出表面等离子体激元共振现象的原理的示意图。

图2是利用表面等离子体激元共振现象的免疫检测的示意图。

图3是以前的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的概要图。

图4是以前的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的检测系统的示意图。

图5是本发明的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的概要图。

图6是本发明的手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的光学系统的示意图。

图7是从复合型双传感器单元的上部示出了本发明的手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的测定点的图。

图8是本发明的手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的分割镜的结构图(其1)。

图9是本发明的手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的分割镜的结构图(其2)。

图10是示出使用本发明的手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的分割镜的一光检测器二光检测的概要的图。

图11是本发明的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的检测系统的概要图。

图12是示出表面等离子体激元共振现象检测的化学敏化的图。

图13是示出电极式SPR用复合型传感器单元的光照射面的图。

图14是示出SPR用传感器单元的位置设定导板的图。

图15是使用了光界面粘接膜的检测系统的示意图。

图16是高分子光界面粘接膜的制作方法的概要图。

图17是示出本发明的差动方式的SPR强度与共振角变化的关系的图。

图18是示出本发明中的PBS缓冲液(pH7.4)中的共振角的稳定性的图。

图19是示出单一式装置的共振角的稳定性的图。

图20是示出与本发明有关的试制的复合型传感器单元的结构的图。

图21是示出对于本发明的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的2-4二氯苯酚的浓度变化跟踪性的图。

具体实施方式

本发明通过采用复合型传感器单元，在真正的意义上将表面等离子体激元共振现象的实时检测这样的优点作为装置具体地实现了，该装置是小型的，抗外部干扰的性能强，操作极为简便。

详细地说，作为环境污染位置测定用的普遍存在的检测器应具备的条件，必须有下述的11条：

(1)高灵敏度、(2)简便操作、(3)在装置中没有可动部、(4)小型、(5)轻量、(6)能进行现场检测、(7)是便携式的、(8)廉价、(9)电池驱动、(10)可靠性高、(11)化学敏化。本发明充分地满足作为这样的普遍存在的检测器的条件。

本发明的目的在于提供任何人在任何地方都能使用的普遍存在的表面等离子体激元共振现象测定传感器，该传感器由下述部分构成：(1)光学系统，在光照射范围的薄膜上包含试样感应部分和参照感应部分，用分割镜将来自两部分的反射光分割为来自各自的部分的反射光，在此基础上在一个线性CCD线传感器上并排地使其成像；(2)检测系统，以在棱镜上被蒸镀了的薄膜上能简便地放置、支撑试样感应部分和参照感应部分的传感器单元为中心；以及(3)光界面粘接膜，在粘接性方面良好，折射率也与匹配油为同等，而且不需要在匹配油使用时不可缺少的传感器基盘与棱镜的机械的按压，代替以前的匹配油，在野外检测中容易处理。按照本发明，由于可同时检测试样和参照这两部分，故可实现不仅完成检测的实时性而且适合于普遍存在的使用的小型、简便的高灵敏度传感器。

[实施例]

以下，详细地说明本发明的实施形态。

图5是本发明的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的概要图。

在该图中，31是光源，32是由试样单元32A和参照单元32B构成的SPR检测器，33是分光反射镜，34是试样光，35是参照光，36是光检测器，37是预放大器，38是A/D变换器，39是界面，40是计算机。

本发明的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置为了打破以前方法的SPR测定装置的小型化中的结构中的极限，如图5中所示，通过使用分光反射镜33提供采用了单一光源、单一光检测器的SPR用的新的光学系统，实现了SPR测定装置的小型化[10×170×50cm(H×W×D)]和装置的轻量化。基于本发明的手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置由光学系统、检测系统、电气系统的各单元、笔记本型计算机(对应于WINDOW XP)和取入SPR信号并进行浓度变换用的计算机软件(DUAL SPRWIN)构成。

图6是本发明的手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的光学系统的示意图，图7是从复合型双传感器单元的上部示出了本发明的手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的测定点的图。

在这些图中，41是来自光源LED(波长770nm)的入射光，42是棱镜，43是高分子光界面粘接膜，44是玻璃基板，45是感应膜，45A是试样感应膜，45B是参照感应膜，d是离试样感应膜45A和参照感应膜45B的中心的距离(各自的测定点45a、45b间的距离)，在本实施例中，为了保持与全体的尺寸的均衡，该间隔定为5mm。46是传感器支撑体，47是电极式复合型双传感器单元，在其下部配置了作为测定SPR的点的试样感应膜45A和参照感应膜45B，将高分子光界面粘接膜43按压到在这些感应膜45的下面配置的玻璃基板44上，构成了测定试样和参照的SPR的传感器。48是圆柱透镜，49是平凸透镜，50是SPR反射光，51是反射镜，52是缝隙，53是由一个分割镜53A和另一个分割镜53B构成的分割镜，54是来自一个分割镜53A的反射光，55是来自另一个分割镜53B的反射光，56是将两反射光54、55投影到1条线上的线性CCD线传感器。

