JP2003065945A - 生化学測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生化学測定装置において、装置のコスト上昇
をともなうことなく、短時間で多数の測定ポイントを測
定する。 【解決手段】 生化学測定装置は、表面が被測定体に接
触する金属薄膜１２を成膜した試料容器１１の底面と、
この金属薄膜１２に平行な光線の束を照射する光照射器
２０と、試料容器１１の底面を通過して入射し同底面と
金属薄膜１２の境界面にて反射した光線を受光する受光
器５０とを備えている。金属薄膜１２は複数の所定領域
を有し、生化学測定装置は、これら所定領域のうち少な
くとも１つの領域に、この領域分の光線を平行な光線の
束から選択して照射する光反射器３０を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面プラズモン共
鳴現象を利用して生化学的反応を計測する生化学測定装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、生化学的反応の進行に伴う物理化
学的な変化量を検出する装置として、表面プラズモン共
鳴（Surface Plasmon Resonance、以下ＳＰＲと略
す。）現象を利用した生化学測定装置が用いられるよう
になっている。

【０００３】ＳＰＲ現象は、ガラス基板などの光透過性
媒体の表面に成膜された金属薄膜を被測定体に接触させ
た状態で、光透過性媒体を通して光線を金属薄膜との境
界面に入射した際に、特定の入射角にて入射した光線の
反射光の光度は減少するというものである。理由は次の
とおりである。金属薄膜に光あるいは電磁波が入射する
と、入射した光あるいは電磁波によって、金属薄膜の自
由電子は振動する。この振動を表面プラズマ振動と呼
び、この表面プラズマ振動数が、被測定体との界面状態
に応じて決まる固有振動数に一致すると、金属表面に入
射した光などのエネルギーが金属薄膜に吸収され、その
分反射する光が減少することとなる。

【０００４】この現象を使用した生化学測定装置は、表
面が被測定体に接触する金属薄膜を成膜したガラス基板
と、この金属薄膜に平行な光線の束を照射する光照射器
と、ガラス基板を通過して入射し同ガラス基板と金属薄
膜の境界面にて反射した光線を受光する受光器とから構
成され、光線を入射角を変えて入射し各入射角毎に受光
した光線の光度を測定してこれら測定結果に基づいて生
化学反応を測定するようになっている。

【０００５】この生化学測定装置を使用して免疫反応を
測定することが行われている。この場合、ガラス基板と
して、多数のウェルをマトリックス状に配置したセンサ
プレートを用いる形式のものがあり、これら多数のウェ
ル（測定ポイント）毎に免疫反応を測定している。この
場合、迅速にすべての測定ポイントを測定することが要
請されている。そこで、これに対処した生化学測定装置
として、マトリックス状に配置した多数の測定ポイント
のうち一列分をまとめて測定する光検出部を備えてな
り、一列毎に免疫反応を測定するもの（特開平１１−３
０４６９３号公報）が考案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１１−
３０４６９３号公報に示された生化学測定装置において
は、測定ポイント一列分の測定を終了した後、光検出部
を次の列に移動させてその列の測定を行っており、少な
くとも光検出部の移動時間分は測定時間が長くなるとい
う問題があった。この問題を解決するため、全列分の光
検出部を設けることも考えられるが、測定時間は短縮で
きるものの装置のコストが上昇するという問題があっ
た。

【０００７】そこで本発明の目的は、装置のコスト上昇
をともなうことなく、短時間で多数の測定ポイントを測
定することである。

【０００８】

【発明の概要（課題を解決するための手段および発明の
作用・効果）】上記目的を達成するために、本発明は、
表面が被測定体に接触する金属薄膜を成膜したガラス基
板と、この金属薄膜に平行な光線の束を照射する光照射
器と、ガラス基板を通過して入射し同ガラス基板と金属
薄膜の境界面にて反射した光線を受光する受光器とを備
えてなり、光線を入射角を変えて入射し各入射角毎に受
光した光線の光度を測定してこれら測定結果に基づいて
生化学反応を測定する生化学測定装置おいて、金属薄膜
は複数の所定領域を有し、これら所定領域のうち少なく
とも１つの領域に、この領域分の光線を平行な光線の束
から選択して照射する光線選択照射手段を備えたもので
ある。

【０００９】これによれば、被測定体の生化学反応を測
定する際に、生化学測定装置は光線選択照射手段から照
射される光線が所定の入射角にて金属薄膜に入射するよ
うにした後、光照射器からの光線のうち金属薄膜の各所
定領域分の光線を光線選択照射手段により選択的に反射
して各所定領域に照射し、反射光を受光器にて受光し
て、各所定領域の光度をすべて測定することとなる。こ
の測定を入射角を変えて各入射角毎に実施することによ
り、被測定体の生化学反応を測定することとなる。した
がって、光反射器により所定領域への照射の切り換えを
短時間にて実施することができるようになるので、短時
間で多数の測定ポイントを測定することができる。

