JP2001272330A - Ｓｐｒセンサセル及びこれを用いた免疫反応測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 抗体の固定及び検体の保持が容易で、製造が
簡易なＳＰＲセンサセルを提供すること。 【解決手段】 表面にＳＰＲセンサ部１５が形成され所
定の光源からの光を透過させる板状の導波路７と、この
導波路７の一方の表面に接合される板状の上板５とを備
え、上板５における導波路７のＳＰＲセンサ部１５に対
応する位置に所定の貫通口１３を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、免疫反応測定装置
に係り、特に、いわゆる表面プラズモン共鳴（Surface
Plasmon Resonance 、以下「ＳＰＲ」と略す）現象を利
用したＳＰＲセンサセル及びこれを用いた免疫反応測定
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、生物化学分析の分野におい
て、検体中の極めて微量なタンパク質を検出する方法と
して、免疫法(immunoassay )が一般的に多く使われてい
る。この免疫法は、いわゆる抗原（検出しようとするタ
ンパク質）と抗体（抗原を用いて作られた抗体）との特
異的な免疫反応により、検体内の所定の抗原濃度を定量
するものである。この免疫法は、複数種類の抗原が混在
する検体であっても、検出しようとする抗原を単離する
ことなく測定することができる。この点が、化学的測定
法あるいは物理的測定法と異なる。

【０００３】また、免疫法の中には、下記のような種々
の手法がある。

【０００４】radio immunoassay ：ＲＩＡ法（ラジオ
イムノアッセイ） enzyme immunoassay：ＥＩＡ法（酵素免疫法） fluoro immunoassay：ＦＩＡ法（蛍光免疫法）

【０００５】ＲＩＡ法は、アイソトープを用いる必要が
あるため、最近ではあまり使われていない。また、ＥＩ
Ａ法は、簡易に免疫反応を測定できるため現在広く使わ
れている。更に、ＦＩＡ法は、高感度、高精度な測定法
という位置づけである。ＥＩＡ法のうち、抗体測定のた
めに固相を用いる方法を、特にＥＬＩＳＡ(enzymelinke
d immunosorbent assay)法と呼び、更にＥＬＩＳＡには
以下の２つの手法がある。

【０００６】 ａ．間接法 ：固相に抗原を用いる方法 ｂ．抗体捕獲法：固相に抗ＩｇＭ抗体を用いる方法

【０００７】上記ＥＬＩＳＡ法は、特定の病原体に対す
る抗体の定量、アレルゲン（allergen）に対する抗体の
定量、およびモノクローナル抗体のスクリーニングに使
われている。ＥＬＩＳＡ法に用いられる測定キットは、
一般的には９６個の凹部が形成されたマイクロプレート
を用い、このマイクロプレート上で免疫反応測定が行わ
れる。従って、大量の検体を同時に測定することがで
き、近年、多くの自動化された免疫反応測定装置が市場
に出回っている。

【０００８】ＥＬＩＳＡ法用の測定キットとしては、多
くの試薬メーカから種々の試薬が提供されている。例え
ば、ｔＰＡがあるが、これは血液中の血液凝固および血
栓に関わるフィブリンを溶かす方向に間接的に働く酵素
である。また、ＰＡＩ_１は、ｔＰＡを抑制し、血液凝
固や血栓を造る方向に働く酵素である。

【０００９】ところで、免疫反応測定装置に用いられる
センサとして、いわゆるＳＰＲセンサが知られている。
このＳＰＲセンサとは、表面プラズモン共鳴現象を用い
たセンサであり、以下の原理で測定される。即ち、５０
ｎｍ程度の厚さを有する金属薄膜（金若しくは銀等）を
高屈折率のプリズムの底面に蒸着する。そして、プリズ
ム側から金属薄膜に向けて臨界角以上の角度で所定の光
を入射させる。金属薄膜は、５０ｎｍ程度では半透明で
あるので、プリズム側から入射した光は金属薄膜を透過
して、プリズムと反対側の金属薄膜の表面に到達し、プ
リズムと反対側の金属薄膜の表面にエバネッセント場を
発生する。

【００１０】光の入射角を調整することにより、エバネ
ッセント場の波数と表面プラズモン共鳴の波数を一致さ
せて、金属薄膜の表面に表面プラズモン共鳴を励起でき
る。この場合、表面プラズモン共鳴の波数は、金属薄膜
の誘電率と金属薄膜から見てプリズムと反対側の表面に
固定された検体との屈折率に依存している。従って、検
体の屈折率及び誘電率を調べることができる。このよう
に、光学系と検体とが金属薄膜を境にして相互に反対側
に位置していることにより、センサとして構築しやす
い。

【００１１】上記原理を応用して、光ファイバを用いた
免疫反応測定装置用のＳＰＲセンサが開発されている(B
IACORE社製 商品名：BIACORE Probe)。この光ファイバ
を用いたＳＰＲセンサでは、先ず、光ファイバの先端部
外周面のクラッド(clad)が除去され、光ファイバの先端
の端面をきれいにカットするか若しくは磨いた上で、こ
の端面に銀がコーティングされる。また、この光ファイ
バの先端部外周面に金属薄膜（金若しくは銀等）がコー
ティングされる。さらに、光ファイバの先端部外周面の
金属薄膜を誘電体膜で覆い、この誘電体膜上に免疫反応
測定に用いる抗体が固定される。また、光ファイバの他
端部側には所定の光源が配設されており、光ファイバ内
に光を導入できるようになっている。

