JP2003139694A - 測定プレート - Google Patents
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- 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
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
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- G01N21/55—Specular reflectivity
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- G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 全反射減衰を利用したセンサーに用いられ
る、複数の薄膜層を備えた測定プレートにおいて、正確
に測定を行えるものとする。 【解決手段】 誘電体プレート１ａの上面に、試料保持
機構として機能する複数の凹部２ａを設ける。各凹部２
ａの平滑な底面には金属膜３ａを設け、また、誘電体プ
レート１ａの下面には、各凹部毎に下面から入射した光
ビームを金属膜３ａと誘電体プレート１ａとの界面５に
反射させるミラー４ａと、前記界面５で反射した光ビー
ムを下面に反射させるミラー４ｂとからなる反射光学系
４を設ける。
る、複数の薄膜層を備えた測定プレートにおいて、正確
に測定を行えるものとする。 【解決手段】 誘電体プレート１ａの上面に、試料保持
機構として機能する複数の凹部２ａを設ける。各凹部２
ａの平滑な底面には金属膜３ａを設け、また、誘電体プ
レート１ａの下面には、各凹部毎に下面から入射した光
ビームを金属膜３ａと誘電体プレート１ａとの界面５に
反射させるミラー４ａと、前記界面５で反射した光ビー
ムを下面に反射させるミラー４ｂとからなる反射光学系
４を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面プラズモンの
発生を利用して試料中の物質を定量分析する表面プラズ
モンセンサー等の、全反射減衰を利用したセンサーに用
いられる測定プレートに関するものである。
発生を利用して試料中の物質を定量分析する表面プラズ
モンセンサー等の、全反射減衰を利用したセンサーに用
いられる測定プレート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、試料中の物質を定量分
析する表面プラズモンセンサーが種々提案されている。
そして、それらの中で特に良く知られているものとし
て、 Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙げ
られる（例えば特開平６−１６７４４３号参照）。
って励起される現象を利用して、試料中の物質を定量分
析する表面プラズモンセンサーが種々提案されている。
そして、それらの中で特に良く知られているものとし
て、 Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙げ
られる（例えば特開平６−１６７４４３号参照）。
【０００４】上記の系を用いる表面プラズモンセンサー
は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体プレ
ートと、この誘電体プレートの一面に形成されて試料に
接触させられる金属膜と、光ビームを発生させる光源
と、上記光ビームを誘電体プレートに対して、該誘電体
プレートと金属膜との界面で全反射条件が得られ、かつ
表面プラズモン共鳴による全反射減衰が生じ得るように
種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射し
た光ビームの強度を測定して表面プラズモン共鳴の状
態、つまり全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを
備えてなるものである。
は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体プレ
ートと、この誘電体プレートの一面に形成されて試料に
接触させられる金属膜と、光ビームを発生させる光源
と、上記光ビームを誘電体プレートに対して、該誘電体
プレートと金属膜との界面で全反射条件が得られ、かつ
表面プラズモン共鳴による全反射減衰が生じ得るように
種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射し
た光ビームの強度を測定して表面プラズモン共鳴の状
態、つまり全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを
備えてなるものである。
【０００５】なお上述のように種々の入射角を得るため
には、比較的細い光ビームを入射角を変えて上記界面に
入射させてもよいし、あるいは光ビームに種々の角度で
入射する成分が含まれるように、比較的太い光ビームを
上記界面に収束光状態であるいは発散光状態で入射させ
てもよい。前者の場合は、入射した光ビームの入射角の
