JP2003130791A - 全反射減衰を利用した測定方法および測定装置 - Google Patents
全反射減衰を利用した測定方法および測定装置Info
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
- G01N21/552—Attenuated total reflection
- G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リファレンスユニットにおける測定結果を用
いて、測定ユニットにおける測定結果を補正する際に、
リファレンスユニットと測定ユニット間の感度差による
影響を低減し、全反射減衰の状態の変化の測定精度を向
上する。 【解決手段】 センシング物質30が配された測定チップ
６およびリファレンスチップ６’に、まず溶媒のみを供
給し、光ビーム13を各チップの内底面に形成された金属
膜12と、その下の誘電体ブロック10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、界面におい
て全反射した光ビーム13をフォトダイオードアレイ17で
検出し、該検出結果に基づいて測定ユニット５とリファ
レンスユニット５’間の感度差を算出する。その後測定
チップ６のみに被検体を添加し、同様に測定を行い、リ
ファレンスユニット５’の測定結果を前述の感度差を用
いて校正し該校正された測定結果により、測定ユニット
５の測定結果を補正する。
いて、測定ユニットにおける測定結果を補正する際に、
リファレンスユニットと測定ユニット間の感度差による
影響を低減し、全反射減衰の状態の変化の測定精度を向
上する。 【解決手段】 センシング物質30が配された測定チップ
６およびリファレンスチップ６’に、まず溶媒のみを供
給し、光ビーム13を各チップの内底面に形成された金属
膜12と、その下の誘電体ブロック10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、界面におい
て全反射した光ビーム13をフォトダイオードアレイ17で
検出し、該検出結果に基づいて測定ユニット５とリファ
レンスユニット５’間の感度差を算出する。その後測定
チップ６のみに被検体を添加し、同様に測定を行い、リ
ファレンスユニット５’の測定結果を前述の感度差を用
いて校正し該校正された測定結果により、測定ユニット
５の測定結果を補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面プラズモンの
発生を利用して物質の特性を分析する表面プラズモン測
定等の全反射減衰を利用した測定方法および測定装置に
関し、特に詳細には、センシング物質と試料液に含まれ
る被検体との結合作用の状態を測定する全反射減衰を利
用した測定方法および測定装置に関するものである。
発生を利用して物質の特性を分析する表面プラズモン測
定等の全反射減衰を利用した測定方法および測定装置に
関し、特に詳細には、センシング物質と試料液に含まれ
る被検体との結合作用の状態を測定する全反射減衰を利
用した測定方法および測定装置に関するものである。
【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。
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。
【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、被測定物質の特性を分
析する表面プラズモン測定装置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）。
って励起される現象を利用して、被測定物質の特性を分
析する表面プラズモン測定装置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）。
【０００４】上記の系を用いる表面プラズモン測定装置
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液体試
料などの被測定物質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。
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液体試
料などの被測定物質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。
【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化させて上記界
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
角の変化に従って、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。
には、比較的細い光ビームを入射角を変化させて上記界
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
角の変化に従って、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。
【０００６】上記構成の表面プラズモン測定装置におい
て、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射
角で入射させると、該金属膜に接している被測定物質中
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被測定物質との界面に表面
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。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。
て、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射
角で入射させると、該金属膜に接している被測定物質中
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被測定物質との界面に表面
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。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】この全反射減衰（ＡＴＲ）が生じる入射
角、すなわち全反射減衰角θＳＰより表面プラズモンの
波数が分かると、被測定物質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ＫＳＰ、表面プラズモン
の角周波数をω、ｃを真空中の光速、εｍ とεｓ を
それぞれ金属、被測定物質の誘電率とすると、以下の関
係がある。
角、すなわち全反射減衰角θＳＰより表面プラズモンの
波数が分かると、被測定物質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ＫＳＰ、表面プラズモン
の角周波数をω、ｃを真空中の光速、εｍ とεｓ を
それぞれ金属、被測定物質の誘電率とすると、以下の関
係がある。
【０００８】
【数１】
すなわち、上記反射光強度が低下する入射角である全反
射減衰角θＳＰを知ることにより、被測定物質の誘電率
εｓ、つまりは屈折率に関連する特性を求めることがで
きる。
射減衰角θＳＰを知ることにより、被測定物質の誘電率
εｓ、つまりは屈折率に関連する特性を求めることがで
きる。
【０００９】なおこの種の表面プラズモン測定装置にお
いては、全反射減衰角θＳＰを精度良く、しかも大きな
ダイナミックレンジで測定することを目的として、特開
平１１−３２６１９４号に示されるように、アレイ状の
光検出手段を用いることが考えられている。この光検出
手段は、複数の受光素子が所定方向に配設されてなり、
前記界面において種々の反射角で全反射した光ビームの
成分をそれぞれ異なる受光素子が受光する向きにして配
設されたものである。
いては、全反射減衰角θＳＰを精度良く、しかも大きな
ダイナミックレンジで測定することを目的として、特開
平１１−３２６１９４号に示されるように、アレイ状の
光検出手段を用いることが考えられている。この光検出
手段は、複数の受光素子が所定方向に配設されてなり、
前記界面において種々の反射角で全反射した光ビームの
成分をそれぞれ異なる受光素子が受光する向きにして配
設されたものである。
【００１０】そしてその場合は、上記アレイ状の光検出
手段の各受光素子が出力する光検出信号を、該受光素子
の配設方向に関して微分する微分手段が設けられ、この
微分手段が出力する微分値に基づいて被測定物質の屈折
率に関連する特性を求めることが多い。
手段の各受光素子が出力する光検出信号を、該受光素子
の配設方向に関して微分する微分手段が設けられ、この
微分手段が出力する微分値に基づいて被測定物質の屈折
率に関連する特性を求めることが多い。
【００１１】また、全反射減衰（ＡＴＲ）を利用する類
似の測定装置として、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測定装置も知られている。こ
の漏洩モード測定装置は基本的に、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、試料液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。
似の測定装置として、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測定装置も知られている。こ
の漏洩モード測定装置は基本的に、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、試料液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。
【００１２】上記構成の漏洩モード測定装置において、
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被測定物質の屈折
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、被測定物質の屈折率や、それに関
連する被測定物質の特性を分析することができる。
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被測定物質の屈折
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、被測定物質の屈折率や、それに関
連する被測定物質の特性を分析することができる。
【００１３】なおこの漏洩モード測定装置においても、
全反射減衰によって反射光に生じる暗線の位置を検出す
るために、前述したアレイ状の光検出手段を用いること
ができ、またそれと併せて前述の微分手段が適用される
ことも多い。
全反射減衰によって反射光に生じる暗線の位置を検出す
るために、前述したアレイ状の光検出手段を用いること
ができ、またそれと併せて前述の微分手段が適用される
ことも多い。
【００１４】また、上述した表面プラズモン測定装置や
漏洩モード測定装置は、創薬研究分野等において、所望
のセンシング物質に結合する特定物質を見いだすランダ
ムスクリーニングへ使用されることがあり、この場合に
は前記薄膜層（表面プラズモン測定装置の場合は金属膜
であり、漏洩モード測定装置の場合はクラッド層および
光導波層）上に上記被測定物質としてセンシング物質を
固定し、該センシング物質上に種々の被検体が溶媒に溶
かされた試料液を添加し、所定時間が経過する毎に前述
の全反射減衰角θＳＰの角度を測定している。
漏洩モード測定装置は、創薬研究分野等において、所望
のセンシング物質に結合する特定物質を見いだすランダ
ムスクリーニングへ使用されることがあり、この場合に
は前記薄膜層（表面プラズモン測定装置の場合は金属膜
であり、漏洩モード測定装置の場合はクラッド層および
光導波層）上に上記被測定物質としてセンシング物質を
固定し、該センシング物質上に種々の被検体が溶媒に溶
かされた試料液を添加し、所定時間が経過する毎に前述
の全反射減衰角θＳＰの角度を測定している。
【００１５】試料液中の被検体が、センシング物質と結
合するものであれば、この結合によりセンシング物質の
屈折率が時間経過に伴って変化する。したがって、所定
時間経過毎に上記全反射減衰角θＳＰを測定し、該全反
射減衰角θＳＰの角度に変化が生じているか否か測定す
ることにより、被検体とセンシング物質の結合状態を測
定し、その結果に基づいて被検体がセンシング物質と結
合する特定物質であるか否かを判定することができる。
このような特定物質とセンシング物質との組み合わせと
しては、例えば抗原と抗体、あるいは抗体と抗体が挙げ
られる。具体的には、ウサギ抗ヒトＩｇＧ抗体をセンシ
ング物質として測定チップに固定し、ヒトＩgＧ抗体を
特定物質として用いることができる。
合するものであれば、この結合によりセンシング物質の
屈折率が時間経過に伴って変化する。したがって、所定
時間経過毎に上記全反射減衰角θＳＰを測定し、該全反
射減衰角θＳＰの角度に変化が生じているか否か測定す
ることにより、被検体とセンシング物質の結合状態を測
定し、その結果に基づいて被検体がセンシング物質と結
合する特定物質であるか否かを判定することができる。
このような特定物質とセンシング物質との組み合わせと
しては、例えば抗原と抗体、あるいは抗体と抗体が挙げ
られる。具体的には、ウサギ抗ヒトＩｇＧ抗体をセンシ
ング物質として測定チップに固定し、ヒトＩgＧ抗体を
特定物質として用いることができる。
【００１６】なお、被検体とセンシング物質の結合状態
を測定するためには、全反射減衰角θＳＰの角度そのも
のを必ずしも検出する必要はない。例えばセンシング物
質に試料液を添加し、その後の全反射減衰角θＳＰの角
度変化量を測定して、その角度変化量の大小に基づいて
結合状態を測定することもできる。前述したアレイ状の
光検出手段と微分手段を全反射減衰を利用した測定装置
に適用する場合であれば、微分値の変化量は、全反射減
衰角θＳＰの角度変化量を反映しているため、微分値の
変化量に基づいて、センシング物質と被検体との結合状
態を測定することができる。（本出願人による特願2000
-398309号参照）このような全反射減衰を利用した測定
方法および装置においては、底面に予め形成された薄膜
層上にセンシング物質が固定されたカップ状あるいはシ
ャーレ状の測定チップに、溶媒と被検体からなる試料液
を滴下供給して、上述した全反射減衰角θＳＰの角度変
化量の測定を行っている。
を測定するためには、全反射減衰角θＳＰの角度そのも
のを必ずしも検出する必要はない。例えばセンシング物
質に試料液を添加し、その後の全反射減衰角θＳＰの角