【００１２】このように構成されたＳＰＲセンサの免疫
反応測定手法について説明する。先ず、光ファイバ内に
導入された光は、光ファイバの先端部で特定の波長の光
が表面プラズモン共鳴を励起する。この表面プラズモン
共鳴を励起する光の波長は、誘電体膜と抗体の屈折率に
よって変化する。表面プラズモン共鳴を生じさせた波長
の光の強度は減衰する。このため、免疫反応前に最も減
衰する光の波長と免疫反応後に最も減衰する光の波長と
を比較することにより、免疫反応を測定することができ
る。また、光ファイバを用いたものの他、プリズムを用
いたＳＰＲセンサも開発されている。

【００１３】また、ＳＰＲセンサの中には、図１２に示
すように、上板１０５（屈折率：ｎ１）、導波路１０７
（屈折率：ｎ２）、下板１０９（屈折率：ｎ３）の三つ
の部分で構成されているものがある。そして、ＳＰＲセ
ンサセル１０３内で光を高効率に全反射させるために、
それぞれの部分の屈折率には以下の数式（１）か数式
（２）の何れかの関係が必要である。

【００１４】ｎ２＞ｎ１かつｎ２＞ｎ３・・・（１） ｎ２＞ｎ１＝ｎ３・・・・・・・（２）

【００１５】ここで、ＳＰＲセンサセル１０３の材質
は、ガラス材料（石英、ＢＫ７等）やプラスチック材料
等が挙げられる。そして、上板の下面、導波路の上下両
面及び端面（光入出射面）、下板の上面は研摩処理が施
されている。研摩された面でそれぞれが接着され、ＳＰ
Ｒセンサセル１０３が構成される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
従来例には以下のような不都合があった。即ち、光ファ
イバでＳＰＲセンサを構成する場合には、その光ファイ
バの導波路の先端部外周面に、金属薄膜（例えばＡｕを
蒸着）を形成する必要がある。しかし、光ファイバ自体
は微細なものであるため、適切に金属薄膜を形成するこ
とができない、という不都合を生じていた。

【００１７】また、実際に免疫反応測定を行う場合に
は、金属薄膜の表面に抗体を固定する必要があるが、上
記したように、光ファイバの導波路の先端部は微細で且
つ円筒形であるため、抗体を固定するのが困難である、
という不都合を生じていた。

【００１８】また、上板・導波路・下板の3枚で構成さ
れたＳＰＲセンサセルの場合には、それぞれの接着面を
研磨するために、作製工程数が多くなり、ディスポーザ
ブルであるＳＰＲセンサセルが高価になってしまう、と
いう不都合があった。

【００１９】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に抗体の固定及び検体の保持が容易で、製
造が簡易なＳＰＲセンサセルを提供することを、その目
的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、表面にＳＰＲセンサ部が形成され
所定の光源からの光を透過させる板状の導波路と、この
導波路の一方の表面に接合される板状の上板とを備え、
上板における導波路のＳＰＲセンサ部に対応する位置に
所定の貫通口を形成する、という構成を採っている。以
上のように構成されたＳＰＲセンサセルでは、導波路と
上板の貫通口によって形成される検体貯留部に検体が貯
留される。そして、ＳＰＲセンサ部で免疫反応が生じ
る。しかる後、導波路内に光が入射されてＳＰＲセンサ
部で表面プラズモン共鳴が生じる。このとき、導波路に
入射された光は導波路の上面（上板との境界面）と下面
との間を全反射しつつ進行し、最後に導波路の出射面か
ら出射される。

【００２１】また本発明では、ＳＰＲセンサセルを用い
た免疫反応測定装置において、ＳＰＲセンサセルの固定
に吸引ポンプを使用するという構成を採っている。この
ような構成を採る場合には、ＳＰＲセンサセルをＳＰＲ
センサセル固定台の下から吸引ポンプで吸引することに
より、吸引力でＳＰＲセンサセルを確実に固定すること
ができる。これと同時に、ＳＰＲセンサセルの周辺の塵
や埃を除去することもできる。また、ＳＰＲセンサセル
固定台に磁石板を固定し、ＳＰＲセンサセルの上にも磁
石板を配設することで、両磁石板の間に磁力が発生し、
ＳＰＲセンサセルが固定される。

【００２２】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］本発明の第１
の実施形態を図１から図９に基づいて説明する。

【００２３】［ＳＰＲセンサセルの全体概要］図１は、
本実施形態に係るＳＰＲセンサセル３の斜視図を示す。
特に、図１（Ａ）はＳＰＲセンサセル３の全体を示し、
図１（Ｂ）は上板５を示し、更に図１（Ｃ）は導波路７
を示す。本実施形態のＳＰＲセンサセル３は、板状の導
波路７を用いたものである。より詳しくは、ＳＰＲセン
サセル３は、光を伝達させる導波路７と、この導波路７
の一方の面（本実施形態では上面）に配設される上板５
とからなる。