変化にしたがって反射角が変化する光ビームを、上記反
射角の変化に同期して移動する小さな光検出器によって
検出したり、反射角の変化方向に沿って延びるエリアセ
ンサによって検出することができる。一方後者の場合
は、種々の反射角で反射した各光ビームを全て受光でき
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えて上記界面に
入射させてもよいし、あるいは光ビームに種々の角度で
入射する成分が含まれるように、比較的太い光ビームを
上記界面に収束光状態であるいは発散光状態で入射させ
てもよい。前者の場合は、入射した光ビームの入射角の
変化にしたがって反射角が変化する光ビームを、上記反
射角の変化に同期して移動する小さな光検出器によって
検出したり、反射角の変化方向に沿って延びるエリアセ
ンサによって検出することができる。一方後者の場合
は、種々の反射角で反射した各光ビームを全て受光でき
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センサーにおい
て、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射
角θＳＰで入射させると、該金属膜に接している試料中
に電界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネ
ッセント波によって金属膜と試料との界面に表面プラズ
モンが励起される。エバネッセント光の波数ベクトルが
表面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立してい
るとき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面
プラズモンに移行するので、誘電体プレートと金属膜と
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。
て、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射
角θＳＰで入射させると、該金属膜に接している試料中
に電界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネ
ッセント波によって金属膜と試料との界面に表面プラズ
モンが励起される。エバネッセント光の波数ベクトルが
表面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立してい
るとき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面
プラズモンに移行するので、誘電体プレートと金属膜と
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。
【０００７】なお上記の共鳴は、入射ビームがｐ偏光の
ときにだけ生じる。したがって、光ビームがｐ偏光で入
射するように予め設定しておく必要がある。
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。
【０００８】この全反射減衰（ＡＴＲ）が生じる入射角
θＳＰから表面プラズモンの波数が分かると、試料の誘
電率が求められる。すなわち表面プラズモンの波数をＫ
ＳＰ、表面プラズモンの角周波数をω、ｃを真空中の光
速、εｍ とεＳ をそれぞれ金属、試料の誘電率とす
ると、以下の関係がある。
θＳＰから表面プラズモンの波数が分かると、試料の誘
電率が求められる。すなわち表面プラズモンの波数をＫ
ＳＰ、表面プラズモンの角周波数をω、ｃを真空中の光
速、εｍ とεＳ をそれぞれ金属、試料の誘電率とす
ると、以下の関係がある。
【０００９】
【数１】
試料の誘電率εＳ が分かれば、所定の較正曲線等に基
づいて試料中の特定物質の濃度が分かるので、結局、上
記反射光強度が低下する入射角θＳＰを知ることによ
り、試料の誘電率つまりは屈折率に関連する特性を求め
ることができる。
づいて試料中の特定物質の濃度が分かるので、結局、上
記反射光強度が低下する入射角θＳＰを知ることによ
り、試料の誘電率つまりは屈折率に関連する特性を求め
ることができる。
【００１０】また、全反射減衰（ＡＴＲ）を利用する類
似のセンサーとして、例えば「分光研究」第４７巻 第
１号（１９９８）の第２１〜２３頁および第２６〜２７
頁に記載がある漏洩モードセンサーも知られている。こ
の漏洩モードセンサーは基本的に、例えばプリズム状に
形成された誘電体プレートと、この誘電体プレートの一
面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形
成されて、試料に接触させられる光導波層と、光ビーム
を発生させる光源と、上記光ビームを上記誘電体プレー
トに対して、該誘電体プレートとクラッド層との界面で
全反射条件が得られ、かつ光導波層での導波モードの励
起による全反射減衰が生じ得るように種々の角度で入射
させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度
を測定して導波モードの励起状態、つまり全反射減衰状