度変化量を測定して、その角度変化量の大小に基づいて
結合状態を測定することもできる。前述したアレイ状の
光検出手段と微分手段を全反射減衰を利用した測定装置
に適用する場合であれば、微分値の変化量は、全反射減
衰角θＳＰの角度変化量を反映しているため、微分値の
変化量に基づいて、センシング物質と被検体との結合状
態を測定することができる。（本出願人による特願2000
-398309号参照）このような全反射減衰を利用した測定
方法および装置においては、底面に予め形成された薄膜
層上にセンシング物質が固定されたカップ状あるいはシ
ャーレ状の測定チップに、溶媒と被検体からなる試料液
を滴下供給して、上述した全反射減衰角θＳＰの角度変
化量の測定を行っている。
【００１７】上記測定チップに試料液を供給し、センシ
ング物質と被検体とが結合すると、センシング物質の屈
折率が変化し、全反射減衰角θＳＰの角度が変化する。
しかし、測定チップに試料液を供給した後の全反射減衰
角θＳＰの角度変化は、厳密にはセンシング物質と被検
体の結合による屈折率の変化のみを反映したものではな
く、センシング物質と試料液中の被検体の結合による屈
折率の変化と、センシング物質と試料液中の溶媒との作
用による屈折率変化の総和を反映したものである。
ング物質と被検体とが結合すると、センシング物質の屈
折率が変化し、全反射減衰角θＳＰの角度が変化する。
しかし、測定チップに試料液を供給した後の全反射減衰
角θＳＰの角度変化は、厳密にはセンシング物質と被検
体の結合による屈折率の変化のみを反映したものではな
く、センシング物質と試料液中の被検体の結合による屈
折率の変化と、センシング物質と試料液中の溶媒との作
用による屈折率変化の総和を反映したものである。
【００１８】このため、センシング物質に溶媒からなる
偽試料液を供給して測定を行っても、図４に実線で示す
ように、全反射減衰角θＳＰの角度はわずかに変化し、
この全反射減衰角θＳＰの角度変化は測定の際には誤差
となる。この誤差を除去するために、出願人らは溶媒か
らなる偽試料液が供給された測定チップであるリファレ
ンスチップを設け、測定チップにおける全反射減衰角θ
ＳＰの角度変化量からリファレンスチップにおける全反
射減衰角θＳＰの角度変化量を差し引いた、補正角度変
化量を求め、その補正角度変化量に基づいて、センシン
グ物質と被検体とに結合の有無を判定する判定方法を特
願2001-049681において提案している。この判定方法を
用いれば、センシング物質と被検体とが結合しない場合
には、全反射減衰角θＳＰの補正角度変化量はほぼ０と
なるため、容易に結合の有無を判定することができる。
偽試料液を供給して測定を行っても、図４に実線で示す
ように、全反射減衰角θＳＰの角度はわずかに変化し、
この全反射減衰角θＳＰの角度変化は測定の際には誤差
となる。この誤差を除去するために、出願人らは溶媒か
らなる偽試料液が供給された測定チップであるリファレ
ンスチップを設け、測定チップにおける全反射減衰角θ
ＳＰの角度変化量からリファレンスチップにおける全反
射減衰角θＳＰの角度変化量を差し引いた、補正角度変
化量を求め、その補正角度変化量に基づいて、センシン
グ物質と被検体とに結合の有無を判定する判定方法を特
願2001-049681において提案している。この判定方法を
用いれば、センシング物質と被検体とが結合しない場合
には、全反射減衰角θＳＰの補正角度変化量はほぼ０と
なるため、容易に結合の有無を判定することができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記リ
ファレンスチップを用いた判定方法は、センシング物質
と被検体とが結合しない場合であっても、全反射減衰角
θＳＰの補正角度変化量が完全に０とならないため、被
検体の分子量が大きい場合には有効であっても、被検体
の分子量が小さい場合には、センシング物質と被検体と
が結合の有無の判定精度を向上することができないとい
う問題がある。
ファレンスチップを用いた判定方法は、センシング物質
と被検体とが結合しない場合であっても、全反射減衰角
θＳＰの補正角度変化量が完全に０とならないため、被
検体の分子量が大きい場合には有効であっても、被検体
の分子量が小さい場合には、センシング物質と被検体と
が結合の有無の判定精度を向上することができないとい
う問題がある。
【００２０】図４に、発明者らが測定した溶媒からなる
偽試料液が供給された測定チップにおける全反射減衰角
θＳＰの角度変化量を実線で、同じく溶媒からなる偽試
料液が供給されたリファレンスチップにおける全反射減
衰角θＳＰの角度変化量を点線で、測定チップにおける
角度変化量からリファレンスチップにおける角度変化量
を差し引いた補正角度変化量を一点鎖線で示す。どちら
のチップにおいても、センシング物質と被検体の結合は
生じていないので、補正角度変化量は０であることが望
ましい。しかし一点鎖線で示す補正角度変化量は、１時
間経過した時に、分子量換算で900の値を示している。
このようにセンシング物質と被検体との結合が生じてい
ない場合、すなわち本来ならば補正角度変化量が０とな
る場合に、測定される補正角度変化量の値が大きいた
め、結合の有無の判定精度が悪化している。
偽試料液が供給された測定チップにおける全反射減衰角
θＳＰの角度変化量を実線で、同じく溶媒からなる偽試
料液が供給されたリファレンスチップにおける全反射減
衰角θＳＰの角度変化量を点線で、測定チップにおける
角度変化量からリファレンスチップにおける角度変化量
を差し引いた補正角度変化量を一点鎖線で示す。どちら
のチップにおいても、センシング物質と被検体の結合は
生じていないので、補正角度変化量は０であることが望
ましい。しかし一点鎖線で示す補正角度変化量は、１時
間経過した時に、分子量換算で900の値を示している。
このようにセンシング物質と被検体との結合が生じてい
ない場合、すなわち本来ならば補正角度変化量が０とな
る場合に、測定される補正角度変化量の値が大きいた
め、結合の有無の判定精度が悪化している。
【００２１】上記のように、偽試料液が供給された測定
チップにおける角度変化量と、同様に偽試料液が供給さ
れたリファレンスチップにおける角度変化量との間に差
が生じる原因のひとつは、リファレンスチップに配設さ
れた金属の薄膜層と、測定チップに配設された金属の薄
膜層の厚さにバラツキがあることが挙げられる。また、
他の原因としては、前述したように、光検出手段で検出
した微分値の変化量に基づいて角度変化量を算出してい
るため、測定ユニットに設けられた光検出手段の検出感
度とリファレンスユニットに設けられた光検出手段の検
出感度に感度差が生じている事などが挙げられる。
チップにおける角度変化量と、同様に偽試料液が供給さ
れたリファレンスチップにおける角度変化量との間に差
が生じる原因のひとつは、リファレンスチップに配設さ
れた金属の薄膜層と、測定チップに配設された金属の薄
膜層の厚さにバラツキがあることが挙げられる。また、
他の原因としては、前述したように、光検出手段で検出
した微分値の変化量に基づいて角度変化量を算出してい
るため、測定ユニットに設けられた光検出手段の検出感
度とリファレンスユニットに設けられた光検出手段の検
出感度に感度差が生じている事などが挙げられる。
【００２２】本発明は上記の事情に鑑みて、測定ユニッ
トとリファレンスユニット間の感度差の影響を低減し、
全反射減衰の状態の変化の測定精度を向上させることの
できる全反射減衰を利用した測定方法および装置を提供
することを目的とする。
トとリファレンスユニット間の感度差の影響を低減し、
全反射減衰の状態の変化の測定精度を向上させることの
できる全反射減衰を利用した測定方法および装置を提供
することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明による全反射減衰
を利用した測定方法は、第１の光ビームを発生させる第
１の光源と、前記第１の光ビームに対して透明な第１の
誘電体ブロック、この誘電体ブロックの一面に形成され
た第１の薄膜層、この薄膜層の表面上に被検体と溶媒か
らなる試料液を保持する第１の試料液保持機構を備えて
なる測定チップと、前記第１の薄膜層の表面上に配され
て、試料液中の特定物質と結合しうるセンシング物質
と、前記第１の光ビームを前記第１の誘電体ブロックに
対して、該第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層と
の界面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入
射させる第１の光学系と、前記第１の誘電体ブロックと
前記第１の薄膜層との界面で全反射した第１の光ビーム
の強度を検出する第１の光検出手段とから構成される測
定ユニットと、第２の光ビームを発生させる第２の光源
と、前記第２の光ビームに対して透明な第２の誘電体ブ
ロック、この誘電体ブロックの一面に形成された第２の
薄膜層、この薄膜層の表面上に前記溶媒からなる偽試料
液を保持する第２の試料液保持機構を備えてなるリファ
レンスチップと、前記第２の薄膜層の表面上に配された
前記特定物質と結合しうるセンシング物質と、前記第２
の光ビームを前記第２の誘電体ブロックに対して、該第
２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面で全反
射条件が得られるように種々の入射角で入射させる第２
の光学系と、前記第２の誘電体ブロックと前記第２の薄
膜層との界面で全反射した第２の光ビームの強度を検出
する第２の光検出手段とから構成されるリファレンスユ
ニットと、前記第２の光検出手段の検出結果を用いて、
前記第１の光検出手段の検出結果を補正し、該補正され
た第１の光検出手段の検出結果に基づいて全反射減衰の
状態の変化を測定する測定手段とを備えた全反射減衰を
利用した測定装置において、前記全反射減衰の状態の変
化の測定開始前に、前記測定ユニットおよび前記リファ
レンスユニット間の感度差を検出し、前記測定時に、前
記感度差に基づいて前記測定手段による測定結果の校正
を行うことを特徴とするものである。
を利用した測定方法は、第１の光ビームを発生させる第
１の光源と、前記第１の光ビームに対して透明な第１の
誘電体ブロック、この誘電体ブロックの一面に形成され
た第１の薄膜層、この薄膜層の表面上に被検体と溶媒か
らなる試料液を保持する第１の試料液保持機構を備えて
なる測定チップと、前記第１の薄膜層の表面上に配され
て、試料液中の特定物質と結合しうるセンシング物質
と、前記第１の光ビームを前記第１の誘電体ブロックに
対して、該第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層と
の界面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入
射させる第１の光学系と、前記第１の誘電体ブロックと
前記第１の薄膜層との界面で全反射した第１の光ビーム
の強度を検出する第１の光検出手段とから構成される測
定ユニットと、第２の光ビームを発生させる第２の光源
と、前記第２の光ビームに対して透明な第２の誘電体ブ
ロック、この誘電体ブロックの一面に形成された第２の
薄膜層、この薄膜層の表面上に前記溶媒からなる偽試料
液を保持する第２の試料液保持機構を備えてなるリファ
レンスチップと、前記第２の薄膜層の表面上に配された
前記特定物質と結合しうるセンシング物質と、前記第２
の光ビームを前記第２の誘電体ブロックに対して、該第
２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面で全反
射条件が得られるように種々の入射角で入射させる第２
の光学系と、前記第２の誘電体ブロックと前記第２の薄
膜層との界面で全反射した第２の光ビームの強度を検出
する第２の光検出手段とから構成されるリファレンスユ
ニットと、前記第２の光検出手段の検出結果を用いて、
前記第１の光検出手段の検出結果を補正し、該補正され
た第１の光検出手段の検出結果に基づいて全反射減衰の
状態の変化を測定する測定手段とを備えた全反射減衰を
利用した測定装置において、前記全反射減衰の状態の変
化の測定開始前に、前記測定ユニットおよび前記リファ
レンスユニット間の感度差を検出し、前記測定時に、前
記感度差に基づいて前記測定手段による測定結果の校正
を行うことを特徴とするものである。
【００２４】また、本発明による全反射減衰を利用した
測定方法は、特に前述の表面プラズモン測定方法を対象
とすることもでき、その場合は、第１の光ビームを発生
させる第１の光源と、前記第１の光ビームに対して透明
な第１の誘電体ブロック、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第１の薄膜層、この薄膜層の
表面上に被検体と溶媒からなる試料液を保持する第１の
試料液保持機構を備えてなる測定チップと、前記第１の
薄膜層の表面上に配されて、試料液中の特定物質と結合
しうるセンシング物質と、前記第１の光ビームを前記第
１の誘電体ブロックに対して、該第１の誘電体ブロック
と前記第１の薄膜層との界面で全反射条件が得られるよ
うに種々の入射角で入射させる第１の光学系と、前記第
１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面で全反
射した第１の光ビームの強度を検出する第１の光検出手
段とから構成される測定ユニットと、第２の光ビームを
発生させる第２の光源と、前記第２の光ビームに対して
透明な第２の誘電体ブロック、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第２の薄膜層、この薄膜
層の表面上に前記溶媒からなる偽試料液を保持する第２
の試料液保持機構を備えてなるリファレンスチップと、
前記第２の薄膜層の表面上に配された前記特定物質と結
合しうるセンシング物質と、前記第２の光ビームを前記
第２の誘電体ブロックに対して、該第２の誘電体ブロッ
クと前記第２の薄膜層との界面で全反射条件が得られる
ように種々の入射角で入射させる第２の光学系と、前記
第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面で全
反射した第２の光ビームの強度を検出する第２の光検出
手段とから構成されるリファレンスユニットと、前記第
２の光検出手段の検出結果を用いて、前記第１の光検出
手段の検出結果を補正し、該補正された第１の光検出手
段の検出結果に基づいて、表面プラズモン共鳴に伴う全
反射減衰の状態の変化を測定する測定手段とを備えた全
反射減衰を利用した測定装置において、前記全反射減衰
の状態の変化の測定開始前に、前記測定ユニットおよび
前記リファレンスユニット間の感度差を検出し、前記測
定時に、前記感度差に基づいて前記測定手段による測定
結果の校正を行うことを特徴とするものである。
測定方法は、特に前述の表面プラズモン測定方法を対象
とすることもでき、その場合は、第１の光ビームを発生