如上所述，用由二个镜53A、53B构成的分光反射镜53将来自试样感应膜45A的测定点45a(参照图7)的反射光和来自参照感应膜45B的测定点45b(参照图7)的反射光分成二个。即，利用二片分光反射镜53A、53B将由在双传感器单元47下部配置的试样、参照各自的感应膜45A、45B中根据试样和参照的介电常数发生的SPR产生的反射光50分割为来自试样的反射光54和来自参照的反射光55，将这些反射光54、55投影到在1条线上投影的线性CCD线传感器56上。

在本发明中，将来自单一光源的光41射到试样和参照的感应膜45A、45B上，以便连结线焦点，在试样和参照的感应膜45A、45B上使表面等离子体激元现象产生，使用分割镜53将两者中的反射光50分割为试样光和参照光，在不丧失其能量的情况下，投影到一个线性CCD线传感器56的1条线上。即，差动法的电极式复合型双传感器单元47、线焦点成像方式和反射分光反射镜是其特征。

以下示出该等离子体激元共振现象测定装置的分割镜的细节。

图8是该等离子体激元共振现象测定装置的分割镜的结构图(其1)，图9是该等离子体激元共振现象测定装置的分割镜的结构图(其2)，图10是示出使用该分割镜的一光检测器二光检测的概要的图。

为了使用二个分割镜53A、53B将来自感应膜45A和45B的反射光50投影到线性CCD线传感器56的等分的传感器区域上，必须在2个阶段中对二个镜53A、53B进行角度调整。

以下详细地说明分割镜53A和53B的配置和角度调整。

关于将反射光50分割为试样光和参照光用的分割镜53A和53B，如图10中所示，处于各自的分割镜53A、53B上的光分割点58A和58B位于Z轴57上，而且分别包含来自试样溶液固定部的测定点45a和参照感应膜的测定点45b，配置在隔开距离d的位置上。

如图8中所示，将分割镜53A和53B配置成具有角度α、β，以便以光分割点58A和58B上的Z轴57为中心，朝向线性CCD线传感器56方向对试样溶液固定部的测定点45a和参照感应膜的测定点45b中的SPR反射光50进行二分割。

再者，如图9中所示，分割镜53A和53B调整其角度为θ、γ，以便从Z轴57朝向线性CCD线传感器56的包含线状光元件的XY平面和线性CCD线传感器56的线对试样溶液固定部的测定点45a和参照感应膜的测定点45b中的SPR反射光50进行聚光。

如上所述，在2个阶段中调整了二个分割镜53A、53B的角度，以便将试样溶液固定部的测定点45a和参照感应膜的测定点45b中的反射光的间隔保持为距离d，通过作成没有从检测点到受光点的光路差的二个反射光54、55，将来自试样溶液固定部的测定点45a和参照感应膜的测定点45b的反射光50、即SPR信号像作成没有变形的相同的大小的光，在线性CCD线传感器56的线状光元件上进行等分割。其结果，可实现装置的小型化。

其次，说明本发明的手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的检测系统。

在制作手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置时，必须不仅与光学系统、而且与检测系统相一致地实现小型化。因此，为了完成本发明的目的，必须开发能以不需要送液泵等的化学传感器感觉来使用的检测系统。

图11是本发明中的手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的检测系统的概要图，图11(a)是手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的检测系统的示意图，图11(b)是图11(a)的A-A剖面图。

在这些图中，61是棱镜，62是高分子光界面粘接膜，63是传感器，64是由试样单元64A和参照单元64B构成的双传感器单元，65是传感器单元导板，66是传感器单元支撑管，67是传感器单元盖。

从该图可明白，在本发明的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的检测系统中不需要泵，也不需要传感器支承器。例如，在作为化学传感器而众所周知的产品中，有pH测定用玻璃电极。对于该传感器来说，在玻璃或塑料制的传感器单元支撑管的前端安装了作为传感器的pH响应性玻璃膜，如果与用银-氯化银构成的参照电极组合起来插入到试样中，则发生与试样的pH对应的电位差。因此，为了使本发明的SPR检测的化学敏化的概念变得明确，与以前的使用pH测定用玻璃电极测定pH的情况[图12(a)]对比，示出了检测表面等离子体激元共振现象(SPR)的情况[图12(b)]的化学敏化。