態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。
似のセンサーとして、例えば「分光研究」第４７巻 第
１号（１９９８）の第２１〜２３頁および第２６〜２７
頁に記載がある漏洩モードセンサーも知られている。こ
の漏洩モードセンサーは基本的に、例えばプリズム状に
形成された誘電体プレートと、この誘電体プレートの一
面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形
成されて、試料に接触させられる光導波層と、光ビーム
を発生させる光源と、上記光ビームを上記誘電体プレー
トに対して、該誘電体プレートとクラッド層との界面で
全反射条件が得られ、かつ光導波層での導波モードの励
起による全反射減衰が生じ得るように種々の角度で入射
させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度
を測定して導波モードの励起状態、つまり全反射減衰状
態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。
【００１１】上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、
光ビームを誘電体プレートを通してクラッド層に対して
全反射角以上の入射角で入射させると、このクラッド層
を透過した後に光導波層においては、ある特定の波数を
有する特定入射角の光のみが導波モードで伝搬するよう
になる。こうして導波モードが励起されると、入射光の
ほとんどが光導波層に取り込まれるので、上記界面で全
反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。
そして導波光の波数は光導波層の上の試料の屈折率に依
存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角を知る
ことによって、試料の屈折率や、それに関連する試料の
特性を分析することができる。
光ビームを誘電体プレートを通してクラッド層に対して
全反射角以上の入射角で入射させると、このクラッド層
を透過した後に光導波層においては、ある特定の波数を
有する特定入射角の光のみが導波モードで伝搬するよう
になる。こうして導波モードが励起されると、入射光の
ほとんどが光導波層に取り込まれるので、上記界面で全
反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。
そして導波光の波数は光導波層の上の試料の屈折率に依
存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角を知る
ことによって、試料の屈折率や、それに関連する試料の
特性を分析することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上説明し
たタイプの従来の表面プラズモンセンサーや漏洩モード
センサーにおいて、測定の高速化または自動化のため
に、複数の測定チップをプレートに並べて使用する方法
が提案されているが、上述のようにプレートに複数の測
定チップを並べて使用する場合、測定時に一つずつ取り
出してセンサーにセットする必要があった。
たタイプの従来の表面プラズモンセンサーや漏洩モード
センサーにおいて、測定の高速化または自動化のため
に、複数の測定チップをプレートに並べて使用する方法
が提案されているが、上述のようにプレートに複数の測
定チップを並べて使用する場合、測定時に一つずつ取り
出してセンサーにセットする必要があった。
【００１３】また、プレートに多数の測定チップを並べ
たまま測定を行おうとすると、隣接する測定チップの底
部などで測定の際に光ビームのケラレが生じてしまい、
正確に測定を行うことができなかった。
たまま測定を行おうとすると、隣接する測定チップの底
部などで測定の際に光ビームのケラレが生じてしまい、
正確に測定を行うことができなかった。
【００１４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、上述の様な複数試料を測定可能な測定プレートに
おいて、正確に測定可能な測定プレートを提供すること
を目的とするものである。
あり、上述の様な複数試料を測定可能な測定プレートに
おいて、正確に測定可能な測定プレートを提供すること
を目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の測定プレ
ートは、試料に接触させられる薄膜層を有する誘電体プ
レートと、光ビームを発生させる光源と、光ビームを誘
電体プレートに対して、誘電体プレートと薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させ
る入射光学系と、前記界面で全反射した光ビームの強度
を測定して、全反射減衰の状態を検知する光検出手段と
を備えてなる全反射減衰を利用したセンサーに用いられ
る誘電体プレートからなる測定プレートであって、誘電
体プレートが、薄膜層上に供給される試料を保持する試
料保持機構として機能する複数の凹部を備え、これらの
各凹部がそれぞれ薄膜層を備え、誘電体プレートが、複