【００１０】本発明の光線選択照射手段として、光照射
器により照射された光線の束のうち、所定領域分の光線
を選択的に反射する光反射器を採用することが好まし
い。これによれば、反射光のコントラストが向上するの
で、検出精度が向上する。

【００１１】本発明の光線選択照射手段として、光照射
器から照射された光線の束のうち、所定領域分の光線を
選択的に透過する光透過器を採用することが好ましい。
これによれば、光照射器と光透過器を一体的に移動させ
ることとなるので、装置を簡単な構成とすることができ
る。

【００１２】本発明においては、光照射器と光線選択照
射手段を連動させて移動させることにより金属薄膜に対
する光線の入射角を変更させ、光線選択照射手段の移動
と連動して受光器を移動させることにより同受光器が反
射光を受光するようにすることが好ましい。これによっ
ても、金属薄膜の所定領域に入射した光線を確実に受光
器にて受光することができるので、確実に被測定体の生
化学反応を測定することができる。

【００１３】本発明においては、光線選択照射手段を移
動させることにより金属薄膜に対する光線の入射角を変
更させ、光線選択照射手段の移動と連動して受光器を移
動させることにより同受光器が反射光を受光するように
することが好ましい。これによれば、金属薄膜の所定領
域に入射した光線を確実に受光器にて受光することがで
きるので、確実に被測定体の生化学反応を測定すること
ができる。

【００１４】本発明においては、ガラス基板を回動させ
ることにより金属薄膜に対する光線の入射角を変更さ
せ、ガラス基板の回動と連動して受光器を移動させるこ
とにより同受光器が反射光を受光するようにすることが
好ましい。これによっても、金属薄膜の所定領域に入射
した光線を確実に受光器にて受光することができるの
で、確実に被測定体の生化学反応を測定することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】ａ．第１の実施の形態 以下、本発明の第１の実施の形態による生化学測定装置
を使用した免疫反応測定装置を図１〜図８を参照して説
明する。

【００１６】免疫反応測定装置は、図１に示すように基
台１０を備えており、この基台１０には測定対象である
試料（被測定体）を収容する試料容器１１が載置されて
いる。この試料容器１１は光が透過する材料（例えばガ
ラス材料）で形成されていて、その底面内壁には金属薄
膜１２が成膜されている。金属薄膜１２の表面（上面）
には、図２に示すように、マトリックス状に区分した複
数の所定領域Ａ１１，Ａ１２・・・Ａ１ｎ，・・・，Ａ
ｎ１・・・Ａｎｎが設けられており、各所定領域にはそ
れぞれ種類の異なる抗体が吸着されている。これら所定
領域Ａ１１〜Ａｎｎは仕切板などで仕切られているわけ
ではなく、抗体が吸着された場所（範囲）を表すもので
ある。

【００１７】試料容器１１の底面外壁には、図１に示す
ように、三角柱形のプリズム１３の一面がマッチングオ
イルを用いて密接して設けられている。このプリズムは
試料容器１１の底面外壁に入射した光がこの底面外壁の
境界面にて反射するのを防止するため設けられるもので
ある。なお、プリズム１３の代わりに、底面外壁の境界
面にて光が反射するのを防止する薄膜を設けるようにし
てもよい。

【００１８】試料容器１１の底面内壁に設けた金属薄膜
１２には、光照射器２０から照射した平行な光線の束の
うち光反射器３０にて選択的に反射された光線（選択さ
れた光線）が入射されるようになっている。上述した
「平行な光線の束」は、図１（または図７）において互
いに平行な２本の太い線にて表され、「選択された光
線」は１本の太い線にて表されている。

【００１９】光反射器３０は、図３に示すように、光照
射器２０から照射された光線の束のうち、所定領域分の
光線を選択的に反射するものであり、四角形の多数のミ
ラー３１ａ（例えば５０万個）を隣接して整列配置した
反射部３１と、これらミラー３１ａを複数段階の角度
（本実施の形態においては２段階）に制御する制御部
（図示省略）とから構成されている。光反射器３０とし
ては、デジタルマイクロミラーデバイス（テキサスイン
スツルメント社製）が挙げられる。

【００２０】光反射器３０の制御部は、制御回路６０か
らの入力信号に基づいて反射部３１の各ミラー３１ａの
角度を変えることにより、所定領域分の光線を選択的に
反射するようにしている。例えば、制御部は制御回路６
０から「上述した所定領域Ａ１１に光を照射する旨」の
信号を入力すると、所定領域Ａ１１に相当する範囲のミ
ラー３１ａ（図３に示す反射部３１の右上角にある４個
のミラー３１ａ）の角度を変えないでその角度を維持
し、これら以外のミラー３１ａの角度を変える。なお、
各ミラー３１ａの角度は高速に（例えば５０００回／秒
の速さで）切り換えることができる。