在图12(a)中，71是试样，72是用pH测定用玻璃电极73和银-氯化银参照电极74构成的圆筒状的复合型pH电极，75是测定在玻璃电极73与银-氯化银参照电极74之间发生的电位用的电位差计。复合型pH电极是其直径为12mm、长度为150mm的棒状的电极。如果这样地使检测部分化学敏化，则由于检测部与本体分离，故本体的结构变得简单，装置的小型化变得容易。在这一类检测装置中，除此以外还有溶氧计、离子浓度计等。

图12(b)是将基于本发明的化学敏化了的SPR检测的概要与作为最单纯的化学检测系统的pH测定用玻璃电极[图12(a)]对比而示出的图。

在图12(b)中，81是检测SPR信号的变化用的SPR检测器，82是经棱镜将具有一定的能量的光传递给传感器用的高分子光界面粘接膜，与棱镜密接。83是与图12(a)中的复合型pH电极相当的SPR用电极式复合型双传感器单元，应称为复合型SPR电极，其形状是直径为14mm、长度约为25mm的圆筒形。对于将测定电位或电流的棒状的传感器定为电极即ELECTRODE这样的情况来说，该传感器单元在测定SPR用的棒状的传感器这样的意义上，可作为SPR电极即SPRODE来加以定义。84是在检测时固定传感器单元用的传感器单元导板，85是试样单元，86是参照单元，85A是试样液，86B是参照液。87是形成传感器单元的基盘的厚度约0.1mm的玻璃基板(膜)，88是在玻璃基板87上蒸镀了的厚度为45mm的金薄膜，89是在该金薄膜88上以化学方式固定了的抗体等的感应膜。90是塑料制的传感器单元支撑体，91是厚度约1mm的硅片，92是传感器单元盖。

图13是示出了电极式SPR用复合型传感器单元的光照射面的图。在图13中，101是在棱镜与传感器单元的界面上在线焦点上成像了的光，104A是位于试样单元底部的试样感应膜的中心点，104B是位于参照单元底部的参照感应膜即金蒸镀膜的中心点。这些点104A与104B的距离为5mm，是恒定的。112是玻璃基板(膜)，113是位于玻璃基板112的上侧的参照感应膜，114是位于玻璃基板112的上侧的固定了抗体等的试样感应膜，115是传感器单元支撑管。

图14是示出了SPR用传感器单元的位置设定导板的图。在图14中，109是传感器单元导板，117是传感器单元盖。118A和118B是将传感器单元导板109固定在作为本体的SPR检测器上用的螺孔。119A是传感器单元导板一侧的测定位置设定引导线，119B是传感器单元一侧的测定位置设定引导线。

在本发明中，为了引起SPR，作为线焦点宽度，将100μm、长度约10mm的光射到棱镜上。因而，引起试样感应膜和参照感应膜的SPR用的反应点的试样感应膜和参照感应膜的各自的中心点保持该距离d＝5mm的间隔而且定位于线焦点上，在使传感器单元导板一侧的测定位置设定引导线119A与线焦点上相一致后，用螺孔118A和118B固定了本体与传感器单元导板109。螺孔118A和118B起到传感器单元导板109与本体的固定和检测SPR用的定位这二个作用，其孔径被设计成具有自由度。

其次，说明高分子光界面粘接膜。

以前，基本上在棱镜上直接蒸镀成为传感器的基座的金蒸镀膜。在该方法中，为了降低检测时的运行成本，通常在显微镜观察中使用的盖玻璃上蒸镀金，将其作为传感器基盘。在这样的测定方式中，为了取得棱镜与作为传感器基盘的玻璃基板之间的光匹配性，必须涂敷具有与棱镜和玻璃基板为同一的折射率的匹配油。此外，由于表面等离子体激元共振现象是在金表面小于等于100nm的区域中引起的现象，故经油均匀地以机械方式按压液流单元、玻璃基板和棱镜，必须一边保持平滑性一边测定。但是，这样的方法不符合野外检测。因此，在本发明中新开发了简单地固定传感器单元以取得光匹配性用的高分子光界面粘接膜。

关于不使用油的光界面粘接膜，已有本发明者的报告。但是，该方法在膜的再现性、透明性、粘接性方面存在难点。本发明的高分子光界面粘接膜作为改良了本发明者先前提出的膜的膜来定位。

为了将高分子膜作为代替匹配油的光界面粘接膜来使用，必须考虑下述条件等：(1)无色透明，(2)粘接性大，(3)折射率与匹配油相同或与匹配油接近，(4)在分析化学方面与匹配油比较SPR信号绝对地相等或相对地相对应。为了满足这些条件，首先研究了最初满足上述条件用的高分子膜的制作方法。作为高分子材料，使用容易得到的聚氯乙烯(PVC：聚合度700)，仿效通常的PVC抛光膜的操作，开发了新的光界面粘接膜。