させる第１の光源と、前記第１の光ビームに対して透明
な第１の誘電体ブロック、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第１の薄膜層、この薄膜層の
表面上に被検体と溶媒からなる試料液を保持する第１の
試料液保持機構を備えてなる測定チップと、前記第１の
薄膜層の表面上に配されて、試料液中の特定物質と結合
しうるセンシング物質と、前記第１の光ビームを前記第
１の誘電体ブロックに対して、該第１の誘電体ブロック
と前記第１の薄膜層との界面で全反射条件が得られるよ
うに種々の入射角で入射させる第１の光学系と、前記第
１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面で全反
射した第１の光ビームの強度を検出する第１の光検出手
段とから構成される測定ユニットと、第２の光ビームを
発生させる第２の光源と、前記第２の光ビームに対して
透明な第２の誘電体ブロック、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第２の薄膜層、この薄膜
層の表面上に前記溶媒からなる偽試料液を保持する第２
の試料液保持機構を備えてなるリファレンスチップと、
前記第２の薄膜層の表面上に配された前記特定物質と結
合しうるセンシング物質と、前記第２の光ビームを前記
第２の誘電体ブロックに対して、該第２の誘電体ブロッ
クと前記第２の薄膜層との界面で全反射条件が得られる
ように種々の入射角で入射させる第２の光学系と、前記
第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面で全
反射した第２の光ビームの強度を検出する第２の光検出
手段とから構成されるリファレンスユニットと、前記第
２の光検出手段の検出結果を用いて、前記第１の光検出
手段の検出結果を補正し、該補正された第１の光検出手
段の検出結果に基づいて、表面プラズモン共鳴に伴う全
反射減衰の状態の変化を測定する測定手段とを備えた全
反射減衰を利用した測定装置において、前記全反射減衰
の状態の変化の測定開始前に、前記測定ユニットおよび
前記リファレンスユニット間の感度差を検出し、前記測
定時に、前記感度差に基づいて前記測定手段による測定
結果の校正を行うことを特徴とするものである。
【００２５】また、本発明による全反射減衰を利用した
測定方法は、特に前述の漏洩モード測定方法を対象とす
ることもでき、その場合は、第１の光ビームを発生させ
る第１の光源と、前記第１の光ビームに対して透明な第
１の誘電体ブロック、この誘電体ブロックの一面に形成
されたクラッド層および該クラッド層の上に形成された
光導波層からなる第１の薄膜層、この薄膜層の表面上に
被検体と溶媒からなる試料液を保持する第１の試料液保
持機構を備えてなる測定チップと、前記第１の薄膜層の
表面上に配されて、試料液中の特定物質と結合しうるセ
ンシング物質と、前記第１の光ビームを前記第１の誘電
体ブロックに対して、該第１の誘電体ブロックと前記第
１の薄膜層との界面で全反射条件が得られるように種々
の入射角で入射させる第１の光学系と、前記第１の誘電
体ブロックと前記第１の薄膜層との界面で全反射した第
１の光ビームの強度を検出する第１の光検出手段とから
構成される測定ユニットと、第２の光ビームを発生させ
る第２の光源と、前記第２の光ビームに対して透明な第
２の誘電体ブロック、この誘電体ブロックの一面に形成
されたクラッド層および該クラッド層の上に形成された
光導波層からなる第２の薄膜層、この薄膜層の表面上に
前記溶媒からなる偽試料液を保持する第２の試料液保持
機構を備えてなるリファレンスチップと、前記第２の薄
膜層の表面上に配された前記特定物質と結合しうるセン
シング物質と、前記第２の光ビームを前記第２の誘電体
ブロックに対して、該第２の誘電体ブロックと前記第２
の薄膜層との界面で全反射条件が得られるように種々の
入射角で入射させる第２の光学系と、前記第２の誘電体
ブロックと前記第２の薄膜層との界面で全反射した第２
の光ビームの強度を検出する第２の光検出手段とから構
成されるリファレンスユニットと、前記第２の光検出手
段の検出結果を用いて、前記第１の光検出手段の検出結
果を補正し、該補正された第１の光検出手段の検出結果
に基づいて、前記光導波層での導波モードの励起に伴う
全反射減衰の状態の変化を測定する測定手段とを備えた
全反射減衰を利用した測定装置において、前記全反射減
衰の状態の変化の測定開始前に、前記測定ユニットおよ
び前記リファレンスユニット間の感度差を検出し、前記
測定時に、前記感度差に基づいて前記測定手段による測
定結果の校正を行うことを特徴とするものである。
測定方法は、特に前述の漏洩モード測定方法を対象とす
ることもでき、その場合は、第１の光ビームを発生させ
る第１の光源と、前記第１の光ビームに対して透明な第
１の誘電体ブロック、この誘電体ブロックの一面に形成
されたクラッド層および該クラッド層の上に形成された
光導波層からなる第１の薄膜層、この薄膜層の表面上に
被検体と溶媒からなる試料液を保持する第１の試料液保
持機構を備えてなる測定チップと、前記第１の薄膜層の
表面上に配されて、試料液中の特定物質と結合しうるセ
ンシング物質と、前記第１の光ビームを前記第１の誘電
体ブロックに対して、該第１の誘電体ブロックと前記第
１の薄膜層との界面で全反射条件が得られるように種々
の入射角で入射させる第１の光学系と、前記第１の誘電
体ブロックと前記第１の薄膜層との界面で全反射した第
１の光ビームの強度を検出する第１の光検出手段とから
構成される測定ユニットと、第２の光ビームを発生させ
る第２の光源と、前記第２の光ビームに対して透明な第
２の誘電体ブロック、この誘電体ブロックの一面に形成
されたクラッド層および該クラッド層の上に形成された
光導波層からなる第２の薄膜層、この薄膜層の表面上に
前記溶媒からなる偽試料液を保持する第２の試料液保持
機構を備えてなるリファレンスチップと、前記第２の薄
膜層の表面上に配された前記特定物質と結合しうるセン
シング物質と、前記第２の光ビームを前記第２の誘電体
ブロックに対して、該第２の誘電体ブロックと前記第２
の薄膜層との界面で全反射条件が得られるように種々の
入射角で入射させる第２の光学系と、前記第２の誘電体
ブロックと前記第２の薄膜層との界面で全反射した第２
の光ビームの強度を検出する第２の光検出手段とから構
成されるリファレンスユニットと、前記第２の光検出手
段の検出結果を用いて、前記第１の光検出手段の検出結
果を補正し、該補正された第１の光検出手段の検出結果
に基づいて、前記光導波層での導波モードの励起に伴う
全反射減衰の状態の変化を測定する測定手段とを備えた
全反射減衰を利用した測定装置において、前記全反射減
衰の状態の変化の測定開始前に、前記測定ユニットおよ
び前記リファレンスユニット間の感度差を検出し、前記
測定時に、前記感度差に基づいて前記測定手段による測
定結果の校正を行うことを特徴とするものである。
【００２６】上記各種の全反射減衰と利用する測定方法
においては、前記測定ユニットおよび前記リファレンス
ユニット間の感度差の検出は、前記測定チップおよびリ
ファレンスチップ上に、前記溶媒からなる偽試料液を保
持した状態で、前記光ビームを前記各ユニットの前記誘
電体ブロックに対して、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入射角で
入射させ、前記界面で全反射した光ビームの強度に基づ
いて、全反射減衰の状態の変化を検出し、該検出の結果
を各ユニット間で比較することにより行われるものであ
ってもよい。
においては、前記測定ユニットおよび前記リファレンス
ユニット間の感度差の検出は、前記測定チップおよびリ
ファレンスチップ上に、前記溶媒からなる偽試料液を保
持した状態で、前記光ビームを前記各ユニットの前記誘
電体ブロックに対して、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入射角で
入射させ、前記界面で全反射した光ビームの強度に基づ
いて、全反射減衰の状態の変化を検出し、該検出の結果
を各ユニット間で比較することにより行われるものであ
ってもよい。
【００２７】本発明による全反射減衰を利用した測定装
置においては、第１の光ビームを発生させる第１の光源
と、前記第１の光ビームに対して透明な第１の誘電体ブ
ロック、この誘電体ブロックの一面に形成された第１の
薄膜層、この薄膜層の表面上に被検体と溶媒からなる試
料液を保持する第１の試料液保持機構を備えてなる測定
チップと、前記第１の薄膜層の表面上に配されて、試料
液中の特定物質と結合しうるセンシング物質と、前記第
１の光ビームを前記第１の誘電体ブロックに対して、該
第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面で全
反射条件が得られるように種々の入射角で入射させる第
１の光学系と、前記第１の誘電体ブロックと前記第１の
薄膜層との界面で全反射した第１の光ビームの強度を検
出する第１の光検出手段とから構成される測定ユニット
と、第２の光ビームを発生させる第２の光源と、前記第
２の光ビームに対して透明な第２の誘電体ブロック、こ
の誘電体ブロックの一面に形成された第２の薄膜層、こ
の薄膜層の表面上に前記溶媒からなる偽試料液を保持す
る第２の試料液保持機構を備えてなるリファレンスチッ
プと、前記第２の薄膜層の表面上に配された前記特定物
質と結合しうるセンシング物質と、前記第２の光ビーム
を前記第２の誘電体ブロックに対して、該第２の誘電体
ブロックと前記第２の薄膜層との界面で全反射条件が得
られるように種々の入射角で入射させる第２の光学系
と、前記第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との
界面で全反射した第２の光ビームの強度を検出する第２
の光検出手段とから構成されるリファレンスユニット
と、前記第２の光検出手段の検出結果を用いて、前記第
１の光検出手段の検出結果を補正し、該補正された第１
の光検出手段の検出結果に基づいて全反射減衰の状態の
変化を測定する測定手段とを備えた全反射減衰を利用し
た測定装置において、前記全反射減衰の状態の変化の測
定開始前に、前記測定ユニットおよび前記リファレンス
ユニット間の感度差を検出する感度差検出手段をさらに
備え、前記測定手段が、前記測定時に、前記感度差に基
づいて測定結果の校正を行うものであることを特徴とす
るものである。
置においては、第１の光ビームを発生させる第１の光源
と、前記第１の光ビームに対して透明な第１の誘電体ブ
ロック、この誘電体ブロックの一面に形成された第１の
薄膜層、この薄膜層の表面上に被検体と溶媒からなる試
料液を保持する第１の試料液保持機構を備えてなる測定
チップと、前記第１の薄膜層の表面上に配されて、試料
液中の特定物質と結合しうるセンシング物質と、前記第
１の光ビームを前記第１の誘電体ブロックに対して、該
第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面で全
反射条件が得られるように種々の入射角で入射させる第
１の光学系と、前記第１の誘電体ブロックと前記第１の
薄膜層との界面で全反射した第１の光ビームの強度を検
出する第１の光検出手段とから構成される測定ユニット
と、第２の光ビームを発生させる第２の光源と、前記第
２の光ビームに対して透明な第２の誘電体ブロック、こ
の誘電体ブロックの一面に形成された第２の薄膜層、こ
の薄膜層の表面上に前記溶媒からなる偽試料液を保持す
る第２の試料液保持機構を備えてなるリファレンスチッ
プと、前記第２の薄膜層の表面上に配された前記特定物
質と結合しうるセンシング物質と、前記第２の光ビーム
を前記第２の誘電体ブロックに対して、該第２の誘電体
ブロックと前記第２の薄膜層との界面で全反射条件が得
られるように種々の入射角で入射させる第２の光学系
と、前記第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との
界面で全反射した第２の光ビームの強度を検出する第２
の光検出手段とから構成されるリファレンスユニット
と、前記第２の光検出手段の検出結果を用いて、前記第
１の光検出手段の検出結果を補正し、該補正された第１
の光検出手段の検出結果に基づいて全反射減衰の状態の
変化を測定する測定手段とを備えた全反射減衰を利用し
た測定装置において、前記全反射減衰の状態の変化の測
定開始前に、前記測定ユニットおよび前記リファレンス
ユニット間の感度差を検出する感度差検出手段をさらに
備え、前記測定手段が、前記測定時に、前記感度差に基
づいて測定結果の校正を行うものであることを特徴とす
るものである。
【００２８】また、本発明による全反射減衰を利用した
測定装置は、特に前述の表面プラズモン測定装置として
構成されたものを対象とすることもでき、その場合は、
第１の光ビームを発生させる第１の光源と、前記第１の
光ビームに対して透明な第１の誘電体ブロック、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第１の
薄膜層、この薄膜層の表面上に被検体と溶媒からなる試
料液を保持する第１の試料液保持機構を備えてなる測定
チップと、前記第１の薄膜層の表面上に配されて、試料
液中の特定物質と結合しうるセンシング物質と、前記第
１の光ビームを前記第１の誘電体ブロックに対して、該
第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面で全
反射条件が得られるように種々の入射角で入射させる第
１の光学系と、前記第１の誘電体ブロックと前記第１の
薄膜層との界面で全反射した第１の光ビームの強度を検
出する第１の光検出手段とから構成される測定ユニット
と、第２の光ビームを発生させる第２の光源と、前記第
２の光ビームに対して透明な第２の誘電体ブロック、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第
２の薄膜層、この薄膜層の表面上に前記溶媒からなる偽
試料液を保持する第２の試料液保持機構を備えてなるリ
ファレンスチップと、前記第２の薄膜層の表面上に配さ
れた前記特定物質と結合しうるセンシング物質と、前記
第２の光ビームを前記第２の誘電体ブロックに対して、
該第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面で
全反射条件が得られるように種々の入射角で入射させる
第２の光学系と、前記第２の誘電体ブロックと前記第２
の薄膜層との界面で全反射した第２の光ビームの強度を
検出する第２の光検出手段とから構成されるリファレン
スユニットと、前記第２の光検出手段の検出結果を用い
て、前記第１の光検出手段の検出結果を補正し、該補正
された第１の光検出手段の検出結果に基づいて、表面プ
ラズモン共鳴に伴う全反射減衰の状態の変化を測定する