【００２４】［導波路の構成］本実施形態のＳＰＲセン
サセル３に用いられる導波路７は、ガラス若しくはプラ
スチックから構成されている。この導波路７は、透明な
材料から構成されているものであり、所定の端面（入射
面９）から入射した光が内部で全反射を繰り返して他端
面（出射面１１）から出射されるようになっている。こ
の導波路７は、平面矩形の板状の形状をしており、長手
方向の一端面が入射面となっており他端面が出射面とな
っている。

【００２５】導波路７の表面のうち、上板５と接する側
の面（本実施形態では上面）及びその反対の面（本実施
形態では下面）は、共に表面が平滑に研磨されている。
これは、導波路７内に入射した光がこれら各面で適切に
反射できるようにするためである。また、光の入射面９
及び出射面１１も同様に研磨され平滑に処理されてい
る。これは、図示しない光源からの光を適切に導波路７
内に入射させ、更に、導波路７内を通過した光を適切に
分光器等の光検出手段（図示略）に向かって出射させる
ためである。

【００２６】一方、導波路７の側面は、必ずしも研磨さ
れている必要はない。この側面で光が反射することは少
ないからである。逆に、光遮蔽用表面処理を施すのが望
ましい。なぜなら、免疫反応に用いる光以外の余分な光
が導波路７内に入射するのを防止できるからである。具
体的には、曇りガラス状の加工を施したり、アルミコー
ティング、黒色塗料を塗装する等が考えられる。但し、
光の入射を抑制できるものであれば、これらの加工に限
定されるものではない。

【００２７】［上板］次に、上板５について説明する。
上板５も導波路７と同様にガラスやプラスチックから構
成されている。但し、光を透過させる必要はないので導
波路７のように透明である必要はない。ここで、上板５
と導波路７との屈折率の関係について説明する。本実施
形態のＳＰＲセンサセル３を用いて免疫反応測定を行う
場合には、光を導波路７内で全反射させる必要がある。
このため、上板５の屈折率をｎ１とし、導波路７の屈折
率をｎ２とした場合には、ｎ２＞ｎ１という条件を満た
す必要がある。本実施形態の導波路７及び上板５は当然
この条件を満足している。

【００２８】また、上板５の表面のうち上記した導波路
７と対向する面（図１では下面）は、研磨加工が施され
ている。この研磨加工は、導波路７との境界線で導波路
７内を通過する光が適切に全反射できるようにするため
である。一方、上板５の他の面（上面及び前後左右各側
面）は、光遮蔽用表面処理を施すようにしてもよい。こ
れも、免疫反応測定に使用する光源からの光以外の余分
な光の入射を抑制するためである。

【００２９】また、上板５の略中央部には所定の貫通口
１３が形成されている。より詳しくは、上板５の上面か
ら、導波路７の上面に至るまで矩形の貫通口１３が形成
されている。従って、この貫通口１３に向かって導波路
７の表面の一部が外部に露出した状態となっている。そ
して、導波路７の表面における当該貫通口１３に対応す
る部分には、後述するように金属薄膜が形成されてＳＰ
Ｒセンサ部１５となっている。

【００３０】ここで、貫通口１３を上板５に形成する手
法としては、一枚の板状の上板５に穴あけ加工を施す場
合が考えられる。即ち、所定の穴開け用機械（図示略）
を用いてＳＰＲセンサ部１５に対応する位置に貫通口１
３を形成する。しかし、本発明ではこれに限定されるも
のではない。即ち、上板５を一枚の部材から構成するの
ではなく、貫通口１３を除く各部を２つ以上の部分に分
割して、これらの部品を接合することによって上板５を
構成するようにしてもよい。

【００３１】上板５は以上のように構成されているの
で、上板５の貫通口１３及び導波路７の表面等によっ
て、ＳＰＲセンサセル３内に立方体状の空間が形成され
る。この空間が、免疫反応測定をする場合の検体を貯留
する検体貯留部１７となる。検体貯留部１７は、導波路
７の入射面９から出射面１１方向に向かって細長く形成
されている。これは、光の伝搬方向に沿ってＳＰＲセン
サ部１５を形成すれば、表面プラズモン共鳴が生じる長
さが長くなり、より精度の高い免疫反応測定をすること
ができるからである。

【００３２】また、導波路７に対して上板５を接合する
には接着剤を用いている。この時、接着剤自体の屈折率
も導波路７の屈折率ｎ２より小さいことが望ましい。光
の全反射が確実に行われるようにするためである。ま
た、接合には接着剤を用いる他、熱で接合するようにし
てもよい。即ち、導波路７と上板５との境界面を加熱し
てお互いに溶融させて接合する手法である。このほか、
導波路７の平滑性が失われることがなければ、どのよう
な接合手段を用いてもよい。