图15是使用了该高分子光界面粘接膜的检测系统的示意图。

在该图中，121是棱镜，122是高分子光界面粘接膜，123是玻璃膜(基板)，124是金蒸镀膜，125是试样感应膜，126是试样溶液。如该图中所示，谋求了光界面的固体膜化。

图16是高分子光界面粘接膜的制作方法的概要图，以下一边参照该图，一边示出基本的操作。

用四氢呋喃(THF)溶解PVC粉末，在添加了苯二甲酸-2-乙基己酸(DOP)和磷酸三甲酚酯(TCP)作为可塑剂后，使用玻璃培养皿进行浇铸，使用能进行温度控制的康宁制板干燥机，通过在120℃下使其进行2小时的加热干燥，能以良好的再现性制成无色透明的膜，这一点是明白的。其次，研究了干燥温度的影响。其结果，作为SPR用的膜，干燥温度低是较好的，实验的结果，在80℃下制作了的膜在粘接和脱离性能方面用于SPR是良好的。

关于该研究结果，对于PVC具有高的亲和性、减弱相互作用、结果起到使熔点下降的作用的可塑剂通过将干燥温度控制为80℃，可认为提高了PVC的分子间的滑移，其结果呈现了橡胶弹性和粘接性。另一方面，因可塑剂和温度的影响，PVC从分子间力释放，分子间的滑移变得良好和柔软，可认为从结晶转移为无色透明的玻璃状膜。

其次，制作可塑剂和PVC的组成不同的各种各样的PVC膜，测定了折射率。在折射率测定中使用了ATAGO公司制的阿贝折射计。其结果，对于PVC为0.2g、DOP和TCP的量分别为0.5g的组成的膜显示出折射率1.5211，由于其折射率最接近于匹配油的折射率1.5150，故新采用该组成的膜作为光界面粘接膜。预先使该膜与传感器单元的前端或棱镜密接了后，与传感器单元的引导线相一致地装载到传感器单元的圆筒状的座中，用食指以约20牛顿(N)的力将传感器单元按压到棱镜上，可得到最佳的SPR信号。

以上关于构成本发明的基本点的光学系统、检测系统、高分子光界面粘接膜叙述了其细节，但装入了这些发明的手掌大小的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置具有以下那样的规格。

(1)装置

原理：表面等离子体激元共振现象(SPR)

差动方式：分割镜、一受光元件

SPR检测配置：Krechmann配置

测定范围：65～75°

电源：交直两用(100V或9V电池)

最大连续时间：10小时

尺寸：170×100×50mm

本体重量：770g

(2)光学系统

光源：点光源型LED(波长770nm，半值宽度50nm)

棱镜材质：BK7

偏振光滤波器：消光比0.00071

受光元件：2048像素CCD线传感器

金基盘尺寸：14mm见方以内

光界面：粘接性PVC膜

(3)检测系统

传感器单元：复合型传感器单元

液流单元：流量1～100μl/分

试样尺寸：大于等于1μl

(4)性能

共振角稳定性

单一线：0.0002°

差动线：0.0004°

其次，说明利用本发明试制的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的实施例。

根据本发明，试制了检测差动方式表面等离子体激元共振现象用的光学系统、复合型传感器单元和PVC光界面粘接膜，作为差动式表面等离子体激元共振现象测定装置进行了系统化，进行了装置的性能评价。

1.SPR强度与共振角变化的关系

图17是示出本发明的差动方式的SPR强度与共振角变化的关系的图。图17(a)是示出了在复合型传感器单元的试样单元A和参照单元B中放入了pH7.4缓冲液的空白液中的SPR曲线的图。因为在空白液中SPR强度在试样单元A和参照单元B中是相同的，故SPR重叠了。图17(b)是示出了参照单元B为原有状态、在pH7.4缓冲液中使试样单元A变化为0.1mol/l浓度的葡萄糖的情况的SPR曲线的变化的图。可知共振角随葡萄糖的浓度的变化而变化了。明白了通过取得该试样与参照的共振角的差，可制作差动式表面等离子体激元共振现象测定装置。观察到这样的SPR曲线的变化，可认为显示了复合型传感器单元的2点中的SPR现象的差被分割镜正确地进行了二分割。

2.本发明的共振角的稳定性

图18是示出本发明中的PBS缓冲液(pH7.4)中的共振角的稳定性的图。图18(b)示出了表示参照单元的共振角的变化的单一线[B]，图18(A)示出了表示试样单元和参照单元的共振角的变化的差的差动线[A-B]。其结果，本发明的共振角度的稳定性在单一线中是0.0002°，在差动线中是0.0004°。另一方面，基于同样的原理的用单一方式表面等离子体激元共振现象测定装置得到的稳定性，如图19中所示，是0.001°，本发明的差动方式与单一方式相比，可明白角度分辨率提高了5倍。差动线的角度稳定性是0.0004°，与单一线相比增大了，但可认为是因取试样单元A和参照单元B的差引起的负的离散的影响。本发明的光学系统使用了与单一方式相同的相同的2048像素CCD线传感器。在差动方式中，为了利用分割镜对来自传感器单元的反射光进行二分割，使实用像素数从900降低为约一半的500。其结果，为了考虑单一线的分辨率是否提高了5倍，调整分割镜将实用像素数降低为250试试。在表1中示出其结果。