数の凹部毎に、入射光学系から入射される光ビームを前
記界面に入射させ、前記界面で反射した光ビームを所定
位置へ出射させる反射光学系を備え、この反射光学系
が、少なくとも一部に誘電体プレートに一体的に形成さ
れた反射面を有することを特徴とするものである。
ートは、試料に接触させられる薄膜層を有する誘電体プ
レートと、光ビームを発生させる光源と、光ビームを誘
電体プレートに対して、誘電体プレートと薄膜層との界
面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させ
る入射光学系と、前記界面で全反射した光ビームの強度
を測定して、全反射減衰の状態を検知する光検出手段と
を備えてなる全反射減衰を利用したセンサーに用いられ
る誘電体プレートからなる測定プレートであって、誘電
体プレートが、薄膜層上に供給される試料を保持する試
料保持機構として機能する複数の凹部を備え、これらの
各凹部がそれぞれ薄膜層を備え、誘電体プレートが、複
数の凹部毎に、入射光学系から入射される光ビームを前
記界面に入射させ、前記界面で反射した光ビームを所定
位置へ出射させる反射光学系を備え、この反射光学系
が、少なくとも一部に誘電体プレートに一体的に形成さ
れた反射面を有することを特徴とするものである。
【００１６】また、本発明の第２の測定プレートは、試
料に接触させられる金属膜を有する誘電体プレートと、
光ビームを発生させる光源と、光ビームを誘電体プレー
トに対して、誘電体プレート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入射光学
系と、前記界面で全反射した光ビームの強度を測定し
て、表面プラズモン共鳴に伴う全反射減衰の状態を検知
する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用したセ
ンサーに用いられる誘電体プレートからなる測定プレー
トであって、誘電体プレートが、薄膜層上に供給される
試料を保持する試料保持機構として機能する複数の凹部
を備え、これらの各凹部がそれぞれ金属膜を備え、誘電
体プレートが、複数の凹部毎に、入射光学系から入射さ
れる光ビームを前記界面に入射させ、前記界面で反射し
た光ビームを所定位置へ出射させる反射光学系を備え、
この反射光学系が、少なくとも一部に誘電体プレートに
一体的に形成された反射面を有することを特徴とするも
のである。
料に接触させられる金属膜を有する誘電体プレートと、
光ビームを発生させる光源と、光ビームを誘電体プレー
トに対して、誘電体プレート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入射光学
系と、前記界面で全反射した光ビームの強度を測定し
て、表面プラズモン共鳴に伴う全反射減衰の状態を検知
する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用したセ
ンサーに用いられる誘電体プレートからなる測定プレー
トであって、誘電体プレートが、薄膜層上に供給される
試料を保持する試料保持機構として機能する複数の凹部
を備え、これらの各凹部がそれぞれ金属膜を備え、誘電
体プレートが、複数の凹部毎に、入射光学系から入射さ
れる光ビームを前記界面に入射させ、前記界面で反射し
た光ビームを所定位置へ出射させる反射光学系を備え、
この反射光学系が、少なくとも一部に誘電体プレートに
一体的に形成された反射面を有することを特徴とするも
のである。
【００１７】さらに、本発明の第３の測定プレートは、
クラッド層およびこのクラッド層上に形成されて、試料
に接触させられる光導波層を有する誘電体プレートと、
光ビームを発生させる光源と、光ビームを誘電体プレー
トに対して、誘電体プレートと前記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
入射光学系と、前記界面で全反射した光ビームの強度を
測定して、光導波層での導波モードの励起に伴う全反射
減衰の状態を検知する光検出手段とを備えてなる全反射
減衰を利用したセンサーに用いられる誘電体プレートか
らなる測定プレートであって、誘電体プレートが、薄膜
層上に供給される試料を保持する試料保持機構として機
能する複数の凹部を備え、これらの各凹部がそれぞれク
ラッド層を備え、誘電体プレートが、複数の凹部毎に、
入射光学系から入射される光ビームを前記界面に入射さ
せ、前記界面で反射した光ビームを所定位置へ出射させ
る反射光学系を備え、この反射光学系が、少なくとも一
部に誘電体プレートに一体的に形成された反射面を有す
ることを特徴とするものである。
クラッド層およびこのクラッド層上に形成されて、試料
に接触させられる光導波層を有する誘電体プレートと、
光ビームを発生させる光源と、光ビームを誘電体プレー
トに対して、誘電体プレートと前記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
入射光学系と、前記界面で全反射した光ビームの強度を
測定して、光導波層での導波モードの励起に伴う全反射
減衰の状態を検知する光検出手段とを備えてなる全反射
減衰を利用したセンサーに用いられる誘電体プレートか
らなる測定プレートであって、誘電体プレートが、薄膜