【００３３】［ＳＰＲセンサ部の構造］次に、導波路７
の表面のうち、検体貯留部１７に面する部分の詳しい構
造について説明する。この部分は、実際にＳＰＲセンサ
として機能する部分（ＳＰＲセンサ部１５）であるの
で、その構造は重要である。図２はＳＰＲセンサセル３
の側方断面図を示す。具体的には、導波路７の表面に
は、順に金属薄膜，誘電体膜が形成されると共にこの誘
電体膜の表面に抗体（もしくは抗原）が固定されてい
る。

【００３４】より詳しくは、ＳＰＲセンサ部１５を形成
するために、導波路７には金属薄膜としてＡｕ（金）が
蒸着等により被覆されている。ただし、金属薄膜として
は、ＡｕではなくＡｇ（銀）であってもＳＰＲセンサ部
を構成することができる。ここで、導波路７がガラスで
あり、金属薄膜がＡｕの場合には、導波路７の表面に厚
さ数ｎｍのＣｒ（クロム）をコーティングするのが望ま
しい。これは、Ｃｒを介してＡｕをコーティングするこ
とにより、金属薄膜が安定するからである。

【００３５】次に、Ａｕの金属薄膜の表面に所定の誘電
体膜を介して抗体（もしくは抗原）が固定される。この
抗体（もしくは抗原）等は、測定する検体に含まれる抗
原（もしくは抗体）に応じて適切なものを選択する。こ
れは、検体に含まれる抗原に特異的に反応する抗体を固
定することにより、免疫反応測定によって検体内のその
特定の抗原の存在を知ることができるからである。

【００３６】［ＳＰＲセンサセルの機能］次に、ＳＰＲ
センサセル３の機能について説明する。図２（Ａ）に示
すＳＰＲセンサセル３は、下板を有しないものであり、
導波路７の下面は空気中に露出している。ここで、導波
路７の下面が空気であっても導波路７の内部を光が全反
射するには、導波路７の屈折率ｎ２が空気の屈折率（＝
1.0）よりも大きい必要がある。従って、本実施形態の
ＳＰＲセンサセル３では、このような条件を満たす導波
路を用いる。

【００３７】実際の免疫反応測定に際しては、先ず、Ｓ
ＰＲセンサセル３の検体貯留部１７に検体を入れない状
態で、導波路７に光を入射してそのときの波長分布を調
べる。次に、所定の抗原（若しくは抗体）を含んだ検体
が検体貯留部１７に貯留される。従って、誘電体膜１７
に固定されている抗体１９に対して特異的に反応する抗
原が検体内に含まれていれば、免疫反応が生じる。この
免疫反応が生じた状態で、光を導波路７内に入射させて
ＳＰＲセンサ部１５で表面プラズモン共鳴が生じる。こ
れによって、表面プラズモン共鳴を生じさせる特定波長
の光の強度が減衰する。

【００３８】次に、ＳＰＲセンサセル３を用いて免疫反
応測定をする場合に使用する光源について説明する。光
源は、所定の波長帯域の光Ｌを照射するものであり、具
体的には白色ＬＥＤランプが用いられている。本実施形
態では、ＳＰＲセンサセル３を透過した光のうち、免疫
反応前と免疫反応後の光の波長分布の変化を分析して、
これによって免疫反応を測定する。従って、光源は安定
した波長分布の光を照射するものが望ましい。市販の白
色ＬＥＤランプは、照射する光の波長帯域が４５０［ｎ
ｍ］から７５０［ｎｍ］程度である。尚、光源は、ある
波長帯域の光を照射できるものであれば、上記した白色
ＬＥＤランプ以外の光源を用いるようにしてもよい。具
体的には、ハロゲンランプを用いてもよい。

【００３９】白色ＬＥＤランプの指向性（照射角度）
は、一般に２０度から６０度程度の角度となる。この点
で、１８０度以上の照射角度を有するハロゲンランプと
異なる。ここで、照射角度とは便宜上、所定の輝度以上
の照射部分の照射方向中間点での角度としている。この
ように、指向性の高い光源を用いる場合には、ＳＰＲセ
ンサセルに光を入射するために、特別な集光レンズ等を
使用する必要がなくなる場合がある。尚、白色ＬＥＤラ
ンプの特性によっては照射角度が１４０度程度のものも
存在するので、ＳＰＲセンサセルにおける複数の導波路
に光Ｌを照射する場合に適用できる。

【００４０】光源として白色ＬＥＤランプを用いる場合
には、コストがハロゲンランプに比べて１０分の１程度
であり、また、消費電力も３０分の１程度となる。この
ため、バッテリ駆動が可能となって小型化できるので、
可搬性が向上して様々な用途への適用が可能となる。

【００４１】次に、波長分布の測定について説明する。
波長分布の測定には分光器を用いる。但し、分光器の
他、フォトダイオードを用いることも考えられる。この
場合、免疫反応によって減衰する波長をあらかじめ推測
しておき、この波長の光のみが透過しうるフィルタを装
備し、当該波長の光の減衰を知ることで、免疫反応を測
定することができる。あるいは、複数のフォトダイオー
ドを備えると共に、各フォトダイオード毎にそれぞれ異
なる波長の光を透過しうるフィルタを設けるようにし、
それぞれの波長の光の減衰を分析して免疫反応を測定す
るようにしてもよい。