[表1]

从该表1可明白，如预想那样，单一线的共振角的稳定性为0.00004°，进而提高了5倍分辨率。根据同样的原因，差动线的共振角的稳定性为0.00008°。如上所述，得到了用差动式表面等离子体激元共振现象测定装置得到的共振角的分辨率与实用像素数成反比例这样的新的见解。

3.对于免疫检测的应用

为了明白基于本发明的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的免疫检测的可能性，试制了复合型传感器单元，研究了作为二恶英类似物已知的2-4二氯苯酚的SPR检测。

在图20中示出试制了的复合型传感器单元的结构。如该图中所示，具有本体φ14mm、高度20mm的尺寸的复合型传感器单元130由蒸镀了45nm的厚度的金膜136的玻璃基板135、环氧树脂制的支撑管134和φ16mm的传感器单元盖131构成。试样单元132和参照单元133的内径定为φ3.5mm，两者的中心间的距离定为5mm。在该复合型传感器单元130的试样单元132上按照常规方法固定了2-4二氯苯酚抗体，作成了2-4二氯苯酚复合型免疫传感器。准备4个2-4二氯苯酚复合型免疫传感器，在参照单元133中注入了PBS缓冲液(pH7.4)作为参照液。在试样单元132中注入分别用PBS缓冲液调整了浓度的10、25、50、100ppm的2-4二氯苯酚溶液。关于定量操作，通过传感器导板使复合型传感器单元慢慢地落在预先固定在测定装置本体上的PVC光界面粘接膜上，加上约20N的力，用食指按压，用CCD受光元件检测了因在棱镜上成像了的10mm的线焦点上在试样单元132和参照单元133的SPR感应面的1点上产生的SPR而减少的试样和参照的反射光。

在图21中示出了这样得到了的测量线。从该图可明白，与在传感器单元间有固体差无关，在2-4二氯苯酚溶液的浓度从10至100ppm的浓度区域中，可得到良好的测量线，其重相关系数为0.973。根据这些结果可知，基于本发明的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置通过在复合型传感器单元的试样单元上固定抗体，在不标识抗体的情况下，可简单地实时地测定抗原-抗体反应。再有，这里叙述了SPR法的免疫敏化，但本发明在SPR检测的化学敏化这一点上具有通用性，只要是与功能性物质有相互作用且其结果折射率变化那样的物质，当然可全部实现化学敏化。

以上示出了本发明中的实施例。本发明对于以前在实验室中其用途被限定为研究用的SPR检测，

(1)通过创建光学系统，实现了小型化、差动化、高分辨率化，

(2)为了谋求定量操作的简便，研究出高分子光界面粘接膜与复合型传感器单元，作为廉价的、任何人在任何地方可轻松地操作的普遍存在的便携式的小型装置，可认为在化学敏化方面有意义。

现在，作为不知不觉地来到的化学物质污染，大家对因二恶英等的环境激素或清醒剂、麻醉药等的低分子有机化合物引起的社会的影响很忧虑。但是，关于上述有害的有机化合物，由于测定用的装置是高价的，而且操作困难，故科学的信息缺乏，对在现场任何人在任何地方可简单地操作的能得到多方面的信息的携带用装置的要求很高。但是，以前，作为利用传感器简便地测定化学物质的传感器浸渍型手掌大小的装置，测量对象被限定于pH、DO(溶氧)、某种离子等的无机物，不存在有机物用的简易测定装置。本发明通过提供组合了固定识别物质的试样感应膜和参照感应膜的复合型传感器单元这样的概念，可认为打开了通向对于有机物的传感器-推进式新的SPR简易检测法(复合型传感器单元法：Sprodemetry)的道路。但是，环境激素等低分子有机化合物的环境中的浓度极小，通常是ppt(pg/mt)至ppb(ng/ml)的数量级。

另一方面，对于分子量为200左右的低分子有机化合物的SPR法的免疫检测中的直接检测中的检测灵敏度是约100ng/l。一般在2-4二氯苯酚(分子量：175)那样的低分子有机化合物的免疫检测的高灵敏度化中，大多使用了添加了抗体和抗原与抗体固定化传感器竟合的竞合法。该方法的灵敏度约为5ppd。但是，在这样的方法中，增加一个定量操作，由于损害作为SPR法的特色的实时检测的优点，故是不理想的。但是，SPR法的绝对灵敏度不足可利用能直接测定的固相抽出来补充。对于固相抽出法来说，由于其通用性和可简单地进行1000倍浓缩，故作为补充SPR法的绝对灵敏度不足的手段是有效的。