測定手段とを備えた全反射減衰を利用した測定装置にお
いて、前記全反射減衰の状態の変化の測定開始前に、前
記測定ユニットおよび前記リファレンスユニット間の感
度差を検出する感度差検出手段をさらに備え、前記測定
手段が、前記測定時に、前記感度差に基づいて測定結果
の校正を行うものであることを特徴とするものである。
測定装置は、特に前述の表面プラズモン測定装置として
構成されたものを対象とすることもでき、その場合は、
第１の光ビームを発生させる第１の光源と、前記第１の
光ビームに対して透明な第１の誘電体ブロック、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第１の
薄膜層、この薄膜層の表面上に被検体と溶媒からなる試
料液を保持する第１の試料液保持機構を備えてなる測定
チップと、前記第１の薄膜層の表面上に配されて、試料
液中の特定物質と結合しうるセンシング物質と、前記第
１の光ビームを前記第１の誘電体ブロックに対して、該
第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面で全
反射条件が得られるように種々の入射角で入射させる第
１の光学系と、前記第１の誘電体ブロックと前記第１の
薄膜層との界面で全反射した第１の光ビームの強度を検
出する第１の光検出手段とから構成される測定ユニット
と、第２の光ビームを発生させる第２の光源と、前記第
２の光ビームに対して透明な第２の誘電体ブロック、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第
２の薄膜層、この薄膜層の表面上に前記溶媒からなる偽
試料液を保持する第２の試料液保持機構を備えてなるリ
ファレンスチップと、前記第２の薄膜層の表面上に配さ
れた前記特定物質と結合しうるセンシング物質と、前記
第２の光ビームを前記第２の誘電体ブロックに対して、
該第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面で
全反射条件が得られるように種々の入射角で入射させる
第２の光学系と、前記第２の誘電体ブロックと前記第２
の薄膜層との界面で全反射した第２の光ビームの強度を
検出する第２の光検出手段とから構成されるリファレン
スユニットと、前記第２の光検出手段の検出結果を用い
て、前記第１の光検出手段の検出結果を補正し、該補正
された第１の光検出手段の検出結果に基づいて、表面プ
ラズモン共鳴に伴う全反射減衰の状態の変化を測定する
測定手段とを備えた全反射減衰を利用した測定装置にお
いて、前記全反射減衰の状態の変化の測定開始前に、前
記測定ユニットおよび前記リファレンスユニット間の感
度差を検出する感度差検出手段をさらに備え、前記測定
手段が、前記測定時に、前記感度差に基づいて測定結果
の校正を行うものであることを特徴とするものである。
【００２９】また、本発明による全反射減衰を利用した
測定装置は、特に前述の漏洩モード測定装置として構成
されたものを対象とすることもでき、その場合は、第１
の光ビームを発生させる第１の光源と、前記第１の光ビ
ームに対して透明な第１の誘電体ブロック、この誘電体
ブロックの一面に形成されたクラッド層および該クラッ
ド層の上に形成された光導波層からなる第１の薄膜層、
この薄膜層の表面上に被検体と溶媒からなる試料液を保
持する第１の試料液保持機構を備えてなる測定チップ
と、前記第１の薄膜層の表面上に配されて、試料液中の
特定物質と結合しうるセンシング物質と、前記第１の光
ビームを前記第１の誘電体ブロックに対して、該第１の
誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面で全反射条
件が得られるように種々の入射角で入射させる第１の光
学系と、前記第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層
との界面で全反射した第１の光ビームの強度を検出する
第１の光検出手段とから構成される測定ユニットと、第
２の光ビームを発生させる第２の光源と、前記第２の光
ビームに対して透明な第２の誘電体ブロック、この誘電
体ブロックの一面に形成されたクラッド層および該クラ
ッド層の上に形成された光導波層からなる第２の薄膜
層、この薄膜層の表面上に前記溶媒からなる偽試料液を
保持する第２の試料液保持機構を備えてなるリファレン
スチップと、前記第２の薄膜層の表面上に配された前記
特定物質と結合しうるセンシング物質と、前記第２の光
ビームを前記第２の誘電体ブロックに対して、該第２の
誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面で全反射条
件が得られるように種々の入射角で入射させる第２の光
学系と、前記第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層
との界面で全反射した第２の光ビームの強度を検出する
第２の光検出手段とから構成されるリファレンスユニッ
トと、前記第２の光検出手段の検出結果を用いて、前記
第１の光検出手段の検出結果を補正し、該補正された第
１の光検出手段の検出結果に基づいて、前記光導波層で
の導波モードの励起に伴う全反射減衰の状態の変化を測
定する測定手段とを備えた全反射減衰を利用した測定装
置において、前記全反射減衰の状態の変化の測定開始前
に、前記測定ユニットおよび前記リファレンスユニット
間の感度差を検出する感度差検出手段をさらに備え、前
記測定手段が、前記測定時に、前記感度差に基づいて測
定結果の校正を行うものであることを特徴とするもので
ある。
測定装置は、特に前述の漏洩モード測定装置として構成
されたものを対象とすることもでき、その場合は、第１
の光ビームを発生させる第１の光源と、前記第１の光ビ
ームに対して透明な第１の誘電体ブロック、この誘電体
ブロックの一面に形成されたクラッド層および該クラッ
ド層の上に形成された光導波層からなる第１の薄膜層、
この薄膜層の表面上に被検体と溶媒からなる試料液を保
持する第１の試料液保持機構を備えてなる測定チップ
と、前記第１の薄膜層の表面上に配されて、試料液中の
特定物質と結合しうるセンシング物質と、前記第１の光
ビームを前記第１の誘電体ブロックに対して、該第１の
誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面で全反射条
件が得られるように種々の入射角で入射させる第１の光
学系と、前記第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層
との界面で全反射した第１の光ビームの強度を検出する
第１の光検出手段とから構成される測定ユニットと、第
２の光ビームを発生させる第２の光源と、前記第２の光
ビームに対して透明な第２の誘電体ブロック、この誘電
体ブロックの一面に形成されたクラッド層および該クラ
ッド層の上に形成された光導波層からなる第２の薄膜
層、この薄膜層の表面上に前記溶媒からなる偽試料液を
保持する第２の試料液保持機構を備えてなるリファレン
スチップと、前記第２の薄膜層の表面上に配された前記
特定物質と結合しうるセンシング物質と、前記第２の光
ビームを前記第２の誘電体ブロックに対して、該第２の
誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面で全反射条
件が得られるように種々の入射角で入射させる第２の光
学系と、前記第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層
との界面で全反射した第２の光ビームの強度を検出する
第２の光検出手段とから構成されるリファレンスユニッ
トと、前記第２の光検出手段の検出結果を用いて、前記
第１の光検出手段の検出結果を補正し、該補正された第
１の光検出手段の検出結果に基づいて、前記光導波層で
の導波モードの励起に伴う全反射減衰の状態の変化を測
定する測定手段とを備えた全反射減衰を利用した測定装
置において、前記全反射減衰の状態の変化の測定開始前
に、前記測定ユニットおよび前記リファレンスユニット
間の感度差を検出する感度差検出手段をさらに備え、前
記測定手段が、前記測定時に、前記感度差に基づいて測
定結果の校正を行うものであることを特徴とするもので
ある。
【００３０】上記各種の全反射減衰を利用した測定装置
において、前記感度差検出手段は、前記測定チップおよ
びリファレンスチップ上に、前記溶媒からなる偽試料液
を保持した状態で、前記光ビームを前記各ユニットの前
記誘電体ブロックに対して、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入射
角で入射させ、前記界面で全反射した光ビームの強度に
基づいて、全反射減衰の状態の変化を検出し、該検出の
結果を各ユニット間で比較することにより、前記測定ユ
ニットおよび前記リファレンスユニット間の感度差を検
出するものであってもよい。
において、前記感度差検出手段は、前記測定チップおよ
びリファレンスチップ上に、前記溶媒からなる偽試料液
を保持した状態で、前記光ビームを前記各ユニットの前
記誘電体ブロックに対して、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入射
角で入射させ、前記界面で全反射した光ビームの強度に
基づいて、全反射減衰の状態の変化を検出し、該検出の
結果を各ユニット間で比較することにより、前記測定ユ
ニットおよび前記リファレンスユニット間の感度差を検
出するものであってもよい。
【００３１】なお、上記「前記溶媒からなる偽試料液」
としては、試料液に使用される溶媒が好ましいが、これ
に限定されるものではなく、センシング物質との作用特
性や光学特性などが、試料液に使用される溶媒と略同一
の液体であれば、上記偽試料液として使用することがで
きる。
としては、試料液に使用される溶媒が好ましいが、これ
に限定されるものではなく、センシング物質との作用特
性や光学特性などが、試料液に使用される溶媒と略同一
の液体であれば、上記偽試料液として使用することがで
きる。
【００３２】また、上記「結合」には、タンパク質−タ
ンパク質相互作用、ＤＮＡ−タンパク質相互作用、糖−
タンパク質相互作用、タンパク質−ペプチド相互作用、
脂質−タンパク質相互作用や化学物質の化学物質の結合
等が含まれている。
ンパク質相互作用、ＤＮＡ−タンパク質相互作用、糖−
タンパク質相互作用、タンパク質−ペプチド相互作用、
脂質−タンパク質相互作用や化学物質の化学物質の結合
等が含まれている。
【００３３】なお、上記第１の光源および第２の光源は
別個に設けられるものであってもよいし、単一の光源で
あってもよい。第１の光学系および第２の光学系は別個
に設けられるものであってもよいし、単一の光学系であ
ってもよい。また第１の光検出手段および第２の光検出
手段は別個に設けられるものであってもよいし、単一の
光検出手段であってもよい。
別個に設けられるものであってもよいし、単一の光源で
あってもよい。第１の光学系および第２の光学系は別個
に設けられるものであってもよいし、単一の光学系であ
ってもよい。また第１の光検出手段および第２の光検出
手段は別個に設けられるものであってもよいし、単一の
光検出手段であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】本発明による全反射減衰を利用した測定
方法および測定装置においては、前記全反射減衰の状態
の変化の測定開始前に、前記測定ユニットと前記リファ
レンスユニット間の感度差を検出し、前記測定時に、前
記感度差に基づいて前記測定手段による測定結果の校正
を行うため、測定ユニットとリファレンスユニット間の
感度差の影響を低減し、全反射減衰の状態の変化の測定
精度を向上させることができる。
方法および測定装置においては、前記全反射減衰の状態
の変化の測定開始前に、前記測定ユニットと前記リファ
レンスユニット間の感度差を検出し、前記測定時に、前
記感度差に基づいて前記測定手段による測定結果の校正
を行うため、測定ユニットとリファレンスユニット間の
感度差の影響を低減し、全反射減衰の状態の変化の測定
精度を向上させることができる。
【００３５】上記前記測定ユニットおよび前記リファレ
ンスユニット間の感度差の検出を、前記測定チップおよ
びリファレンスチップ上に、前記溶媒からなる偽試料液
を保持した状態で、前記光ビームを前記各ユニットの前
記誘電体ブロックに対して、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入射
角で入射させ、前記界面で全反射した光ビームの強度に
基づいて、全反射減衰の状態の変化を検出し、該検出の
結果を各ユニット間で比較することにより行ったため、
測定チップとリファレンスチップ間の感度差や、測定ユ
ニットに設けられた光検出手段の検出感度とリファレン
スユニットに設けられた光検出手段の検出感度間の感度
差等による影響を低減することができ、センシング物質
と被検体との結合状態の測定精度を向上させることがで
きる。
ンスユニット間の感度差の検出を、前記測定チップおよ
びリファレンスチップ上に、前記溶媒からなる偽試料液
を保持した状態で、前記光ビームを前記各ユニットの前
記誘電体ブロックに対して、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入射
角で入射させ、前記界面で全反射した光ビームの強度に
基づいて、全反射減衰の状態の変化を検出し、該検出の
結果を各ユニット間で比較することにより行ったため、
測定チップとリファレンスチップ間の感度差や、測定ユ
ニットに設けられた光検出手段の検出感度とリファレン
スユニットに設けられた光検出手段の検出感度間の感度
差等による影響を低減することができ、センシング物質
と被検体との結合状態の測定精度を向上させることがで
きる。
【００３６】
【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
施形態による表面プラズモン測定装置の側面形状を示す
ものである。この表面プラズモン測定装置においては、
まず、センシング物質が配された測定チップおよびリフ
ァレンスチップに、前記溶媒からなる偽試料液を供給
し、表面プラズモン共鳴による全反射減衰角θＳＰの角
度変化量を測定することにより、測定ユニットとリファ
レンスユニット間の感度差を求める感度差測定を行い、
その後測定チップのみに被検体を添加して、センシング
物質と被検体の結合の有無を測定する実測定を行い、被
検体が特定物質であるか否かを判定するものであり、判
定時には、実測定により取得したデータを感度差測定に
より取得したデータにより校正した後に判定を行うもの
である。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態による表面プラズモン測定装置の側面形状を示す
ものである。この表面プラズモン測定装置においては、