【００２１】これにより、光照射器２０から光反射器３
０の反射部３１に入射した平行な光線の束のうち所定領
域Ａ１１に相当する範囲のミラー３１ａに入射した光線
は、金属薄膜１２の所定領域Ａ１１に向けて反射し、こ
の所定領域Ａ１１に照射される。一方これら以外のミラ
ー３１ａに入射した光線は、金属薄膜１２以外に向けて
反射し、金属薄膜１２には照射されないようになってい
る。したがって、光反射器３０は、光照射器２０からの
平行な光線の束から金属薄膜１２の所定領域Ａ１１分の
光線を選択して所定領域Ａ１１に照射するようになって
いる。

【００２２】光照射器２０と光反射器３０はそれぞれ光
照射器駆動装置７１と光反射器駆動装置７２に組み付け
られており、両駆動装置７１，７２は連動して光照射器
２０と光反射器３０を移動させることにより、金属薄膜
１２に対する光線の入射角を変更するようになってい
る。

【００２３】また、試料容器１１の底面内壁に設けた金
属薄膜１２にて反射した光線は、受光器５０によって受
光されている。この受光器５０として撮像デバイスまた
は受光デバイスを採用するのが好ましい。撮像デバイス
は、受光面（受光部）に映った映像を電気信号に変換し
て出力するものであり、ＣＣＤ（charge-coupled devic
e、電荷結合素子）画像センサがある。また、受光デバ
イスは、受光面（受光部）に当たった光を電気信号に変
換して出力するものであり、フォトダイオード、フォト
トランジスタ、光導電セルがある。本実施の形態ではＣ
ＣＤ（charge-coupled device、電荷結合素子）画像セ
ンサまたはフォトダイオードを用いている。

【００２４】受光器５０は受光器駆動装置７３に組み付
けられており、この駆動装置７３は光照射器駆動装置７
１と光反射器駆動装置７２と連動して受光器５０を移動
させることにより、受光器５０が反射光を受光するよう
になっている。反射光を受光した受光器５０は、受光し
た光線の光度に応じた検出信号（電気信号）を制御回路
６０に出力している。

【００２５】制御回路６０はマイクロコンピュータ（図
示省略）を有しており、このマイクロコンピュータは入
出力インターフェースにバスを介してそれぞれ接続され
たＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを備えている。ＣＰＵ
は、光照射器２０、光反射器３０および各駆動装置７１
〜７３を制御するとともに、受光器５０から入力した検
出信号を処理する。ＲＡＭはＣＰＵの制御または処理に
必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭはＣ
ＰＵの制御または処理のプログラムを記憶するものであ
る。

【００２６】このように構成した免疫反応測定装置を使
用して免疫反応を測定する場合について説明する。受光
器５０にフォトダイオードを使用した場合について説明
すると、免疫反応測定装置の基台１０に、測定対象であ
る試料を収容した試料容器１１を載置し、主電源を投入
すると、制御回路６０は、光照射器駆動装置７１と光反
射器駆動装置７２を駆動することにより、金属薄膜１２
へ照射される光線の入射角がθ１となるように光照射器
２０、光反射器３０を配置すると同時に、受光器駆動装
置７３を駆動することにより、受光器５０が金属薄膜１
２からの反射光を受光できるように受光器５０を配置す
る。そして、光照射器２０、光反射器３０および受光器
５０をその位置に固定する。

【００２７】次に、制御回路６０は、金属薄膜１２の所
定領域Ａ１１に光を照射させる。具体的には、所定領域
Ａ１１に相当する反射部３１のミラー３１ａを金属薄膜
１２に向け、反射部３１のその他のミラー３１ａを金属
薄膜１２とは異なる方向に向ける。その後、光照射器２
０から光を照射する。これにより、所定領域Ａ１１に相
当する反射部３１のミラー３１ａにて反射した光照射器
２０からの光は所定領域Ａ１１に照射される。

【００２８】プリズム１３と試料容器１１の底面を通過
し金属薄膜１２の所定領域Ａ１１に入射した光は試料容
器１１の底面と金属薄膜１２との境界面にて反射する。
このとき、ＳＰＲ現象が発生していなければ入射した光
はほとんど受光器５０に向けて反射し、ＳＰＲ現象が発
生していれば入射した光は金属薄膜１２の被測定体との
界面の状態に応じて吸収され、吸収されなかったものが
受光器５０に向けて反射する。

【００２９】反射した光は、図５（ａ）に示すようなパ
ターンで受光器５０に受光され、受光器５０は受光した
光に応じた検出信号を制御回路６０に出力する。制御回
路６０は、入力した検出信号に基づいて受光した光線の
光度を導出する。これにより、所定領域Ａ１１の入射角
θ１における測定が終了する。