表2是为了知道固相抽出法的可能性而研究了对于2-4二氯苯酚的125倍浓缩的结果。

[表2]

2-4二氯苯酚原水(ppb)	浓缩结果(ppm)	浓缩倍率	浓缩误差(％)
				10	11.67	117	-6
30	31.04	103	-18
				50	61.25	123	-2

抽出立柱使用了IST公司的二苯乙烯系列立柱、ENV₊(固相重量200mg，储备器容量6ml)。浓缩条件是，试样1L(pH2)、流量60ml/min、溶出条件0.1％甲酸/50％甲醇8ml。从该表2可明白，虽然有抽出过程中的损耗，但可明白将ppb数量级的2-4二氯苯酚以平均-8.7％的浓缩误差可靠地浓缩为ppm数量级。即使在目前，通过组合实时地研究了的结果与固相抽出，可以说使用本发明的测定装置能进行ppb数量级的2-4二氯苯酚的定量。由于在传感器界面100nm的区域中引起SPR，故在定量中使用的试样约1μl是充分的。因而，有效地利用该SPR的优点，通过分析用试样进行得到1μl用的抽出立柱的微尺寸化，可进一步提高浓缩效率。在该情况下，可认为在1L的原水中可进行1ppt的2-4二氯苯酚的定量。

以上，叙述了本发明的实施例。本发明的差动方式表面等离子体激元共振现象测定方法既具有手掌大小的尺寸作为SPR检测用，又具有与作为实验室用被限定了使用的以前的装置同等或其以上的基本性能。此外，也具备以前的装置没有的在任何地方、任何人都能使用的携带性和简便性。本发明在社会上具体地体现时，在与有机物有关的环境、分析化学、医药、安全、化学产业、研究等的各自的领域中，利用基于本发明的差动方式的等离子体激元共振现象测定装置，可进行普遍存在的探索，产生多个有力的化学信息，而且根据这些信息，在各领域中可进行适当的判断，作为结果，本发明对人类社会的改善及进步确实有贡献。

最后概括本发明的效果。

1.光学系统

本发明的光学系统的特征如下。在以前的类型的光学系统中，测定了廉价上的取样芯片的1点，但在本发明中，在朝向光检测器入射包含SPR信号的来自棱镜上的2点的反射光时，通过利用放置在其跟前的2个分割镜在光检测器的2个位置上分别分开地投影，可测定棱镜上的2点。所得到的SPR信号的理论分辨率在使用了具有与以前相同的元件的线性CCD元件的情况下为一半，但由于在因以前的计算机运算得到的高分辨率峰检测中必要的数据点数是充分的，故可认为没有角度分辨率方面的问题。

另一方面，在以前的光学系统的原有状态下，在准备了2个线性CCD传感器的情况下，作为电子装置，必须有2台预放大器、2台A/D变换器，成本也好、尺寸也好，都不得不上升。因而，本发明的光学系统的效果在以下叙述的各项目中是明白的。

(1)差动化和小型化

有效地利用单一的线性CCD传感器的结构，作为使表面等离子体激元共振现象测定装置实现差动化和小型化用的新的光学系统。可看到其意义。事实上在试制的装置中，其大小和尺寸为170×100×50mm(W×H×D)，实现了770g。此外，本发明的光学系统通过将分割镜改变为反射镜，即使作成以前同样的单性能光学系统，也能利用。

(2)温度补偿

在以前类型的样品只是1点的测定中，由于SPR信号在原理上测定了样品的折射率(此外是介电常数)，故存在因温度引起的漂移。关于补偿该漂移的手段，另外设置具有高分辨率的半导体温度传感器等作为温度检测用，必须从所得到的温度数据利用运算来校正SPR信号数据。在作为生物传感器被使用于抗原-抗体反应的情况下，SPR信号的变化量极小。因此，在差动式SPR中，通过在同一样品芯片上的2点的测定位置上准备1点样品溶液、1点温度系数大的样品作为温度补偿用，可进行该温度传感器的代替目的中的使用。此外，除了上述外，在进行SPR信号的温度补偿的情况下，必须有与其温度特性匹配了的温度传感器，但在本发明中，通过在同一传感器上的2点的测定位置上分别准备试样溶液、与样品为同一的溶液组成且不包含分析对象的参照溶液作为温度补偿用，在同一组成溶液中实时地补偿折射率和温度变化，可检测抗原抗体反应本来的SPR信号。