まず、センシング物質が配された測定チップおよびリフ
ァレンスチップに、前記溶媒からなる偽試料液を供給
し、表面プラズモン共鳴による全反射減衰角θＳＰの角
度変化量を測定することにより、測定ユニットとリファ
レンスユニット間の感度差を求める感度差測定を行い、
その後測定チップのみに被検体を添加して、センシング
物質と被検体の結合の有無を測定する実測定を行い、被
検体が特定物質であるか否かを判定するものであり、判
定時には、実測定により取得したデータを感度差測定に
より取得したデータにより校正した後に判定を行うもの
である。
【００３７】図１に示すように、この表面プラズモン測
定装置は、測定ユニット５と、リファレンスユニット
５’と、各ユニットの測定結果を受けるコンピュータシ
ステム等からなり、測定手段としての信号処理部20と、
この信号処理部20に接続された表示手段21とを備えてい
る。
定装置は、測定ユニット５と、リファレンスユニット
５’と、各ユニットの測定結果を受けるコンピュータシ
ステム等からなり、測定手段としての信号処理部20と、
この信号処理部20に接続された表示手段21とを備えてい
る。
【００３８】測定ユニット５は、概略四角錐の一部が切
り取られた形状とされた誘電体ブロック10と、この誘電
体ブロック10の一面（図中の上面）に形成された、例え
ば金、銀、銅、アルミニウム等からなる金属膜12とから
なる使い切りの測定チップ６を有している。
り取られた形状とされた誘電体ブロック10と、この誘電
体ブロック10の一面（図中の上面）に形成された、例え
ば金、銀、銅、アルミニウム等からなる金属膜12とから
なる使い切りの測定チップ６を有している。
【００３９】誘電体ブロック10は例えば透明樹脂等から
なり、金属膜12が形成された部分の周囲が嵩上げされた
形とされ、この嵩上げされた部分10ａは試料液11を貯え
る試料保持部として機能する。なお本例では、金属膜12
の上にセンシング媒体30が固定されるが、このセンシン
グ媒体30については後述する。
なり、金属膜12が形成された部分の周囲が嵩上げされた
形とされ、この嵩上げされた部分10ａは試料液11を貯え
る試料保持部として機能する。なお本例では、金属膜12
の上にセンシング媒体30が固定されるが、このセンシン
グ媒体30については後述する。
【００４０】測定チップ６は、例えばテーブル31に設け
られたチップ保持孔31ａに嵌合固定される。測定ユニッ
ト５は、上記測定チップ６に加えてさらに、１本の光ビ
ーム13を発生させる半導体レーザ等からなるレーザ光源
14と、上記光ビーム13を誘電体ブロック10に通し、該誘
電体ブロック10と金属膜12との界面10ｂに対して、種々
の入射角が得られるように入射させる光学系15と、上記
界面10ｂで全反射した光ビーム13を平行光化するコリメ
ーターレンズ16と、この平行光化された光ビーム13を検
出する光検出手段であるフォトダイオードアレイ17と、
このフォトダイオードアレイ17に接続された微分手段と
して差動アンプアレイ18と、測定手段としてのドライバ
19とを備えている。
られたチップ保持孔31ａに嵌合固定される。測定ユニッ
ト５は、上記測定チップ６に加えてさらに、１本の光ビ
ーム13を発生させる半導体レーザ等からなるレーザ光源
14と、上記光ビーム13を誘電体ブロック10に通し、該誘
電体ブロック10と金属膜12との界面10ｂに対して、種々
の入射角が得られるように入射させる光学系15と、上記
界面10ｂで全反射した光ビーム13を平行光化するコリメ
ーターレンズ16と、この平行光化された光ビーム13を検
出する光検出手段であるフォトダイオードアレイ17と、
このフォトダイオードアレイ17に接続された微分手段と
して差動アンプアレイ18と、測定手段としてのドライバ
19とを備えている。
【００４１】リファレンスユニット５’は、測定ユニッ
ト５と同様に構成され、誘電体ブロック10と、金属膜12
とからなる使い切りのリファレンスチップ６’を有して
いる。なお、リファレンスチップ６’には、試料液11の
溶媒からなる偽試料液11’が供給されている。図２は、
この測定ユニット５およびリファレンスユニット５’の
電気的構成を示すブロック図である。図示の通り上記ド
ライバ19は、差動アンプアレイ18の各差動アンプ18ａ、
18ｂ、18ｃ……の出力をサンプルホールドするサンプル
ホールド回路22ａ、22ｂ、22ｃ……、これらのサンプル
ホールド回路22ａ、22ｂ、22ｃ……の各出力が入力され
るマルチプレクサ23、このマルチプレクサ23の出力をデ
ジタル化して信号処理部20に入力するＡ／Ｄ変換器24、
マルチプレクサ23とサンプルホールド回路22ａ、22ｂ、
22ｃ……とを駆動する駆動回路25、信号処理部20からの
指示に基づいて駆動回路25の動作を制御するコントロー
ラ26から構成されている。
ト５と同様に構成され、誘電体ブロック10と、金属膜12
とからなる使い切りのリファレンスチップ６’を有して
いる。なお、リファレンスチップ６’には、試料液11の
溶媒からなる偽試料液11’が供給されている。図２は、
この測定ユニット５およびリファレンスユニット５’の
電気的構成を示すブロック図である。図示の通り上記ド
ライバ19は、差動アンプアレイ18の各差動アンプ18ａ、
18ｂ、18ｃ……の出力をサンプルホールドするサンプル
ホールド回路22ａ、22ｂ、22ｃ……、これらのサンプル
ホールド回路22ａ、22ｂ、22ｃ……の各出力が入力され
るマルチプレクサ23、このマルチプレクサ23の出力をデ
ジタル化して信号処理部20に入力するＡ／Ｄ変換器24、
マルチプレクサ23とサンプルホールド回路22ａ、22ｂ、
22ｃ……とを駆動する駆動回路25、信号処理部20からの
指示に基づいて駆動回路25の動作を制御するコントロー
ラ26から構成されている。
【００４２】信号処理部20は、測定ユニット５とリファ
レンスユニット５’間の感度差を求める感度差測定を行
い、ユニット間の感度差を記憶する感度差検出部４を有
し、実測定を行い、被検体が特定物質であるか否かを判
定する際には、実測定により取得した測定結果を感度差
検出部４に記憶されてユニット間の感度差を用いて校正
した後に判定を行うものである。
レンスユニット５’間の感度差を求める感度差測定を行
い、ユニット間の感度差を記憶する感度差検出部４を有
し、実測定を行い、被検体が特定物質であるか否かを判
定する際には、実測定により取得した測定結果を感度差
検出部４に記憶されてユニット間の感度差を用いて校正
した後に判定を行うものである。
【００４３】ここで、まず実際の測定動作を説明する前
に、測定原理の詳細を説明する。図１に示す通り、レー
ザ光源14から発散光状態で出射した光ビーム13は、光学
系15の作用により、誘電体ブロック10と金属膜12との界
面10ｂ上で集束する。したがって光ビーム13は、界面10
ｂに対して種々の入射角θで入射する成分を含むことに
なる。なおこの入射角θは、全反射角以上の角度とされ
る。そこで、光ビーム13は界面10ｂで全反射し、この反
射した光ビーム13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。
に、測定原理の詳細を説明する。図１に示す通り、レー
ザ光源14から発散光状態で出射した光ビーム13は、光学
系15の作用により、誘電体ブロック10と金属膜12との界
面10ｂ上で集束する。したがって光ビーム13は、界面10
ｂに対して種々の入射角θで入射する成分を含むことに
なる。なおこの入射角θは、全反射角以上の角度とされ
る。そこで、光ビーム13は界面10ｂで全反射し、この反
射した光ビーム13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。
【００４４】なお光ビーム13は、界面10ｂに対してｐ偏
光で入射させる。そのようにするためには、予めレーザ
光源14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13の偏光の
向きを制御してもよい。
光で入射させる。そのようにするためには、予めレーザ
光源14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13の偏光の
向きを制御してもよい。
【００４５】界面10ｂで全反射した後、コリメーターレ
ンズ16によって平行光化された光ビーム13は、フォトダ
イオードアレイ17により検出される。本例におけるフォ
トダイオードアレイ17は、複数のフォトダイオード17
ａ、17ｂ、17ｃ……が１列に並設されてなり、各フォト
ダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……は図１の図示面内にお
いて、平行光化された光ビーム13の進行方向に対してフ
ォトダイオード並設方向がほぼ直角となる向きに配設さ
れている。したがって、上記界面10ｂにおいて種々の反
射角で全反射した光ビーム13の各成分を、それぞれ異な
るフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……が受光するこ
とになる。
ンズ16によって平行光化された光ビーム13は、フォトダ
イオードアレイ17により検出される。本例におけるフォ
トダイオードアレイ17は、複数のフォトダイオード17
ａ、17ｂ、17ｃ……が１列に並設されてなり、各フォト
ダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……は図１の図示面内にお
いて、平行光化された光ビーム13の進行方向に対してフ
ォトダイオード並設方向がほぼ直角となる向きに配設さ
れている。したがって、上記界面10ｂにおいて種々の反
射角で全反射した光ビーム13の各成分を、それぞれ異な
るフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……が受光するこ
とになる。
【００４６】上記フォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ…
…の各出力は、差動アンプアレイ18の各差動アンプ18
ａ、18ｂ、18ｃ……に入力される。この際、互いに隣接
する２つのフォトダイオードの出力が、共通の差動アン
プに入力される。したがって各差動アンプ18ａ、18ｂ、
18ｃ……の出力は、複数のフォトダイオード17ａ、17
ｂ、17ｃ……が出力する光検出信号を、それらの並設方
向に関して微分したものと考えることができる。
…の各出力は、差動アンプアレイ18の各差動アンプ18
ａ、18ｂ、18ｃ……に入力される。この際、互いに隣接
する２つのフォトダイオードの出力が、共通の差動アン
プに入力される。したがって各差動アンプ18ａ、18ｂ、
18ｃ……の出力は、複数のフォトダイオード17ａ、17
ｂ、17ｃ……が出力する光検出信号を、それらの並設方
向に関して微分したものと考えることができる。
【００４７】まず、各差動アンプ18ａ、18ｂ、18ｃ……
の出力は、それぞれサンプルホールド回路22ａ、22ｂ、
22ｃ……により所定のタイミングでサンプルホールドさ
れ、マルチプレクサ23に入力される。マルチプレクサ23
は、サンプルホールドされた各差動アンプ18ａ、18ｂ、
18ｃ……の出力を、所定の順序に従って出力され、Ａ／
Ｄ変換器24に入力する。Ａ／Ｄ変換器24はこれらの出力
をデジタル化して信号処理部20に入力する。
の出力は、それぞれサンプルホールド回路22ａ、22ｂ、
22ｃ……により所定のタイミングでサンプルホールドさ
れ、マルチプレクサ23に入力される。マルチプレクサ23
は、サンプルホールドされた各差動アンプ18ａ、18ｂ、
18ｃ……の出力を、所定の順序に従って出力され、Ａ／
Ｄ変換器24に入力する。Ａ／Ｄ変換器24はこれらの出力
をデジタル化して信号処理部20に入力する。
【００４８】図３は、界面10ｂで全反射した光ビーム13
の入射角θ毎の光強度と、差動アンプ18ａ、18ｂ、18ｃ
……の出力との関係を説明するものである。ここで、光
ビーム13の界面10ｂへの入射角θと上記光強度Ｉとの関
係は、同図（１）のグラフに示すようなものであるとす
る。
の入射角θ毎の光強度と、差動アンプ18ａ、18ｂ、18ｃ
……の出力との関係を説明するものである。ここで、光
ビーム13の界面10ｂへの入射角θと上記光強度Ｉとの関
係は、同図（１）のグラフに示すようなものであるとす
る。
【００４９】界面10ｂにある特定の入射角θＳＰで入射
した光は、金属膜12と試料11との界面に表面プラズモン
を励起させるので、この光については反射光強度Ｉが鋭
く低下する。つまりθＳＰが全反射減衰角であり、この
角度θＳＰにおいて反射光強度Ｉは最小値を取る。この
反射光強度Ｉの低下は、図１にＤで示すように、反射光
中の暗線として観察される。
した光は、金属膜12と試料11との界面に表面プラズモン
を励起させるので、この光については反射光強度Ｉが鋭
く低下する。つまりθＳＰが全反射減衰角であり、この
角度θＳＰにおいて反射光強度Ｉは最小値を取る。この
反射光強度Ｉの低下は、図１にＤで示すように、反射光
中の暗線として観察される。
【００５０】また図３の（２）は、フォトダイオード17
ａ、17ｂ、17ｃ……の並設方向を示しており、先に説明
した通り、これらのフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ
……の並設方向位置は上記入射角θと一義的に対応して
いる。
ａ、17ｂ、17ｃ……の並設方向を示しており、先に説明
した通り、これらのフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ
……の並設方向位置は上記入射角θと一義的に対応して
いる。
【００５１】そしてフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ
……の並設方向位置、つまりは入射角θと、差動アンプ
18ａ、18ｂ、18ｃ……の出力Ｉ’（反射光強度Ｉの微分
値）との関係は、同図（３）に示すようなものとなる。
……の並設方向位置、つまりは入射角θと、差動アンプ
18ａ、18ｂ、18ｃ……の出力Ｉ’（反射光強度Ｉの微分
値）との関係は、同図（３）に示すようなものとなる。
【００５２】測定に先立って、まず信号処理部20は微分
値Ｉ’の初期値Ｉ’ｒの設定処理を行う。信号処理部20
は、Ａ／Ｄ変換器24から入力された微分値Ｉ’の値に基
づいて、差動アンプ18ａ、18ｂ、18ｃ……の中から、反
射光強度Ｉの変化が減少から増加へ転ずる点近傍、すな
わち全反射減衰角θＳＰに対応する微分値Ｉ’＝０に最
も近い微分値Ｉ’minが得られている差動アンプを選択
する。図３の例では差動アンプ18ｅとなる。
値Ｉ’の初期値Ｉ’ｒの設定処理を行う。信号処理部20
は、Ａ／Ｄ変換器24から入力された微分値Ｉ’の値に基
づいて、差動アンプ18ａ、18ｂ、18ｃ……の中から、反
射光強度Ｉの変化が減少から増加へ転ずる点近傍、すな