【００３０】そして、制御回路６０は、所定領域Ａ１１
と同様に残りの所定領域Ａ１２〜Ａｎｎを測定する。す
なわち、制御回路６０は、例えば図５に示すパターン順
に測定すべき所定領域に光を入射させるように光反射器
のミラー３１ａを切り換え、その所定領域にて反射した
光を受光器５０にて受光し、受光した光線の光度を導出
する。このとき、各所定領域（測定ポイント）毎の測定
は、ミラー３１ａの切り換えから光度の導出まで短時間
（例えばビデオレート並の１／３０秒）にて行われてい
る。なお、図５（ａ）〜図５（ｋ）は、所定領域Ａ１１
〜Ａ１１２にて反射された光を受光した場合のフォトダ
イオードの受光面をそれぞれ表しており、図５（ｌ）
は、所定領域Ａ１１の直下に位置する所定領域Ａ２１に
て反射された光を受光した場合のフォトダイオードの受
光面を表している。また、所定の入射角θ１における各
所定領域Ａ１１〜Ａｎｎの光度は制御回路６０に記憶さ
れている。

【００３１】入射角θ１におけるすべての所定領域Ａ１
１〜Ａｎｎの測定が終了すると、制御回路６０は、入射
角を変えて金属薄膜１２に光を入射するようにして、入
射角θ１における測定と同様に、各入射角毎に全所定領
域Ａ１１〜Ａｎｎにおける反射光の光度の導出を行い、
この光度を記憶する。これにより、各所定領域Ａ１１〜
Ａｎｎにおける入射角毎の光度が記憶されることにな
り、この結果に基づいて免疫反応の有無、免疫反応量を
測定することができる。

【００３２】上述した説明から理解できるように、この
第１の実施の形態においては、被測定体の生化学反応を
測定する際に、生化学測定装置は、光反射器３０から照
射（反射）される光線が所定の入射角にて金属薄膜１２
に入射するようにした後、光照射器２０からの光線のう
ち金属薄膜１２の各所定領域Ａ１１〜Ａｎｎ分の光線を
光反射器３０により選択的に反射して各所定領域Ａ１１
〜Ａｎｎに照射し、反射光を受光器５０（フォトダイオ
ード）にて受光して、各所定領域Ａ１１〜Ａｎｎの光度
をすべて測定することとなる。この測定を入射角を変え
て各入射角毎に実施することにより、被測定体の生化学
反応を測定することとなる。したがって、光反射器３０
により所定領域への照射の切り換えを短時間にて実施す
ることができるようになるので、短時間で多数の測定ポ
イントを測定することができる。

【００３３】また、光線選択照射手段として、光照射器
２０から照射された光線の束のうち、所定領域分の光線
を選択的に反射する光反射器３０を採用するようにした
ため、反射光のコントラストが向上するので、免疫反応
の有無、免疫反応量の検出精度が向上する。

【００３４】また、光照射器２０と光反射器３０を連動
させて移動させることにより金属薄膜１２に対する光線
の入射角を変更させ、光反射器３０の移動と連動して受
光器５０を移動させることにより同受光器５０が反射光
を受光するようにしたため、金属薄膜１２の所定領域に
入射した光線を確実に受光器５０にて受光することがで
きるので、確実に被測定体の生化学反応を測定すること
ができる。

【００３５】なお、上述した実施の形態においては、受
光器５０としてフォトダイオードを使用するようにした
が、この代わりに、ＣＣＤ画像センサを使用するように
してもよい。この場合、制御回路６０は、金属薄膜１２
にて反射した光が、図６（ａ）に示すようなパターンで
順次受光器５０に受光されるように、金属薄膜１２に光
を照射させるようになっている。具体的には、所定領域
Ａ１２，Ａ１４・・・，Ａ３２，Ａ３４・・・，Ａ５
２，Ａ５４・・・に相当する反射部３１のミラー３１ａ
を金属薄膜１２に向け、反射部３１のその他のミラー３
１ａを金属薄膜１２とは異なる方向に向ける。その後、
光照射器２０から光を照射する。これにより、所定領域
Ａ１２，Ａ１４・・・，Ａ３２，Ａ３４・・・，Ａ５
２，Ａ５４・・・に相当する反射部３１のミラー３１ａ
にて反射した光照射器２０からの光は所定領域Ａ１２，
Ａ１４・・・，Ａ３２，Ａ３４・・・，Ａ５２，Ａ５４
・・・に照射される。

【００３６】反射した光は、図６（ａ）に示すようなパ
ターンで受光器５０（ＣＣＤ画像センサ）に受光され、
受光器５０は受光した光に応じた検出信号を制御回路６
０に出力する。制御回路６０は、入力した検出信号に基
づいて各所定領域Ａ１２，Ａ１４・・・，Ａ３２，Ａ３
４・・・，Ａ５２，Ａ５４・・・から反射した光線の光
度を導出する。これにより、図６（ａ）に示すようなパ
ターンの各所定領域Ａ１２，Ａ１４・・・，Ａ３２，Ａ
３４・・・，Ａ５２，Ａ５４・・・の入射角θ１におけ
る測定が終了する。