(3)SPR实时检测

在同一传感器上的试样单元和参照单元的2点上准备试样液、与试样相同的溶液组成而不包含分析对象的参照液，通过同时测定该2点，常时地测定SPR信号的反应前零点，同时检测该零点和试样检测时的SPR信号，通过求出其差，可实时地检测与分析对象的反应后的SPR信号。此外，在同一传感器上的试样单元中准备试样液，在参照单元2点的测定位置上准备与试样相同的溶液组成而包含已知的浓度的分析对象的参照液，通过同时测定该2点，常时地测定作为反应量基准的参照液的SPR信号，在1个检测器上同时观察因该参照液引起的SPR信号和因试样液引起的SPR信号的差，由于可实时地观察与分析对象的大小比较，故也可进行筛选的导通关断警报的利用。

(4)多点检测

在详细地叙述本发明的细节时，以经棱镜和PVC光界面粘接膜利用分割镜将SPR复合型传感器单元的5mm间隔的2点中的SPR信号分成试样部和参照部中的SPR信号在一个光检测器上分开地测定的2点差动方式为中心进行了说明，但也可进一步缩短测定点的间隔，或通过使传感器为芯片化或相反地通过在某种程度上增大传感器或棱镜，用基本上相同的光学系统并使用3、4、5、…n分割镜，在同一检测器上对3、4、5、…n点的测定点进行多点SPR检测。

2.检测系统

(1)复合型传感器单元(SProde)

复合型传感器单元进一步发展了以前的表面等离子体激元检测的可能性，实现了SPR检测的化学敏化。一般来说，将pH测定用玻璃电极在用棒状的传感器测定在有选择地响应氢离子浓度的玻璃膜的界面上产生的电化学的现象的这样的意义上称为pH electrode。在本发明中提出的SPR用复合型传感器单元用与pH电极同样的棒状的传感器测定作为在与测定对象有选择地响应的感应膜界面上产生的光的变化的表面等离子体激元共振现象。因而，基于本发明的复合型传感器单元可作为将基于SPR的光定为检测原理的新的化学传感器、即SProde来定义，诞生了化学传感器领域中的新领域。

如上所述，利用本发明的SPR检测的化学敏化，使以前被限于研究用的表面等离子体激元检测更简便，作为任何人在任何时候、任何地方都能使用的现场用的野外装置，预期有新的展开。

关于检测表面等离子体激元共振现象用的以前的方法，经光匹配性油在传感器上使用单元支承器以机械的方式与液流单元密接之后，首先在最初用泵将参照液送到液流单元中，存储此时产生的SPR的光强度，其次，对于试样进行同样的操作，使SPR信号的差与测定对象成分相对应。但是，在进行小型化、野外装置化时，在这样的方法中，由于为了SPR的检测必须有以机械的方式按压对试样进行送液用的高价的泵和液流单元用的单元支承器，故在检测系统这边留下了下述应解决的问题：在小型化和检测操作的简便化方面存在极限；在参照液和试样液的测定中存在时间差，真正的意义上不是实时检测；为了实现差动化至少必须有2个流路，在结构方面在空间中存在极限等。

在本发明中，利用复合型传感器单元和高分子光界面粘接膜的方案解决了以上叙述的以前的方法基于的问题。根据本发明，由于使用LED光源(波长770nm)，将作为引起SPR用的能量的可视光线射到复合型传感器单元上的试样感应膜和参照感应膜上作为线焦点，同时测定在试样感应膜和参照感应膜的1点中同时引起的SPR信号，故试样和参照的SPR信号的相对值在真正的意义上成为实时的。此外，按照本发明，在应检测的试样多的情况下，通过在参照单元中预先放入基准液，导通关断/筛选的应用也变得容易。

(2)感知中的实时检测

作为以前的简易免疫法，一般是作为伊丽莎白(ELISA)法已知的酶免疫法。该方法因下述的原因而不是实时的：将抗原-抗体反应引导到酶的系统中进行定量；为了消除物理的非特异的吸附的影响，必须进行B/F分离。在这样的方法中，在定量操作中很费时间，在现场、野外检测中是不适当的。另一方面，SPR检测在原理上是实时检测。但是，在使用液流单元的检测中，在进行了空白液的测定后进行试样的测定，由于取该信号的差，故严格地说，不是实时的。在为了试样或空白液的对传感器的导入而不使用泵的本发明的复合型传感器单元方式中，由于在试样单元和参照单元的线焦点上的一定间隔的一点上引起SPR，故在CCD线传感器上检测的反射光没有时间差而进行实时检测。