わち全反射減衰角θＳＰに対応する微分値Ｉ’＝０に最
も近い微分値Ｉ’minが得られている差動アンプを選択
する。図３の例では差動アンプ18ｅとなる。
【００５３】信号処理部20には、差動アンプ18ｅから出
力された微分値Ｉ’minが入力され、不図示の記憶部に
記憶される。以後所定時間間隔で、差動アンプ18ｅから
出力された微分値Ｉ’minが測定され、微分値Ｉ’minか
ら初期値Ｉ’ｒが減算された微分値の変化量ΔＩ’を算
出する。最初の測定時には、差動アンプ18ｅが出力する
微分値Ｉ’の大小にかかわらず、微分値の変化量ΔＩ’
はほぼ０となる。以後所定時間が経過する毎に、最初に
微分値を測定したときから測定時までの間の微分値の変
化量ΔＩ’が算出される。
力された微分値Ｉ’minが入力され、不図示の記憶部に
記憶される。以後所定時間間隔で、差動アンプ18ｅから
出力された微分値Ｉ’minが測定され、微分値Ｉ’minか
ら初期値Ｉ’ｒが減算された微分値の変化量ΔＩ’を算
出する。最初の測定時には、差動アンプ18ｅが出力する
微分値Ｉ’の大小にかかわらず、微分値の変化量ΔＩ’
はほぼ０となる。以後所定時間が経過する毎に、最初に
微分値を測定したときから測定時までの間の微分値の変
化量ΔＩ’が算出される。
【００５４】微分値Ｉ’は、測定チップの金属膜12（図
１参照）に接している物質の誘電率つまりは屈折率が変
化して、図３（１）に示す曲線が左右方向に移動する形
で変化すると、それに応じて上下する。したがって、こ
の微分値Ｉ’の変化量ΔＩ’を時間の経過とともに測定
し続けることにより、全反射減衰角θＳＰの角度変化量
を測定することができ、この角度変化量に基づいて、金
属膜12に接しているセンシング物質30の屈折率変化を調
べることができる。
１参照）に接している物質の誘電率つまりは屈折率が変
化して、図３（１）に示す曲線が左右方向に移動する形
で変化すると、それに応じて上下する。したがって、こ
の微分値Ｉ’の変化量ΔＩ’を時間の経過とともに測定
し続けることにより、全反射減衰角θＳＰの角度変化量
を測定することができ、この角度変化量に基づいて、金
属膜12に接しているセンシング物質30の屈折率変化を調
べることができる。
【００５５】すなわち、金属膜12上に配されたセンシン
グ物質30が試料液中の特定物質（被検体）と結合するも
のであれば、センシング物質30と、被検体との結合状態
に応じてセンシング媒体30の屈折率が変化するので、上
記微分値の変化量ΔＩ’を測定し続けることにより、こ
の結合状態の変化の様子を調べることができる。
グ物質30が試料液中の特定物質（被検体）と結合するも
のであれば、センシング物質30と、被検体との結合状態
に応じてセンシング媒体30の屈折率が変化するので、上
記微分値の変化量ΔＩ’を測定し続けることにより、こ
の結合状態の変化の様子を調べることができる。
【００５６】次に感度差測定および実測定の動作につい
て説明する。まず感度差測定として、センシング物質が
配された測定チップ６およびリファレンスチップ６’
に、それぞれ溶媒からなる偽試料液を供給し、各ユニッ
トにおける表面プラズモン共鳴による全反射減衰角θ
ＳＰの角度変化量、すなわち上記微分値の変化量ΔＩ’
を１時間の間所定時間間隔で測定する。感度差検出部４
では、感度差測定による測定結果から測定ユニット５と
リファレンスユニット５’との間の感度差を算出し、記
憶する。例えば、感度差検出によるリファレンスユニッ
ト５’の測定結果が、図４の点線に示すようなもので、
また感度差検出による測定ユニット５の測定結果が図４
の実線で示すようなもものであれば、測定ユニット５の
感度は、リファレンスユニット５’の感度の1.６倍であ
るとみなし、その値を記憶する。なお、図４は微分値の
変化量ΔＩ’から求めた全反射減衰角θＳＰの角度変化
量（被検体の分子量換算）を示す図である。
て説明する。まず感度差測定として、センシング物質が
配された測定チップ６およびリファレンスチップ６’
に、それぞれ溶媒からなる偽試料液を供給し、各ユニッ
トにおける表面プラズモン共鳴による全反射減衰角θ
ＳＰの角度変化量、すなわち上記微分値の変化量ΔＩ’
を１時間の間所定時間間隔で測定する。感度差検出部４
では、感度差測定による測定結果から測定ユニット５と
リファレンスユニット５’との間の感度差を算出し、記
憶する。例えば、感度差検出によるリファレンスユニッ
ト５’の測定結果が、図４の点線に示すようなもので、
また感度差検出による測定ユニット５の測定結果が図４
の実線で示すようなもものであれば、測定ユニット５の
感度は、リファレンスユニット５’の感度の1.６倍であ
るとみなし、その値を記憶する。なお、図４は微分値の
変化量ΔＩ’から求めた全反射減衰角θＳＰの角度変化
量（被検体の分子量換算）を示す図である。
【００５７】次に、実測定として、被検体を少量の溶媒
に溶かした試料液を測定チップ６に滴下供給する。この
際、測定チップ６に供給した量と同量でかつ同温度の溶
媒をリファレンスチップ６’にも滴下供給する。その
後、再度各ユニットにおける被検体供給後の微分値の変
化量ΔＩ’を所定時間間隔で測定する。
に溶かした試料液を測定チップ６に滴下供給する。この
際、測定チップ６に供給した量と同量でかつ同温度の溶
媒をリファレンスチップ６’にも滴下供給する。その
後、再度各ユニットにおける被検体供給後の微分値の変
化量ΔＩ’を所定時間間隔で測定する。
【００５８】信号処理部20では、まずリファレンスユニ
ット５’において測定された微分値の変化量ΔＩ’、す
なわち全反射減衰角θＳＰの角度変化量を感度差検出部
４に記憶された感度差１．６で乗算することにより、ま
ずリファレンスチップ６’と測定チップ’５間の感度差
の校正を行う。次に測定ユニット５において測定された
角度変化量から校正したリファレンユニット５’の角度
変化量を差し引き、補正された角度変化量を求める。
ット５’において測定された微分値の変化量ΔＩ’、す
なわち全反射減衰角θＳＰの角度変化量を感度差検出部
４に記憶された感度差１．６で乗算することにより、ま
ずリファレンスチップ６’と測定チップ’５間の感度差
の校正を行う。次に測定ユニット５において測定された
角度変化量から校正したリファレンユニット５’の角度
変化量を差し引き、補正された角度変化量を求める。
【００５９】例えば、実測定によるリファレンスユニッ
ト５’の角度変化量が、図５の点線に示すようなもの
で、また感度差検出による測定ユニット５の角度変化量
が図５の実線で示すようなものであれば、校正されたリ
ファレンユニット５’の角度変化量は、図５に２点鎖線
で示すようなものとなり、補正された角度変化量は図５
に一点鎖線で示すものとなる。信号処理部20では、この
補正された角度変化量に基づいて、センシング物質と被
検体の結合状態を判定する。なお、上記実測定におい
て、測定チップ６に追加供給した試料液の温度が、予め
測定チップ６に供給されている溶媒の温度と異なる場合
には、温度変化が生じて、そのために微分値の変化量Δ
Ｉ’に変化が生じる場合がある。本実施の形態において
は、リファレンスチップ６’にも、測定チップ６に供給
した試料液と同量でかつ同温度の溶媒をリファレンスチ
ップ６’にも供給することにより、温度変化により微分
値の変化量ΔＩ’に変化が生じても、補正の際に相殺さ
れるので、測定精度に影響を与えることはない。また環
境温度などの変化により微分値の変化量ΔＩ’に変化が
生じても、やはり補正により相殺される。
ト５’の角度変化量が、図５の点線に示すようなもの
で、また感度差検出による測定ユニット５の角度変化量
が図５の実線で示すようなものであれば、校正されたリ
ファレンユニット５’の角度変化量は、図５に２点鎖線
で示すようなものとなり、補正された角度変化量は図５
に一点鎖線で示すものとなる。信号処理部20では、この
補正された角度変化量に基づいて、センシング物質と被
検体の結合状態を判定する。なお、上記実測定におい
て、測定チップ６に追加供給した試料液の温度が、予め
測定チップ６に供給されている溶媒の温度と異なる場合
には、温度変化が生じて、そのために微分値の変化量Δ
Ｉ’に変化が生じる場合がある。本実施の形態において
は、リファレンスチップ６’にも、測定チップ６に供給
した試料液と同量でかつ同温度の溶媒をリファレンスチ
ップ６’にも供給することにより、温度変化により微分
値の変化量ΔＩ’に変化が生じても、補正の際に相殺さ
れるので、測定精度に影響を与えることはない。また環
境温度などの変化により微分値の変化量ΔＩ’に変化が
生じても、やはり補正により相殺される。
【００６０】以上の説明から明かなように本実施形態で
は、全反射減衰の状態の変化の測定開始前に、測定ユニ
ット５およびリファレンスユニット５’間の感度差を検
出し、実測定に基づいて判定を行う際には、測定ユニッ
ト５において測定された角度変化量から、上記感度差に
基づいて校正されたリファレンスユニット５’において
測定された角度変化量を差し引いた補正角度変化量に基
づいて、全反射減衰の状態の変化を測定しているため、
測定ユニットとリファレンスユニット間の感度差の影響
を低減し、センシング物質と被検体との結合状態の測定
精度を向上させることができる。
は、全反射減衰の状態の変化の測定開始前に、測定ユニ
ット５およびリファレンスユニット５’間の感度差を検
出し、実測定に基づいて判定を行う際には、測定ユニッ
ト５において測定された角度変化量から、上記感度差に
基づいて校正されたリファレンスユニット５’において
測定された角度変化量を差し引いた補正角度変化量に基
づいて、全反射減衰の状態の変化を測定しているため、
測定ユニットとリファレンスユニット間の感度差の影響
を低減し、センシング物質と被検体との結合状態の測定
精度を向上させることができる。
【００６１】また、測定ユニット５およびリファレンス
ユニット５’間の感度差の検出を、センシング物質が配
された測定チップ６およびリファレンスチップ６’上
に、前記溶媒からなる偽試料液を保持した状態で、全反
射減衰の状態の変化を検出し、該検出の結果を各ユニッ
ト間で比較することにより行ったため、測定チップ６と
リファレンスチップ６’の金属膜12の厚さのバラツキに
起因する感度差や、測定ユニット５に設けられたフォト
ダイオードアレイ17の検出感度とリファレンスユニット
５’に設けられたフォトダイオードアレイ17の検出感度
との感度差等による影響を低減することができ、全反射
減衰の状態の変化の測定精度を向上させることでき、セ
ンシング物質と被検体との結合状態の測定を精度よく行
うことができる。
ユニット５’間の感度差の検出を、センシング物質が配
された測定チップ６およびリファレンスチップ６’上
に、前記溶媒からなる偽試料液を保持した状態で、全反
射減衰の状態の変化を検出し、該検出の結果を各ユニッ
ト間で比較することにより行ったため、測定チップ６と
リファレンスチップ６’の金属膜12の厚さのバラツキに
起因する感度差や、測定ユニット５に設けられたフォト
ダイオードアレイ17の検出感度とリファレンスユニット
５’に設けられたフォトダイオードアレイ17の検出感度
との感度差等による影響を低減することができ、全反射
減衰の状態の変化の測定精度を向上させることでき、セ
ンシング物質と被検体との結合状態の測定を精度よく行
うことができる。
【００６２】また、本実施の形態の変型例として、偽試
料液そのものの屈折率を変化させて、測定ユニット５お
よびリファレンスユニット５’間の感度差の検出を行う
方法も考えられる。例えば実測定において、溶媒として
１％のＤＭＳＯ（ジメチルスルフォキシド）が含まれる
ＰＢＳ（リン酸バッファ液）を使用する場合の感度差検
出方法を簡単に説明する。まず、センシング物質14が配
された測定チップ６およびリファレンスチップ６’に所
定量の２％ＤＭＳＯが含まれるＰＢＳを供給し、初回の
測定を行い、次に最初に供給した液量と同量のＰＢＳを
測定チップ６およびリファレンスチップ６’に供給し
て、２回目の測定を行う。
料液そのものの屈折率を変化させて、測定ユニット５お
よびリファレンスユニット５’間の感度差の検出を行う
方法も考えられる。例えば実測定において、溶媒として
１％のＤＭＳＯ（ジメチルスルフォキシド）が含まれる
ＰＢＳ（リン酸バッファ液）を使用する場合の感度差検
出方法を簡単に説明する。まず、センシング物質14が配
された測定チップ６およびリファレンスチップ６’に所
定量の２％ＤＭＳＯが含まれるＰＢＳを供給し、初回の
測定を行い、次に最初に供給した液量と同量のＰＢＳを
測定チップ６およびリファレンスチップ６’に供給し
て、２回目の測定を行う。
【００６３】２回目の測定時には、各チップに入ってい
る偽試料液は希釈されて１％のＤＭＳＯが含まれるＰＢ
Ｓとなっているため、１回目の測定時と、２回目の測定
時とでは、偽試料液の屈折率に変化が生じている。この
ため全反射減衰角θＳＰにも変化が生じることとなる。
１回目の測定と２回目の測定間の各ユニットにおける表
面プラズモン共鳴による全反射減衰角θＳＰの角度変化
量、すなわち微分値の変化量ΔＩ’を測定することによ
り、測定ユニット５とリファレンスユニット５’との間
の感度差を算出することができる。また、感度差検出が
終了した時点では、１％ＤＭＳＯが含まれるＰＢＳが各
チップに供給されているため、その後直ぐに実測定を行
うことができる。
る偽試料液は希釈されて１％のＤＭＳＯが含まれるＰＢ
Ｓとなっているため、１回目の測定時と、２回目の測定
時とでは、偽試料液の屈折率に変化が生じている。この
ため全反射減衰角θＳＰにも変化が生じることとなる。
１回目の測定と２回目の測定間の各ユニットにおける表
面プラズモン共鳴による全反射減衰角θＳＰの角度変化
量、すなわち微分値の変化量ΔＩ’を測定することによ
り、測定ユニット５とリファレンスユニット５’との間
の感度差を算出することができる。また、感度差検出が
終了した時点では、１％ＤＭＳＯが含まれるＰＢＳが各
チップに供給されているため、その後直ぐに実測定を行
うことができる。
【００６４】このように、偽試料液の濃度を変化させ
て、感度差を検出する場合には、短時間で感度差測定を
行うことができる。また、センシング物質が配されてい
ない測定チップ６とリファレンスチップ６’を用いて、
各ユニット間の感度差を検出することもできる。このよ
うな場合には感度差を検出後、各チップにセンシング物
質を配した後、実測定を行えばよい。
て、感度差を検出する場合には、短時間で感度差測定を
行うことができる。また、センシング物質が配されてい
ない測定チップ６とリファレンスチップ６’を用いて、
各ユニット間の感度差を検出することもできる。このよ
うな場合には感度差を検出後、各チップにセンシング物
質を配した後、実測定を行えばよい。
【００６５】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。なおこの図６において、図１中
の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらに
ついての説明は特に必要の無い限り省略する。
形態について説明する。なおこの図６において、図１中
の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらに
ついての説明は特に必要の無い限り省略する。
【００６６】この第２の実施形態の全反射減衰を利用し
た測定装置は、先に説明した漏洩モード測定装置であ
り、測定チップ９が配設された測定ユニット８およびリ
ファレンスチップ９’が配設されたリファレンスユニッ
ト８’を用いるように構成されている。この測定チップ
９およびリファレンスチップ９’の誘電体ブロック10の
一面（図中の上面）にはクラッド層40が形成され、さら
にその上には光導波層41が形成されている。
た測定装置は、先に説明した漏洩モード測定装置であ
り、測定チップ９が配設された測定ユニット８およびリ
ファレンスチップ９’が配設されたリファレンスユニッ
ト８’を用いるように構成されている。この測定チップ
９およびリファレンスチップ９’の誘電体ブロック10の
一面（図中の上面）にはクラッド層40が形成され、さら
にその上には光導波層41が形成されている。
【００６７】誘電体ブロック10は、例えば合成樹脂やＢ
Ｋ７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40は、誘電体ブロック10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41は、クラッド層40よりも高屈折率の誘電体、
例えばＰＭＭＡを用いてこれも薄膜状に形成されてい
る。クラッド層40の膜厚は、例えば金薄膜から形成する
場合で36.5ｎｍ、光導波層41の膜厚は、例えばＰＭＭＡ
から形成する場合で700ｎｍ程度とされる。
Ｋ７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40は、誘電体ブロック10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41は、クラッド層40よりも高屈折率の誘電体、
例えばＰＭＭＡを用いてこれも薄膜状に形成されてい
る。クラッド層40の膜厚は、例えば金薄膜から形成する
場合で36.5ｎｍ、光導波層41の膜厚は、例えばＰＭＭＡ
から形成する場合で700ｎｍ程度とされる。
【００６８】上記構成の漏洩モード測定装置において、
レーザ光源14から出射した光ビーム13を誘電体ブロック
10を通してクラッド層40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13が誘電体ブロック10とク
ラッド層40との界面10ｂで全反射するが、クラッド層40
を透過して光導波層41に特定入射角で入射した特定波数
の光は、該光導波層41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41に取り込まれるので、上記界面10ｂ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。
レーザ光源14から出射した光ビーム13を誘電体ブロック
10を通してクラッド層40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13が誘電体ブロック10とク
ラッド層40との界面10ｂで全反射するが、クラッド層40
を透過して光導波層41に特定入射角で入射した特定波数
の光は、該光導波層41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41に取り込まれるので、上記界面10ｂ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。
【００６９】光導波層41における導波光の波数は、該光
導波層41の上のセンシング物質30の屈折率に依存するの
で、差動アンプアレイ18の各差動アンプが出力する微分
値Ｉ’に基づいてセンシング物質30の屈折率を測定する
ことができる。
導波層41の上のセンシング物質30の屈折率に依存するの
で、差動アンプアレイ18の各差動アンプが出力する微分
値Ｉ’に基づいてセンシング物質30の屈折率を測定する
ことができる。
【００７０】本実施形態でも、信号処理部20において、
感度差測定および実測定が行われ、第１実施形態におけ
る校正処理および補正処理と同様の処理がなされ、ま
ず、リファレンスユニット８’により測定された測定結
果を感度差に基づいて校正し、該校正された測定結果を
用いて、測定ユニット８による測定結果の補正を行い、
該補正された測定結果に基づいて全反射減衰の変化の状
態を検出しているので、測定ユニットとリファレンスユ
ニット間の感度差の影響を低減し、センシング物質と被
検体との結合状態の測定精度を向上させることができ
る。
感度差測定および実測定が行われ、第１実施形態におけ
る校正処理および補正処理と同様の処理がなされ、ま
ず、リファレンスユニット８’により測定された測定結
果を感度差に基づいて校正し、該校正された測定結果を
用いて、測定ユニット８による測定結果の補正を行い、
該補正された測定結果に基づいて全反射減衰の変化の状
態を検出しているので、測定ユニットとリファレンスユ
ニット間の感度差の影響を低減し、センシング物質と被
検体との結合状態の測定精度を向上させることができ
る。
【００７１】なお、各実施の形態においては、測定ユニ
ットに偽試料液を用いて感度差測定を行った後に、この
偽試料液に被検体を追加供給したが、これに限られるも
のではなく、例えば感度差測定を終了後に測定チップに
入っている偽試料液を一旦廃棄し、新たに被検体を含む
試料液を供給して実測定を行ってもよい。なおこのよう
な場合には、リファレンスユニットにおいても、一旦偽
試料液を廃棄し、新たな偽試料液を供給することが好ま
しい。
ットに偽試料液を用いて感度差測定を行った後に、この
偽試料液に被検体を追加供給したが、これに限られるも
のではなく、例えば感度差測定を終了後に測定チップに
入っている偽試料液を一旦廃棄し、新たに被検体を含む
試料液を供給して実測定を行ってもよい。なおこのよう
な場合には、リファレンスユニットにおいても、一旦偽
試料液を廃棄し、新たな偽試料液を供給することが好ま
しい。
【図１】本発明の第１の実施形態による表面プラズモン
測定装置の側面図
測定装置の側面図
【図２】上記表面プラズモン測定装置の電気的構成を示
すブロック図
すブロック図
【図３】上記表面プラズモン測定装置における光ビーム
入射角と検出光強度との関係、並びに光ビーム入射角と
光強度検出信号の微分値との関係を示す概略図
入射角と検出光強度との関係、並びに光ビーム入射角と
光強度検出信号の微分値との関係を示す概略図
【図４】経過時間と角度変化量の関係を示すグラフ
【図５】経過時間と角度変化量の関係を示すグラフ
【図６】本発明の第２の実施形態による漏洩モード測定
装置の側面図
装置の側面図
４ 感度差検出部
５，８ 測定ユニット
５’,８’ リファレンスユニット
６，９ 測定チップ
６’,９’ リファレンスチップ
10 誘電体ブロック
10ａ 誘電体ブロックの試料保持部
10ｂ 誘電体ブロックと金属膜との界面
11 試料液
11’ 偽試料液
12 金属膜
13 光ビーム
14 レーザ光源
15 光学系
16 コリメーターレンズ
17 フォトダイオードアレイ
17ａ、17ｂ、17ｃ…… フォトダイオード
18 差動アンプアレイ
18ａ、18ｂ、18ｃ…… 差動アンプ
19 ドライバ
20 信号処理部
21 表示手段
22ａ、22ｂ、22ｃ……サンプルホールド回路
23 マルチプレクサ
24 Ａ／Ｄ変換器
25 駆動回路
26 コントローラ
30 センシング媒体
31 テーブル
40 クラッド層
41 光導波層
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G057 AA02 AB04 AB07 AC01 BA01
BB01 BB06 BC07 HA04
2G059 AA01 BB04 BB12 CC16 DD12
EE02 EE05 FF04 FF08 GG01
GG04 JJ11 JJ17 JJ19 JJ20
KK03 KK04 LL04 MM01 MM09
MM10 MM11 MM14 MM15 NN01
PP04
Claims (8)
- 【請求項１】 第１の光ビームを発生させる第１の光源
と、 前記第１の光ビームに対して透明な第１の誘電体ブロッ
ク、この誘電体ブロックの一面に形成された第１の薄膜
層、この薄膜層の表面上に被検体と溶媒からなる試料液
を保持する第１の試料液保持機構を備えてなる測定チッ
プと、 前記第１の薄膜層の表面上に配されて、試料液中の特定
物質と結合しうるセンシング物質と、 前記第１の光ビームを前記第１の誘電体ブロックに対し
て、該第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入射さ
せる第１の光学系と、 前記第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面
で全反射した第１の光ビームの強度を検出する第１の光
検出手段とから構成される測定ユニットと、 第２の光ビームを発生させる第２の光源と、 前記第２の光ビームに対して透明な第２の誘電体ブロッ
ク、この誘電体ブロックの一面に形成された第２の薄膜
層、この薄膜層の表面上に前記溶媒からなる偽試料液を
保持する第２の試料液保持機構を備えてなるリファレン
スチップと、 前記第２の薄膜層の表面上に配された前記特定物質と結
合しうるセンシング物質と、 前記第２の光ビームを前記第２の誘電体ブロックに対し
て、該第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入射さ
せる第２の光学系と、 前記第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面
で全反射した第２の光ビームの強度を検出する第２の光
検出手段とから構成されるリファレンスユニットと、 前記第２の光検出手段の検出結果を用いて、前記第１の
光検出手段の検出結果を補正し、該補正された第１の光
検出手段の検出結果に基づいて全反射減衰の状態の変化
を測定する測定手段とを備えた全反射減衰を利用した測
定装置において、 前記全反射減衰の状態の変化の測定開始前に、前記測定
ユニットおよび前記リファレンスユニット間の感度差を
検出し、 前記測定時に、前記感度差に基づいて前記測定手段によ
る測定結果の校正を行うことを特徴とする全反射減衰を
利用した測定方法。 - 【請求項２】 第１の光ビームを発生させる第１の光源
と、 前記第１の光ビームに対して透明な第１の誘電体ブロッ
ク、この誘電体ブロックの一面に形成された金属膜から
なる第１の薄膜層、この薄膜層の表面上に被検体と溶媒
からなる試料液を保持する第１の試料液保持機構を備え
てなる測定チップと、 前記第１の薄膜層の表面上に配されて、試料液中の特定
物質と結合しうるセンシング物質と、 前記第１の光ビームを前記第１の誘電体ブロックに対し
て、該第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入射さ
せる第１の光学系と、 前記第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面
で全反射した第１の光ビームの強度を検出する第１の光
検出手段とから構成される測定ユニットと、 第２の光ビームを発生させる第２の光源と、 前記第２の光ビームに対して透明な第２の誘電体ブロッ
ク、この誘電体ブロックの一面に形成された金属膜から
なる第２の薄膜層、この薄膜層の表面上に前記溶媒から
なる偽試料液を保持する第２の試料液保持機構を備えて
なるリファレンスチップと、 前記第２の薄膜層の表面上に配された前記特定物質と結
合しうるセンシング物質と、 前記第２の光ビームを前記第２の誘電体ブロックに対し
て、該第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入射さ
せる第２の光学系と、 前記第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面
で全反射した第２の光ビームの強度を検出する第２の光
検出手段とから構成されるリファレンスユニットと、 前記第２の光検出手段の検出結果を用いて、前記第１の
光検出手段の検出結果を補正し、該補正された第１の光
検出手段の検出結果に基づいて、表面プラズモン共鳴に
伴う全反射減衰の状態の変化を測定する測定手段とを備
えた全反射減衰を利用した測定装置において、 前記全反射減衰の状態の変化の測定開始前に、前記測定
ユニットおよび前記リファレンスユニット間の感度差を
検出し、 前記測定時に、前記感度差に基づいて前記測定手段によ
る測定結果の校正を行うことを特徴とする全反射減衰を
利用した測定方法。 - 【請求項３】 第１の光ビームを発生させる第１の光源
と、 前記第１の光ビームに対して透明な第１の誘電体ブロッ
ク、この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層
および該クラッド層の上に形成された光導波層からなる
第１の薄膜層、この薄膜層の表面上に被検体と溶媒から
なる試料液を保持する第１の試料液保持機構を備えてな
る測定チップと、 前記第１の薄膜層の表面上に配されて、試料液中の特定
物質と結合しうるセンシング物質と、 前記第１の光ビームを前記第１の誘電体ブロックに対し
て、該第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入射さ
せる第１の光学系と、 前記第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面
で全反射した第１の光ビームの強度を検出する第１の光
検出手段とから構成される測定ユニットと、 第２の光ビームを発生させる第２の光源と、 前記第２の光ビームに対して透明な第２の誘電体ブロッ
ク、この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層
および該クラッド層の上に形成された光導波層からなる
第２の薄膜層、この薄膜層の表面上に前記溶媒からなる
偽試料液を保持する第２の試料液保持機構を備えてなる
リファレンスチップと、 前記第２の薄膜層の表面上に配された前記特定物質と結
合しうるセンシング物質と、 前記第２の光ビームを前記第２の誘電体ブロックに対し
て、該第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入射さ
せる第２の光学系と、 前記第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面
で全反射した第２の光ビームの強度を検出する第２の光
検出手段とから構成されるリファレンスユニットと、 前記第２の光検出手段の検出結果を用いて、前記第１の