【００３７】そして、制御回路６０は、上述した金属薄
膜の所定領域Ａ１２，Ａ１４・・・，Ａ３２，Ａ３４・
・・，Ａ５２，Ａ５４・・・における測定と同様に、残
りの所定領域Ａ１２〜Ａｎｎを測定する。すなわち、制
御回路６０は、例えば図６に示すパターン順に測定すべ
き各所定領域に光を入射させるように光反射器のミラー
３１ａを切り換え、その各所定領域にて反射した光を受
光器５０にて受光し、受光した光線の光度を導出する。
このとき、各パターン毎の各所定領域の測定は、ミラー
３１ａの切り換えから光度の導出まで短時間（例えばビ
デオレート並の１／３０秒）にて行われている。なお、
図６（ａ）〜図６（ｄ）に示したいずれのパターンも、
受光した部分の縦、横、斜めの隣り合った部分は光を受
光しないようになっている。図６（ａ）〜図６（ｄ）の
パターンで光を受光すれば、すべての所定領域Ａ１１〜
Ａｎｎの反射光を受光することとなる。

【００３８】入射角θ１におけるすべての所定領域Ａ１
１〜Ａｎｎの測定が終了すると、制御回路６０は、入射
角を変えて金属薄膜１２に光を入射するようにして、入
射角θ１における測定と同様に、各入射角毎に全所定領
域Ａ１１〜Ａｎｎにおける反射光の光度の導出を行い、
この光度を記憶する。これにより、各所定領域Ａ１１〜
Ａｎｎにおける入射角毎の光度が記憶されることにな
り、この結果に基づいて免疫反応の有無、免疫反応量を
測定することができる。

【００３９】したがって、受光器５０としてＣＣＤ画像
センサを使用するようにしたものによれば、被測定体の
生化学反応を測定する際に、生化学測定装置は、光反射
器３０から照射される光線が所定の入射角にて金属薄膜
１２に入射するようにした後、光照射器２０からの光線
のうち４つのグループ（図６（ａ）〜図６（ｄ）の４つ
の受光パターン）に分けた１グループ分の光線を光反射
器３０により選択的に反射してそのグループの各所定領
域Ａ１１〜Ａｎｎに照射し、反射光を受光器５０にて受
光して、各所定領域Ａ１１〜Ａｎｎの光度をすべて測定
することとなる。この測定を入射角を変えて各入射角毎
に実施することにより、被測定体の生化学反応を測定す
ることとなる。したがって、所定領域毎に測定するので
はなく、各所定領域を４つのグループに分けて（上述し
た４つの受光パターンに分けて）グループ毎に測定する
ようにしたので、測定回数を少なく抑えることとなり、
測定時間をより短縮することができる。

【００４０】また、上述した実施の形態においては、光
照射器駆動装置７１と光反射器駆動装置７２により光照
射器２０と光反射器３０を移動させることにより、金属
薄膜１２に対する光線の入射角を変更するようにすると
ともに、光照射器駆動装置７１と光反射器駆動装置７２
と連動する受光器駆動装置７３により受光器５０を移動
させることにより、受光器５０が反射光を受光するよう
にしたが、図７に示すように、基台１０を回動させるこ
とにより、金属薄膜１２に対する光線の入射角を変更す
るようにするとともに、基台１０の回動と連動する受光
器駆動装置７３により受光器５０を移動させることによ
り、受光器５０が反射光を受光するようにしてもよい。
この場合、基台１０は基台駆動装置７４に組み付けられ
ており、この駆動装置７４は制御回路６０に接続されて
おり（図８参照）、基台１０すなわち試料容器１１の底
面を移動させることにより、金属薄膜１２に対する光線
の入射角を変更するようになっている。

【００４１】これによっても、光反射器３０により所定
領域への照射の切り換えを短時間にて実施することがで
きるようになるので、短時間で多数の測定ポイントを測
定することができる。また、基台１０すなわち試料容器
１１の底面を回動させることにより金属薄膜１２に対す
る光線の入射角を変更させ、基台１０すなわち試料容器
１１の底面の回動と連動して受光器５０を移動させるこ
とにより同受光器５０が反射光を受光するようにしたた
め、金属薄膜１２の所定領域に入射した光線を確実に受
光器５０にて受光することができるので、確実に被測定
体の生化学反応を測定することができる。

【００４２】ｂ．第２の実施の形態 以下、本発明の第２の実施の形態による生化学測定装置
を使用した免疫反応測定装置を図９〜図１１を参照して
説明する。この第２の実施の形態による生化学測定装置
は、第１の実施の形態による生化学測定装置の光反射器
３０に代えて光透過器４０を使用するようにしたもので
ある。なお第１の実施の形態と同じ構成部品には同一符
号を付してその説明を省略する。