【００４２】尚、以上は導波路の下面を空気に露出させ
た場合について説明した。しかしながら本発明はこれに
限定されるものではない。即ち、ＳＰＲセンサセル固定
台１９を用いるようにしてもよい。但し、ＳＰＲセンサ
セル固定台１９を用いる場合でも、導波路７内での光の
全反射を考慮しなければならないので、ＳＰＲセンサセ
ル固定台１９自体の屈折率をｎ３とした場合には、導波
路７の屈折率ｎ２との間で、ｎ２＞ｎ３となる関係が必
要である。

【００４３】図３は、ＳＰＲセンサセル固定台１９を用
いているが、ＳＰＲセンサ部１５に対応する位置は空間
２１になっている場合を示している。即ち、ＳＰＲセン
サセル固定台１９は、ＳＰＲセンサセル３の幅方向に２
分割されており、幅方向の両側でＳＰＲセンサセル３を
支持している。そして、ＳＰＲセンサ部１５に対応する
位置は完全な空間２１となっており、宙に浮いた状態と
なっている。

【００４４】［ＳＰＲセンサセルの固定構造］次に、Ｓ
ＰＲセンサセル３を積極的に固定する構造について説明
する。図４は、吸引ポンプ２３を用いてＳＰＲセンサセ
ル３を固定する例を示している。具体的には、板状のＳ
ＰＲセンサセル固定台１９ａが用いられる。ＳＰＲセン
サセル３自体は上記したものと同様である。ＳＰＲセン
サセル固定台１９ａには、図５（Ａ）に示すように、吸
引ポンプ２３が接続されている。吸引ポンプ２３の吸引
パイプ２５は、ＳＰＲセンサセル固定台１９ａの略中央
に形成されたポンプ用口から挿入されている。

【００４５】本実施形態で用いられる吸引ポンプ２３は
一般的に用いられるものであり、小さなＳＰＲセンサセ
ル３を固定するだけであるので、容量も小さなもので十
分である。但し、ＳＰＲセンサセル３の導波路７の下面
及びＳＰＲセンサセル固定台１９ａの上面は研磨処理が
施されている。従って、両者が密着して空気が吸引ポン
プ２３に流れないという事態も考えられる。従って、吸
引ポンプ２３に過負荷がかからないように、リークバル
ブ等を設けることが望ましい。あるいは、導波路７の下
面の一部に、空気が流れる細い溝のようなものを形成す
ることも考えられる。但し、この場合には導波路７内で
の光の全反射に影響を及ぼさないように形成する必要が
ある。このように、ＳＰＲセンサセル３をＳＰＲセンサ
セル固定台１９ａに密着させる場合には、ＳＰＲセンサ
セル固定台１９ａの屈折率は、導波路７の屈折率より小
さい必要がある。従って、ＳＰＲセンサセル固定台１９
ａには、屈折率の小さな材質が求められる。

【００４６】図６は、ＳＰＲセンサセル３をＳＰＲセン
サセル固定台１９ａに固定する他の例を示す図である。
この固定構造では、磁石板を用いる点に特徴を有してい
る。以下に具体的に説明する。図に示すように、ＳＰＲ
センサセル固定台１９ａの表面には下部磁石板２７が配
設されている。この下部磁石板２７は、ＳＰＲセンサセ
ル固定台１９ａのほぼ全面を覆っており、この下部磁石
板２７の上にＳＰＲセンサセル３が担持される。下部磁
石板２７の略中央には、ポンプ用口が開口されており、
既に説明したものと同様に、吸引ポンプ２３の吸引パイ
プ２５が挿入されるようになっている。

【００４７】ＳＰＲセンサセル３は、下部磁石板２７上
の略中央部に担持されている。そして、ＳＰＲセンサセ
ル３の上板５の上に、上部磁石板２９が配設されてい
る。この上部磁石板２９は、下部磁石板２７との間で磁
力を発生させ、ＳＰＲセンサセル３をＳＰＲセンサセル
固定台１９ａの所定位置に固定する役割を有している。
この上部磁石板２９は、ＳＰＲセンサセル３の全面を覆
うものではない。即ち、図６に示すように、光の入射面
側と出射面側に２つの上部磁石板２９が配設される。従
って、ＳＰＲセンサセル３の中央部に形成されている検
体貯留部１７は、上部磁石板２９によって覆われていな
い。これは、ＳＰＲセンサセル３を下部磁石板２７の上
に固定した状態でも、検体を検体貯留部１７に注入する
ことができるようにするためである。