(3)SPR免疫检测的可靠性

以前的伊丽莎白(ELISA)法如上述(2)中叙述了的那样，为了得到简易免疫反应的信息，必须进行B/F分离。在本发明的复合型传感器单元方式中，由于同样地测定在试样单元和参照单元中引起的SPR，故通过在试样单元中同时检测基于免疫反应的信号、非特异的信号、主体成分的信号，在参照单元中同时检测非特异的信号、主体成分的信号，在不进行B/F分离操作的情况下，可有选择地进行基于免疫反应的信号测定。

3.高分子光界面粘接膜

在以前的方法中，为了取得棱镜与传感器间的光匹配性，每当开始测定前在棱镜表面上涂敷基于与棱镜和我传感器基盘的玻璃基板相同的折射率的匹配油，在其上放置由玻璃基板构成的传感器，而且为了谋求传感器与棱镜的密接性，必须以机械的方式按压传感器支承器。此外，由于匹配油中具有毒性，故在其使用中必须细心的注意。因而，这样的匹配油的使用在用于野外用途的装置中是不适当的。在本发明中，如果最初预先在棱镜上固定了PVC界面粘接膜，则以后只用食指将复合型传感器单元按压到界面粘接膜上即可。由于在该膜中具有粘接性，故不需要传感器支承器。此外，由于该膜的溶剂利用PVC进行了固体化，故与油相比，安全性高得多。本发明的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置通过采用高分子光界面粘接膜，实现进一步的小型化，定量操作变得更安全、简便。

以上叙述了本发明中的主要的效果，但由于本发明的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置通过采用复合型传感器单元，在真正的意义上具体地将SPR检测的实时检测这样的优点作为装置来体现，故其体积小，抗外部干扰的性能强，操作极为简便。

再有，本发明不限定于上述实施例，根据本发明的要旨可进行各种各样的变形，不从本发明的范围排除这些变形。

产业上利用的可能性

本发明的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置及其测定方法作为用于手掌大小的、检测环境污染低分子有机物用的普遍存在的野外装置是合适的。

Claims (11)

1.一种差动式表面等离子体激元共振现象测定装置，其特征在于，具备：

(a)入射光的入射角在共振角前后的角度范围内的入射光学系统；

(b)试样设置装置，被配置成在一束入射光的照射范围内同时包含在棱镜上蒸镀了的薄膜上的试样溶液固定部和参照溶液固定部；

(c)投影光学系统，分别分离来自上述试样溶液固定部和参照溶液固定部的反射光，并改变这些反射光的方向以投影到1条线上；以及

(d)线性CCD传感器，用1条线上的CCD接受上述反射光。

2.如权利要求1中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置，其特征在于：

上述投影光学系统具备分别分离来自上述试样溶液固定部和参照溶液固定部的反射光，并改变这些反射光的方向以投影到1条线上的多个反射镜。

3.如权利要求2中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置，其特征在于：

上述多个反射镜具备以第1角度反射来自上述试样溶液固定部的反射光的第1反射镜和以第2角度反射来自上述参照溶液固定部的反射光的第2反射镜。

4.如权利要求1中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定装置，其特征在于：

在上述棱镜上设有折射率与该棱镜匹配的具有粘接力的光界面膜。

5.一种差动式表面等离子体激元共振现象测定方法，其特征在于：

使来自光源的具有一定的波长的光射到由棱镜和玻璃基板构成的传感器上以便连结线焦点，一边使在该线焦点上保持一定间隔配置了的试样单元和参照单元的感应部的中心间隔保持为相同，一边使用角度互不相同的分光反射镜使强度因在上述试样单元和参照单元的感应部中产生了的表面等离子体激元共振现象而减少了的反射光反射，将试样光和参照光分割为2个光路，使用在一个CCD线传感器的不同的二个区域中检测的光学系统，通过在上述棱镜上将同时具有与试样部和参照部对应的感应膜的电极式复合型传感器单元按压到其折射率与该棱镜匹配的具有粘接力的光界面膜上，保持上述传感器、上述光界面膜和棱镜间的光匹配性以测定在上述试样单元和参照单元中产生的表面等离子体激元共振现象。

6.如权利要求5中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定方法，其特征在于：

上述光界面膜是高分子光界面粘接膜。

7.如权利要求6中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定方法，其特征在于：

上述高分子是聚氯乙烯。

8.如权利要求6或7中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定方法，其特征在于：

在上述光界面粘接膜上以没有具有与上述棱镜和玻璃基板相同的折射率的匹配油的方式来设定上述试样单元。

9.如权利要求8中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定方法，其特征在于：

进行与功能性物质具有相互作用且其结果折射率变化那样的物质的化学敏化。

10.如权利要求9中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定方法，其特征在于：

通过在上述试样单元上固定抗体来进行测定抗原-抗体反应的免疫敏化。

11.如权利要求5中所述的差动式表面等离子体激元共振现象测定方法，其特征在于：

以约20牛顿的力来进行上述电极式复合型传感器单元的按压。

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