【００４３】光透過器４０は、光照射器２０から照射し
た平行な光線の束を選択的に透過して、この透過した光
線が試料容器１１の底面内壁に設けた金属薄膜１２に入
射するようになっているものであり、例えば透過型液晶
装置がある。光透過器４０は、図１０に示すように、四
角形の多数の透過窓４１ａを隣接して整列配置した透過
部４１と、これら透過窓４１ａを開閉制御する制御部
（図示省略）とから構成されている。

【００４４】光透過器４０の制御部は、制御回路６０か
らの入力信号に基づいて透過部４１の各透過窓４１ａを
開閉することにより、所定領域分の光線を選択的に透過
するようにしている。例えば、制御部は制御回路６０か
ら「上述した所定領域Ａ１１に光を照射する旨」の信号
を入力すると、所定領域Ａ１１に相当する範囲の透過窓
４１ａ（図１０に示す透過部４１の右上角にある４個の
透過窓４１ａ）を開き、これら以外の透過窓４１ａを閉
じる。なお、各透過窓４１ａの開閉は高速に（例えば数
百〜数千回／秒の速さで）切り換えることができる。

【００４５】これにより、光照射器２０から光透過器４
０の透過部４１に入射した平行な光線の束のうち所定領
域Ａ１１に相当する範囲の透過窓４１ａに入射した光線
は、同窓４１ａを透過して金属薄膜１２の所定領域Ａ１
１に照射され、それら以外の透過窓４１ａに入射した光
線は金属薄膜１２には照射されないようになっている。
したがって、光透過器４０は、光照射器２０からの平行
な光線の束から金属薄膜１２の所定領域Ａ１１分の光線
を選択して所定領域Ａ１１に照射するようになってい
る。上述した「平行な光線の束」は、図９（または図１
１）において互いに平行な２本の太い線にて表され、
「選択された光線」は１本の太い線にて表されている。

【００４６】光照射器２０と光透過器４０はそれぞれ光
照射器駆動装置７１または光透過器駆動装置７２に組み
付けるようにすればよく、光照射器駆動装置７１または
光透過器駆動装置７２は光照射器２０と光透過器４０を
移動させることにより、金属薄膜１２に対する光線の入
射角を変更するようになっている。なお、受光器５０を
組み付けた受光器駆動装置７３は光照射器駆動装置７１
または光透過器駆動装置７２と連動して受光器５０を移
動させることにより、受光器５０が反射光を受光するよ
うになっている。

【００４７】このように構成した第２の実施の形態によ
る免疫反応測定装置を使用して免疫反応を測定する場合
について説明する。受光器５０にフォトダイオードを使
用した場合について説明すると、免疫反応測定装置の基
台１０に、測定対象である試料を収容した試料容器１１
を載置し、主電源を投入すると、制御回路６０は、光照
射器駆動装置７１と光透過器駆動装置７２を駆動するこ
とにより、金属薄膜１２へ照射される光線の入射角がθ
１となるように光照射器２０、光透過器４０を配置する
と同時に、受光器駆動装置７３を駆動することにより、
受光器５０が金属薄膜１２からの反射光を受光できるよ
うに受光器５０を配置する。そして、光照射器２０、光
透過器４０および受光器５０をその位置に固定する。

【００４８】次に、制御回路６０は、金属薄膜１２の所
定領域Ａ１１に光を照射させる。具体的には、所定領域
Ａ１１に相当する透過部４１の透過窓４１ａを開き、透
過部４１のその他の透過窓４１ａを閉じる。その後、光
照射器２０から光を照射する。これにより、所定領域Ａ
１１に相当する透過部４１の透過窓４１ａを透過した光
照射器２０からの光は所定領域Ａ１１に照射される。

【００４９】プリズム１３と試料容器１１の底面を通過
し金属薄膜１２の所定領域Ａ１１に入射した光は試料容
器１１の底面と金属薄膜１２との境界面にて反射する。
反射した光は。図５（ａ）に示すようなパターンで受光
器５０に受光され、受光器５０は受光した光に応じた検
出信号を制御回路６０に出力する。制御回路６０は、入
力した検出信号に基づいて受光した光線の光度を導出す
る。これにより、所定領域Ａ１１の入射角θ１における
測定が終了する。

【００５０】そして、制御回路６０は、所定領域Ａ１１
と同様に残りの所定領域Ａ１２〜Ａｎｎを測定する。す
なわち、制御回路６０は、例えば図５に示すパターン順
に測定すべき所定領域に光を入射させるように光透過器
４０の透過窓４１ａを透過させ、その所定領域にて反射
した光を受光器５０にて受光し、受光した光線の光度を
導出する。このとき、各所定領域毎の測定は、透過窓４
１ａの開閉切り換えから光度の導出まで短時間（例えば
ビデオレート並の３０フレーム／秒）にて行われてい
る。なお、図５（ａ）〜図５（ｋ）は、所定領域Ａ１１
〜Ａ１１２にて反射された光を受光した場合のフォトダ
イオードの受光面をそれぞれ表しており、図５（ｌ）
は、所定領域Ａ１１の直下に位置する所定領域Ａ２１に
て反射された光を受光した場合のフォトダイオードの受
光面を表している。また、所定の入射角θ１における各
所定領域Ａ１１〜Ａｎｎの光度は制御回路６０に記憶さ
れている。