光検出手段の検出結果を補正し、該補正された第１の光
検出手段の検出結果に基づいて、前記光導波層での導波
モードの励起に伴う全反射減衰の状態の変化を測定する
測定手段とを備えた全反射減衰を利用した測定装置にお
いて、 前記全反射減衰の状態の変化の測定開始前に、前記測定
ユニットおよび前記リファレンスユニット間の感度差を
検出し、 前記測定時に、前記感度差に基づいて前記測定手段によ
る測定結果の校正を行うことを特徴とする全反射減衰を
利用した測定方法。 - 【請求項４】 前記測定ユニットおよび前記リファレン
スユニット間の感度差の検出は、前記測定チップおよび
リファレンスチップ上に、前記溶媒からなる偽試料液を
保持した状態で、前記光ビームを前記各ユニットの前記
誘電体ブロックに対して、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入射角
で入射させ、前記界面で全反射した光ビームの強度に基
づいて、全反射減衰の状態の変化を検出し、該検出の結
果を各ユニット間で比較することにより行われるもので
あ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測定方法。 - 【請求項５】 第１の光ビームを発生させる第１の光源
と、 前記第１の光ビームに対して透明な第１の誘電体ブロッ
ク、この誘電体ブロックの一面に形成された第１の薄膜
層、この薄膜層の表面上に被検体と溶媒からなる試料液
を保持する第１の試料液保持機構を備えてなる測定チッ
プと、 前記第１の薄膜層の表面上に配されて、試料液中の特定
物質と結合しうるセンシング物質と、 前記第１の光ビームを前記第１の誘電体ブロックに対し
て、該第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入射さ
せる第１の光学系と、 前記第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面
で全反射した第１の光ビームの強度を検出する第１の光
検出手段とから構成される測定ユニットと、 第２の光ビームを発生させる第２の光源と、 前記第２の光ビームに対して透明な第２の誘電体ブロッ
ク、この誘電体ブロックの一面に形成された第２の薄膜
層、この薄膜層の表面上に前記溶媒からなる偽試料液を
保持する第２の試料液保持機構を備えてなるリファレン
スチップと、 前記第２の薄膜層の表面上に配された前記特定物質と結
合しうるセンシング物質と、 前記第２の光ビームを前記第２の誘電体ブロックに対し
て、該第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入射さ
せる第２の光学系と、 前記第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面
で全反射した第２の光ビームの強度を検出する第２の光
検出手段とから構成されるリファレンスユニットと、 前記第２の光検出手段の検出結果を用いて、前記第１の
光検出手段の検出結果を補正し、該補正された第１の光
検出手段の検出結果に基づいて全反射減衰の状態の変化
を測定する測定手段とを備えた全反射減衰を利用した測
定装置において、 前記全反射減衰の状態の変化の測定開始前に、前記測定
ユニットおよび前記リファレンスユニット間の感度差を
検出する感度差検出手段をさらに備え、前記測定手段
が、前記測定時に、前記感度差に基づいて測定結果の校
正を行うものであることを特徴とする全反射減衰を利用
した測定装置。 - 【請求項６】 第１の光ビームを発生させる第１の光源
と、 前記第１の光ビームに対して透明な第１の誘電体ブロッ
ク、この誘電体ブロックの一面に形成された金属膜から
なる第１の薄膜層、この薄膜層の表面上に被検体と溶媒
からなる試料液を保持する第１の試料液保持機構を備え
てなる測定チップと、 前記第１の薄膜層の表面上に配されて、試料液中の特定
物質と結合しうるセンシング物質と、 前記第１の光ビームを前記第１の誘電体ブロックに対し
て、該第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入射さ
せる第１の光学系と、 前記第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面
で全反射した第１の光ビームの強度を検出する第１の光
検出手段とから構成される測定ユニットと、 第２の光ビームを発生させる第２の光源と、 前記第２の光ビームに対して透明な第２の誘電体ブロッ
ク、この誘電体ブロックの一面に形成された金属膜から
なる第２の薄膜層、この薄膜層の表面上に前記溶媒から
なる偽試料液を保持する第２の試料液保持機構を備えて
なるリファレンスチップと、 前記第２の薄膜層の表面上に配された前記特定物質と結
合しうるセンシング物質と、 前記第２の光ビームを前記第２の誘電体ブロックに対し
て、該第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入射さ
せる第２の光学系と、 前記第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面
で全反射した第２の光ビームの強度を検出する第２の光
検出手段とから構成されるリファレンスユニットと、 前記第２の光検出手段の検出結果を用いて、前記第１の
光検出手段の検出結果を補正し、該補正された第１の光
検出手段の検出結果に基づいて、表面プラズモン共鳴に
伴う全反射減衰の状態の変化を測定する測定手段とを備
えた全反射減衰を利用した測定装置において、 前記全反射減衰の状態の変化の測定開始前に、前記測定
ユニットおよび前記リファレンスユニット間の感度差を
検出する感度差検出手段をさらに備え、 前記測定手段が、前記測定時に、前記感度差に基づいて
測定結果の校正を行うものであることを特徴とする全反
射減衰を利用した測定装置。 - 【請求項７】 第１の光ビームを発生させる第１の光源
と、 前記第１の光ビームに対して透明な第１の誘電体ブロッ
ク、この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層
および該クラッド層の上に形成された光導波層からなる
第１の薄膜層、この薄膜層の表面上に被検体と溶媒から
なる試料液を保持する第１の試料液保持機構を備えてな
る測定チップと、 前記第１の薄膜層の表面上に配されて、試料液中の特定
物質と結合しうるセンシング物質と、 前記第１の光ビームを前記第１の誘電体ブロックに対し
て、該第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入射さ
せる第１の光学系と、 前記第１の誘電体ブロックと前記第１の薄膜層との界面
で全反射した第１の光ビームの強度を検出する第１の光
検出手段とから構成される測定ユニットと、 第２の光ビームを発生させる第２の光源と、 前記第２の光ビームに対して透明な第２の誘電体ブロッ
ク、この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層
および該クラッド層の上に形成された光導波層からなる
第２の薄膜層、この薄膜層の表面上に前記溶媒からなる
偽試料液を保持する第２の試料液保持機構を備えてなる
リファレンスチップと、 前記第２の薄膜層の表面上に配された前記特定物質と結
合しうるセンシング物質と、 前記第２の光ビームを前記第２の誘電体ブロックに対し
て、該第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の入射角で入射さ
せる第２の光学系と、 前記第２の誘電体ブロックと前記第２の薄膜層との界面
で全反射した第２の光ビームの強度を検出する第２の光
検出手段とから構成されるリファレンスユニットと、 前記第２の光検出手段の検出結果を用いて、前記第１の
光検出手段の検出結果を補正し、該補正された第１の光
検出手段の検出結果に基づいて、前記光導波層での導波
モードの励起に伴う全反射減衰の状態の変化を測定する
測定手段とを備えた全反射減衰を利用した測定装置にお
いて、 前記全反射減衰の状態の変化の測定開始前に、前記測定
ユニットおよび前記リファレンスユニット間の感度差を
検出する感度差検出手段をさらに備え、 前記測定手段が、前記測定時に、前記感度差に基づいて
測定結果の校正を行うものであることを特徴とする全反
射減衰を利用した測定装置。 - 【請求項８】 前記感度差検出手段が、前記測定チップ
およびリファレンスチップ上に、前記溶媒からなる偽試
料液を保持した状態で、前記光ビームを前記各ユニット
の前記誘電体ブロックに対して、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
入射角で入射させ、前記界面で全反射した光ビームの強
度に基づいて、全反射減衰の状態の変化を検出し、該検
出の結果を各ユニット間で比較することにより、前記測
定ユニットおよび前記リファレンスユニット間の感度差
を検出するものであることを特徴とする請求項５から７
いずれか１項記載の全反射減衰を利用した測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001322406A JP2003130791A (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | 全反射減衰を利用した測定方法および測定装置 |
| US10/273,270 US6791691B2 (en) | 2001-10-19 | 2002-10-18 | Measuring method and apparatus using attenuation in total internal reflection |
| US10/932,270 US7102754B2 (en) | 2001-10-19 | 2004-09-02 | Measuring method and apparatus using attenuation in total internal reflection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001322406A JP2003130791A (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | 全反射減衰を利用した測定方法および測定装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006300635A Division JP2007206056A (ja) | 2006-11-06 | 2006-11-06 | 全反射減衰を利用した測定方法および測定装置 |
| JP2006300636A Division JP2007057546A (ja) | 2006-11-06 | 2006-11-06 | 全反射減衰を利用した測定方法および測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003130791A true JP2003130791A (ja) | 2003-05-08 |
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ID=19139461
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001322406A Pending JP2003130791A (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | 全反射減衰を利用した測定方法および測定装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003130791A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005073696A1 (en) * | 2004-01-20 | 2005-08-11 | General Electric Company | A handheld device with a disposable element for chemical analysis of multiple analytes |
| JP2006078364A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Ntt Advanced Technology Corp | 表面プラズモン測定装置および測定方法 |
| JP2007206056A (ja) * | 2006-11-06 | 2007-08-16 | Fujifilm Corp | 全反射減衰を利用した測定方法および測定装置 |
| JP2010210628A (ja) * | 2003-08-01 | 2010-09-24 | Ge Healthcare Biosciences Ab | 表面結合光学共振プロファイルを数量化する方法及び装置 |
| US9909988B2 (en) | 2014-01-09 | 2018-03-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light intensity detector and detection method |
-
2001
- 2001-10-19 JP JP2001322406A patent/JP2003130791A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010210628A (ja) * | 2003-08-01 | 2010-09-24 | Ge Healthcare Biosciences Ab | 表面結合光学共振プロファイルを数量化する方法及び装置 |
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| US7283245B2 (en) | 2004-01-20 | 2007-10-16 | General Electric Company | Handheld device with a disposable element for chemical analysis of multiple analytes |
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| US9909988B2 (en) | 2014-01-09 | 2018-03-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light intensity detector and detection method |
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