【００４８】上記したように、上部磁石板２９は２枚用
いることによって目的が達成できるが、本発明はこれに
限定されるものではない。即ち、上板５の平面形状と同
一な一枚の上部磁石板を形成しても良いし、あるいは３
つ以上の部分からなる上部磁石板を用いるようにしても
よい。換言すれば、下部磁石板２７とによる磁力によっ
てＳＰＲセンサセル３を固定できればよいので、その形
状は特に限定されるものではない。また、上部磁石板２
９を用いる場合でも、図７（Ａ）に示すように、吸引ポ
ンプ２３を用いることでＳＰＲセンサセル３の固定がよ
り確実となる。図８は、ＳＰＲセンサセル固定台１９
ａ，下部磁石板２７，ＳＰＲセンサセル３及び上部磁石
板２９を示す平面図である。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）
から分かるように、ＳＰＲセンサセル固定台１９ａと下
部磁石板２７の略中央部には、ポンプ用開口３１，３３
が形成されている。

【００４９】［ＳＰＲセンサセルの具体的使用例］本実
施形態のＳＰＲセンサセル３は、使用前には図９（Ａ）
に示すように、上板５及び導波路７が保護膜３５で被覆
されている。これは、特に、導波路７の表面にキズやゴ
ミ等が付かないようにするためである。そして、実際に
使用する段階ではこれらの保護膜３５が引き剥がされ
る。そして、ＳＰＲセンサセル固定台１９ａに載置され
る。この時、ＳＰＲセンサセル３を載置するのは、ＳＰ
Ｒセンサセル固定台１９ａの略中央部であり、ポンプ用
開口３１が形成された位置である。

【００５０】しかる後に、吸引ポンプ２３によってＳＰ
Ｒセンサセル３の下面から空気を吸引し、ＳＰＲセンサ
セル３自体を確実に固定する。そして、ＳＰＲセンサセ
ル３の検体貯留部１７に検体３７を注入する。検体３７
を注入すると、一定条件下、ＳＰＲセンサ部１５に固定
されている抗体（若しくは抗原）と検体３７内の抗原
（若しくは抗体）とが特異的に反応する。これによっ
て、ＳＰＲセンサ部１５の表面状態が変化する。この状
態で、ＳＰＲセンサセル３の導波路７に光を入射する
と、特定の波長の光が表面プラズモン共鳴を生じさせ、
その特定波長の光の強度が減衰する。従って、免疫反応
が生じていない時の波長分布と、免疫反応が生じた後の
波長分布を調べることで、免疫反応を知ることができ
る。

【００５１】［第２の実施形態］図１０に示すＳＰＲセ
ンサセル３ａは、上板の代わりにフッ素膜３９が形成さ
れている点に特徴を有している。即ち、導波路７自体は
上記したＳＰＲセンサセル３で使用されているものと同
一である。この導波路７の上面の周囲部であって、ＳＰ
Ｒセンサ部１５を除く領域にフッ素膜３９が被覆されて
いる。フッ素膜３９はそれ自体が水をはじく性質を有し
ており、ＳＰＲセンサ部１５に検体を注入しても、検体
自体の表面張力でＳＰＲセンサ部１５に留まる。従っ
て、上記した実施形態で用いた上板５は不要となる。
尚、図１０ではフッ素膜３９が所定の厚さを有している
ように記載されている。しかしながら、これは説明の便
宜上の図であり、実際にはフッ素膜３９の厚さは僅かな
ものである。従って、ＳＰＲセンサ部１５に注入する検
体の量も、フッ素膜３９から漏れないように少量に留め
ておく必要がある。

【００５２】ここで、フッ素膜３９の屈折率をｎ４とし
た場合には、導波路７の屈折率ｎ２との間でｎ２＞ｎ４
の関係を満たしている。このような屈折率の条件を満た
していることで、導波路７内で光が全反射し、正しく免
疫反応測定をすることができる。また、上板５を用いず
にフッ素膜３９を用いる場合には、フッ素膜３９の被覆
工程は増えるものの、上板の加工が不要となり、部品点
数も削減できることから製造コストを抑制することが可
能となる。

【００５３】本実施形態では、ＳＰＲセンサセル３ａを
固定する構造としては、第１の実施形態で説明したもの
と同様である。即ち、ＳＰＲセンサセル３ａの下面から
吸引ポンプ２３で空気を吸引することにより、ＳＰＲセ
ンサセル３ａを確実に固定できるようになっている。但
し、ＳＰＲセンサセル３ａの固定に吸引ポンプ２３を用
いることは一例である。即ち、上記した各磁石板２７，
２９を用いて固定するようにしても良いし、大きな振動
等が加わらない場合には、何ら積極的な固定構造を用い
なくてもよい。

【００５４】［第３の実施形態］次に、図１１に基づい
て第３の実施形態について説明する。この第３の実施形
態は、複数の検体貯留部１７ｂを有する点に特徴を有し
ている。この図に示すＳＰＲセンサセル３ｂは、一例と
して４カ所の検体貯留部１７ｂが形成されているもので
ある。即ち、ＳＰＲセンサセル３ｂは、板状の導波路７
ｂの上面に、細長い４つの貫通口１３ｂが形成された上
板５ｂが接合されている。各貫通口１３ｂは、それぞれ
ＳＰＲセンサセル３ｂの幅方向（入射面９ｂから出射面
１１ｂに向かう方向に垂直な方向）に相互に平行に並べ
られている。そして、導波路７ｂの表面であって、上板
５ｂの貫通口１３ｂに対応する位置には、金属薄膜、誘
電体膜及び抗体（若しくは抗原）が固定され、ＳＰＲセ
ンサ部１５ｂとなっている。