【００５１】入射角θ１におけるすべての所定領域Ａ１
１〜Ａｎｎの測定が終了すると、制御回路６０は、入射
角を変えて金属薄膜１２に光を入射するようにして、入
射角θ１における測定と同様に、各入射角毎に全所定領
域Ａ１１〜Ａｎｎにおける反射光の光度の導出を行い、
この光度を記憶する。これにより、各所定領域Ａ１１〜
Ａｎｎにおける入射角毎の光度が記憶されることにな
り、この結果に基づいて免疫反応の有無、免疫反応量を
測定することができる。

【００５２】上述した説明から理解できるように、この
第２の実施の形態においては、被測定体の生化学反応を
測定する際に、生化学測定装置は、光透過器４０から照
射される光線が所定の入射角にて金属薄膜１２に入射す
るようにした後、光照射器２０からの光線のうち金属薄
膜１２の各所定領域Ａ１１〜Ａｎｎ分の光線を光透過器
４０により選択的に透過して各所定領域Ａ１１〜Ａｎｎ
に照射し、透過光を受光器５０（フォトダイオード）に
て受光して、各所定領域Ａ１１〜Ａｎｎの光度をすべて
測定することとなる。この測定を入射角を変えて各入射
角毎に実施することにより、被測定体の生化学反応を測
定することとなる。したがって、光透過器４０により所
定領域への照射の切り換えを短時間にて実施することが
できるようになるので、短時間で多数の測定ポイントを
測定することができる。

【００５３】また、光照射器２０と光透過器４０を同じ
駆動装置７１または７２に組み付けて、光照射器２０と
光透過器４０を一体的に移動させることにより、金属薄
膜１２に対する光線の入射角を変更するようになってい
るので、駆動装置７１、７２のうちいずれか１つを省略
でき、生化学測定装置を簡単な構成とすることができ
る。

【００５４】また、光照射器２０と光透過器４０を一体
的に移動させることにより金属薄膜１２に対する光線の
入射角を変更させ、光透過器４０の移動と連動して受光
器５０を移動させることにより同受光器５０が反射光を
受光するようにしたため、金属薄膜１２の所定領域に入
射した光線を確実に受光器５０にて受光することができ
るので、確実に被測定体の生化学反応を測定することが
できる。

【００５５】なお、上述した第２の実施の形態において
は、受光器５０としてフォトダイオードを使用するよう
にしたが、この代わりに、ＣＣＤ画像センサを使用する
ようにしてもよい。この場合にも、第１の実施の形態と
同様に制御すればよい。したがって、これによっても、
被測定体の生化学反応を測定する際に、生化学測定装置
は、光透過器４０から照射される光線が所定の入射角に
て金属薄膜１２に入射するようにした後、光照射器２０
からの光線のうち４つのグループ（図６（ａ）〜図６
（ｄ）の４つの受光パターン）に分けた１グループ分の
光線を光透過器４０により選択的に透過してそのグルー
プの各所定領域Ａ１１〜Ａｎｎに照射し、透過光を受光
器５０にて受光して、各所定領域Ａ１１〜Ａｎｎの光度
をすべて測定することとなる。この測定を入射角を変え
て各入射角毎に実施することにより、被測定体の生化学
反応を測定することとなる。したがって、所定領域毎に
測定するのではなく、各所定領域を４つのグループに分
けて（上述した４つの受光パターンに分けて）グループ
毎に測定するようにしたので、測定回数を少なく抑える
こととなり、測定時間をより短縮することができる。

【００５６】また、上述した第２の実施の形態において
は、光照射器駆動装置７１または光透過器駆動装置７２
により光照射器２０と光透過器４０を移動させることに
より、金属薄膜１２に対する光線の入射角を変更するよ
うにするとともに、光照射器駆動装置７１または光透過
器駆動装置７２と連動する受光器駆動装置７３により受
光器５０を移動させることにより、受光器５０が透過光
を受光するようにしたが、図１１に示すように、基台１
０を回動させることにより、金属薄膜１２に対する光線
の入射角を変更するようにするとともに、基台１０の回
動と連動する受光器駆動装置７３により受光器５０を移
動させることにより、受光器５０が透過光を受光するよ
うにしてもよい。この場合、基台１０は基台駆動装置７
４に組み付けられており、この駆動装置７４は制御回路
６０に接続されており（図８参照）、基台１０すなわち
試料容器１１の底面を移動させることにより、金属薄膜
１２に対する光線の入射角を変更するようになってい
る。