【００５５】ここで、導波路７ｂと上板５ｂとは第１の
実施形態で説明したものと同様に、接着剤で接合された
り、加熱により境界面を溶融させてお互いに接合するよ
うにしている。このとき、導波路７ｂの上面（上板５ｂ
との接合面）と上板５ｂの下面（導波路７ｂとの接合
面）はそれぞれ平滑となるように研磨処理が施されてい
る。また、導波路７ｂの入射面９ｂ，出射面１１ｂ及び
下面も研磨処理が施されている。入射面９ｂ及び出射面
１１ｂの研磨処理は、光を適切に導波路７内に入射させ
るとともに出射させるためであり、下面の研磨処理は導
波路７ｂ内で光が適切に全反射するようにするためであ
る。尚、導波路７ｂの側面は研磨処理は施されていな
い。これは、側面から導波路７ｂ内に不要な光が入射し
ないようにするためである。

【００５６】以上のように、ＳＰＲセンサセル３ｂに複
数の検体貯留部１７ｂを設けた場合には、免疫反応測定
工程にも一定の工夫をする必要がある。即ち、検査用の
光を照射する光源と分光器が一組しか設けられていない
場合には、各免疫反応測定ごとに切換をする必要があ
る。具体的に説明すると、導波路７ｂの入射面９ｂ側に
光源を配設し、出射面１１ｂ側に分光器を配置する。そ
して、複数の検体貯留部１７ｂのうちの一つの検体貯留
部が光源と分光器を結ぶ直線上に位置するようにＳＰＲ
センサセル３ｂを位置決めする。しかる後に、ＳＰＲセ
ンサセル３ｂに光を導入して免疫反応測定を行う。

【００５７】続いて、ＳＰＲセンサセル３ｂを幅方向に
移動させて、次の検体貯留部１７ｂが光源と分光器とを
結ぶ直線上に位置するようにする。そして、最初の検体
貯留部の場合と同様に、光源からの光を入射して免疫反
応測定を行う。以降も同様に、全ての検体貯留部１７ｂ
について免疫反応測定を行う。このように、複数の検体
貯留部１７ｂを有するＳＰＲセンサセル３ｂを用いる場
合には、一種類の検体に対する多項目の免疫反応測定を
短時間で行うことができる。また、多種類の検体に対す
る免疫反応測定も同様に短時間で行うことができる。

【００５８】図１１で示したＳＰＲセンサセル３ｂは検
体貯留部１７ｂを４つ備えたものであるが、本発明はこ
れに限定されるものではない。即ち、検体貯留部が２つ
や３つのものであっても良いし、５つ以上有するもので
あってもよい。また、検体貯留部１７ｂの位置を切り替
えるために、ＳＰＲセンサセル３ｂ自体を移動させる場
合だけでなく、逆に光源および分光器を移動させるよう
な構造を採用することも可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、板状の導
波路と、この導波路の一方の表面に接合される上板のみ
によりＳＰＲセンサセルを構成することができる。この
ため、下板が不要となり下板の研磨も不要であるので、
ＳＰＲセンサセル自体の製造コストを削減することがで
きる、という優れた効果を生じる。また、下板を用いな
いために、ＳＰＲセンサセル自体を小型化することがで
きる。

【００６０】また、免疫反応測定をする場合には、ＳＰ
Ｒセンサセルを所定位置に固定しなければならないが、
本発明のように、吸引ポンプを用いる場合には、簡単に
ＳＰＲセンサセルをＳＰＲセンサセル固定台に固定でき
る。また、吸引ポンプの吸引力を適切に調整することに
より、容易に取り外しができるようにする事も可能であ
る。また、吸引ポンプを用いる場合には、ＳＰＲセンサ
セルの周囲の塵や埃を除去することが可能であるので、
免疫反応測定時の条件を一定にすることができる、とい
う優れた効果を生じる。

【００６１】更に、ＳＰＲセンサセルの固定に、磁石板
を用いる場合も同様にＳＰＲセンサセルを簡単に固定す
ることができる。特に、吸引ポンプと同時に磁石板を用
いることにより、より強固にＳＰＲセンサセルをＳＰＲ
センサセル固定台に固定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にかかるＳＰＲセンサ
セルを示す斜視図であり、図１（Ａ）は全体図を示し、
図１（Ｂ）は上板を示し、図１（Ｃ）は導波路を示す。

【図２】図１に開示したＳＰＲセンサセルを用いた免疫
反応測定装置の側方断面図を示し、図２（Ａ）は導波路
の下が空気の場合を示し、図２（Ｂ）は導波路の下がＳ
ＰＲセンサセル固定台の場合を示している。

【図３】図２に開示した免疫反応測定装置の平面図を示
す。

【図４】図３に開示した免疫反応測定装置に吸引ポンプ
を接続した場合を示す斜視図である。

【図５】図４に開示した免疫反応測定装置を示す図であ
り、図５（Ａ）は側方断面図を示し、図５（Ｂ）は平面
図を示す。

【図６】図１に開示したＳＰＲセンサセルを用いた免疫
反応測定装置であって、ＳＰＲセンサセルの固定に磁石
板を用いる例を示す斜視図である。

【図７】図６に開示した免疫反応測定装置を示す図であ
り、図７（Ａ）は側方断面図を示し、図７（Ｂ）は平面
図を示す。

【図８】図６に開示した免疫反応測定装置を分解した平
面図であり、図８（Ａ）はＳＰＲセンサセル固定台を示
し、図８（Ｂ）は下部磁石板を示し、図８（Ｃ）はＳＰ
Ｒセンサセルを示し、図８（Ｄ）は上部磁石板を示す。

【図９】図２に開示した免疫反応測定装置の使用例を示
す側方断面図であり、図９（Ａ）はＳＰＲセンサセルに
保護膜が付されている状態を示し、図９（Ｂ）は保護膜
を剥離する状態を示し、図９（Ｃ）はＳＰＲセンサセル
固定台にＳＰＲセンサセルを載置した状態を示し、図９
（Ｄ）はＳＰＲセンサセルに検体を貯留した状態を示
し、図９（Ｅ）は、導波路に光を入射している状態を示
す。

【図１０】本発明の第２の実施形態に係るＳＰＲセンサ
セルを示す図であり、図１０（Ａ）は側方断面図を示
し、図１０（Ｂ）は平面図を示す。

【図１１】本発明の第３の実施形態を示す斜視図であ
り、図１１（Ａ）は全体図であり、図１１（Ｂ）は上板
を示し、図１１（Ｃ）は導波路を示す。

【図１２】従来のＳＰＲセンサセルを示す図であり、図
１２（Ａ）は全体斜視図を示し、図１２（Ｂ）は上板の
斜視図を示し、図１２（Ｃ）は導波路の斜視図を示し、
図１２（Ｄ）は下板の斜視図を示し、図１２（Ｅ）は免
疫反応測定装置の側方断面図を示す。

【符号の説明】

１ 免疫反応測定装置 ３ ＳＰＲセンサセル ５ 上板 ７ 導波路 １３ 貫通口 １５ ＳＰＲセンサ部 １７ 検体貯留部 １９ ＳＰＲセンサセル固定台 ２１ 空間 ２３ 吸引ポンプ ２５ 吸引パイプ ２７ 下部磁石板 ２９ 上部磁石板 ３１，３３ ポンプ用口 ３７ 検体 ３９ フッ素膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G057 AA02 AB07 AC01 BA01 BB01 BB06 DB08 2G059 AA01 BB12 CC16 DD12 EE02 FF06 GG10 JJ11 JJ17 KK01 LL04 NN01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面にＳＰＲセンサ部が形成され所定の
   光源からの光を透過させる板状の導波路と、この導波路
   の一方の表面に接合される板状の上板とを備え、 前記上板における前記導波路のＳＰＲセンサ部に対応す
   る位置に所定の貫通口を形成したことを特徴とするＳＰ
   Ｒセンサセル。
2. 【請求項２】 表面にＳＰＲセンサ部が形成され所定の
   光源からの光を透過させる板状の導波路と、前記導波路
   の表面の前記ＳＰＲセンサ部に対応する位置を除く領域
   に被覆されるフッ素膜とを備えたことを特徴とするＳＰ
   Ｒセンサセル。
3. 【請求項３】 前記ＳＰＲセンサ部を少なくとも２箇所
   形成したことを特徴とする請求項１又は２記載のＳＰＲ
   センサセル。
4. 【請求項４】 前記導波路を、空気の屈折率より大きい
   屈折率を有する材質で構成したことを特徴とする請求項
   １，２又は３記載のＳＰＲセンサセル。
5. 【請求項５】 前記請求項１，２，３又は４記載のＳ
   ＰＲセンサセルを用いた免疫反応測定装置において、 前記ＳＰＲセンサセルを、前記ＳＰＲセンサ部に対応す
   る位置が空間となっているＳＰＲセンサセル固定台に載
   置したことを特徴とする免疫反応測定装置。
6. 【請求項６】 前記請求項１，２，３又は４記載のＳＰ
   Ｒセンサセルを用いた免疫反応測定装置において、 前記ＳＰＲセンサセルを載置する所定のＳＰＲセンサセ
   ル固定台を備え、このＳＰＲセンサセル固定台の所定位
   置であって前記ＳＰＲセンサセルに対応する位置に接続
   される吸引ポンプを備えたことを特徴とする免疫反応測
   定装置。
7. 【請求項７】 前記ＳＰＲセンサセル固定台上に所定の
   下部磁石板を固定すると共に、前記ＳＰＲセンサセル上
   に上部磁石板を配設したことを特徴とする請求項５又は
   ６記載の免疫反応測定装置。
8. 【請求項８】 前記ＳＰＲセンサセル固定台を、前記導
   波路の屈折率より小さい屈折率を有する材質で構成した
   ことを特徴とする請求項５，６又は７記載の免疫反応測
   定装置。