【００５７】これによっても、光反射器３０により所定
領域への照射の切り換えを短時間にて実施することがで
きるようになるので、短時間で多数の測定ポイントを測
定することができる。また、基台１０すなわち試料容器
１１の底面を回動させることにより金属薄膜１２に対す
る光線の入射角を変更させ、基台１０すなわち試料容器
１１の底面の回動と連動して受光器５０を移動させるこ
とにより同受光器５０が透過光を受光するようにしたた
め、金属薄膜１２の所定領域に入射した光線を確実に受
光器５０にて受光することができるので、確実に被測定
体の生化学反応を測定することができる。

【００５８】なお、上述した各実施の形態においては、
試料容器１１として区画していないものを使用したが、
試料容器１１の内部を四角状のセルに区画し各セルの底
面に金属薄膜１２を成膜したものを使用するようにして
もよい。これによれば、１種類の抗体に対する複数種類
の被測定液の免疫反応を測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の実施の形態による生化学測定
装置を示す概略図である。

【図２】 図１に示す試料容器の上面図である。

【図３】 図１に示す光反射器の正面図である。

【図４】 本発明の第１の実施の形態による生化学測定
装置を示すブロック図である。

【図５】 （ａ）〜（ｌ）は本発明の第１の実施の形態
による生化学測定装置の受光器にフォトダイオードを使
用した場合の受光器の受光面の受光パターンを示す図で
ある。

【図６】 （ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施の形態
による生化学測定装置の受光器にＣＣＤ画像センサを使
用した場合の受光器の受光面の受光パターンを示す図で
ある。

【図７】 本発明の第１の実施の形態の変形例による生
化学測定装置を示す概略図である。

【図８】 本発明の第１の実施の形態の変形例による生
化学測定装置を示すブロック図である。

【図９】 本発明の第２の実施の形態による生化学測定
装置を示す概略図である。

【図１０】 図９に示す光透過器の正面図である。

【図１１】 本発明の第２の実施の形態の変形例による
生化学測定装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１０…基台、１１…試料容器、１２…金属薄膜、１３…
プリズム、２０…光照射器、３０…光反射器、３１…反
射部、３１ａ…ミラー、４０…光透過器、４１…透過
部、４１ａ…透過窓、５０…受光器、６０…制御回路、
７１…光照射器駆動装置、７２…光反射器駆動装置，光
透過器駆動装置、７３…受光器駆動装置、７４…基台駆
動装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯山 隆 東京都目黒区駒場４−８−ＲＡ−305 Ｆターム(参考） 2G059 BB12 CC16 DD12 DD13 EE02 FF01 GG10 JJ12 KK01 KK04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面が被測定体に接触する金属薄膜を成膜
   したガラス基板と、この金属薄膜に平行な光線の束を照
   射する光照射器と、前記ガラス基板を通過して入射し同
   ガラス基板と前記金属薄膜の境界面にて反射した前記光
   線を受光する受光器とを備えてなり、前記光線を入射角
   を変えて入射し各入射角毎に受光した光線の光度を測定
   してこれら測定結果に基づいて生化学反応を測定する生
   化学測定装置において、 前記金属薄膜は複数の所定領域を有し、これら所定領域
   のうち少なくとも１つの領域に、この領域分の光線を前
   記平行な光線の束から選択して照射する光線選択照射手
   段を備えたことを特徴とする生化学測定装置。
2. 【請求項２】前記光線選択照射手段として、前記光照射
   器から照射された前記光線の束のうち、前記所定領域分
   の光線を選択的に反射する光反射器を採用したことを特
   徴とする請求項１に記載の生化学測定装置。
3. 【請求項３】前記光線選択照射手段として、前記光照射
   器から照射された前記光線の束のうち、前記所定領域分
   の光線を選択的に透過する光透過器を採用したことを特
   徴とする請求項１に記載の生化学測定装置。
4. 【請求項４】前記光照射器と光線選択照射手段を連動さ
   せて移動させることにより前記金属薄膜に対する前記光
   線の入射角を変更させ、前記光線選択照射手段の移動と
   連動して前記受光器を移動させることにより同受光器が
   反射光を受光するようにしたことを特徴とする請求項２
   に記載の生化学測定装置。
5. 【請求項５】前記光線選択照射手段を移動させることに
   より前記金属薄膜に対する前記光線の入射角を変更さ
   せ、前記光線選択照射手段の移動と連動して前記受光器
   を移動させることにより同受光器が反射光を受光するよ
   うにしたことを特徴とする請求項３に記載の生化学測定
   装置。
6. 【請求項６】前記ガラス基板を回動させることにより前
   記金属薄膜に対する前記光線の入射角を変更させ、前記
   ガラス基板の回動と連動して前記受光器を移動させるこ
   とにより同受光器が反射光を受光するようにしたことを
   特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載
   の生化学測定装置。