層上に供給される試料を保持する試料保持機構として機
能する複数の凹部を備え、これらの各凹部がそれぞれク
ラッド層を備え、誘電体プレートが、複数の凹部毎に、
入射光学系から入射される光ビームを前記界面に入射さ
せ、前記界面で反射した光ビームを所定位置へ出射させ
る反射光学系を備え、この反射光学系が、少なくとも一
部に誘電体プレートに一体的に形成された反射面を有す
ることを特徴とするものである。
【００１８】なお、上記第１から第３の測定プレートに
おいて、上記複数の凹部は、誘電体ブロック上に略等間
隔に設けられるものであり、各凹部毎に設けられる反射
光学系は、誘電体ブロック内において各凹部を測定する
ための光ビームの光路の幅を各凹部の間隔以下に収まる
ようにするためのものである。
おいて、上記複数の凹部は、誘電体ブロック上に略等間
隔に設けられるものであり、各凹部毎に設けられる反射
光学系は、誘電体ブロック内において各凹部を測定する
ための光ビームの光路の幅を各凹部の間隔以下に収まる
ようにするためのものである。
【００１９】上記第１から第３の測定プレートにおい
て、誘電体プレートは、薄膜層（第１の測定プレー
ト）、金属膜（第２の測定プレート）、またはクラッド
層（第３の測定プレート）を備えた平滑な底面を有する
複数の凹部を上面に備えたものとし、さらに、下面に下
方から入射する光ビームを前記界面（底面）に向けて反
射する反射面を凹部毎に備えたものとしてもよいし、下
面に前記界面（底面）で反射した光ビームを下方に向け
て反射する反射面を凹部毎に備えたものとしてもよい
し、下面に上方から入射する光ビームを前記界面（底
面）に向けて反射する反射面を凹部毎に備えたものとし
てもよいし、下面に前記界面（底面）で反射した光ビー
ムを上方に向けて反射する反射面を凹部毎に備えたもの
としてもよい。なお、この反射面は、反射光学系の反射
面を構成するものである。
て、誘電体プレートは、薄膜層（第１の測定プレー
ト）、金属膜（第２の測定プレート）、またはクラッド
層（第３の測定プレート）を備えた平滑な底面を有する
複数の凹部を上面に備えたものとし、さらに、下面に下
方から入射する光ビームを前記界面（底面）に向けて反
射する反射面を凹部毎に備えたものとしてもよいし、下
面に前記界面（底面）で反射した光ビームを下方に向け
て反射する反射面を凹部毎に備えたものとしてもよい
し、下面に上方から入射する光ビームを前記界面（底
面）に向けて反射する反射面を凹部毎に備えたものとし
てもよいし、下面に前記界面（底面）で反射した光ビー
ムを上方に向けて反射する反射面を凹部毎に備えたもの
としてもよい。なお、この反射面は、反射光学系の反射
面を構成するものである。
【００２０】また、誘電体プレートは、薄膜層（第１の
測定プレート）、金属膜（第２の測定プレート）、また
はクラッド層（第３の測定プレート）を備えた平滑な側
面を有する複数の凹部を上面に備え、下方から入射する
光ビームを前記界面（側面）に向けて反射するか、また
は下方から入射し前記界面（側面）で反射した光ビーム
を下方に向けて反射する反射面を凹部毎に上面に備えた
ものとしてもよい。なお、この反射面は、上記と同様に
反射光学系の反射面を構成するものである。
測定プレート）、金属膜（第２の測定プレート）、また
はクラッド層（第３の測定プレート）を備えた平滑な側
面を有する複数の凹部を上面に備え、下方から入射する
光ビームを前記界面（側面）に向けて反射するか、また
は下方から入射し前記界面（側面）で反射した光ビーム
を下方に向けて反射する反射面を凹部毎に上面に備えた
ものとしてもよい。なお、この反射面は、上記と同様に
反射光学系の反射面を構成するものである。
【００２１】さらに、誘電体プレートは、薄膜層（第１
の測定プレート）、金属膜（第２の測定プレート）、ま
たはクラッド層（第３の測定プレート）を備え平滑な側
面を有する複数の凹部を上面に備え、上方から入射する
光ビームを前記界面（側面）に向けて反射するか、また
は下方から入射して前記界面（側面）で反射した光ビー
ムを上方に向けて反射する反射面を凹部毎に下面に備え
たものとしてもよい。なお、この反射面は、上記と同様
に反射光学系の反射面を構成するものである。
の測定プレート）、金属膜（第２の測定プレート）、ま
たはクラッド層（第３の測定プレート）を備え平滑な側
面を有する複数の凹部を上面に備え、上方から入射する
光ビームを前記界面（側面）に向けて反射するか、また
は下方から入射して前記界面（側面）で反射した光ビー
ムを上方に向けて反射する反射面を凹部毎に下面に備え
たものとしてもよい。なお、この反射面は、上記と同様
に反射光学系の反射面を構成するものである。
【００２２】また、誘電体プレートは、ガラスまたは透
明樹脂からなることが好ましく、さらに、金型による射
出一体成形により形成されたものとしてもよい。
明樹脂からなることが好ましく、さらに、金型による射
出一体成形により形成されたものとしてもよい。
【００２３】上記第１から第３の測定プレートにおい
て、凹部は、凹部の底部から上方に向かって拡大するテ
ーパ状に形成されていることが好ましい。
て、凹部は、凹部の底部から上方に向かって拡大するテ
ーパ状に形成されていることが好ましい。
【００２４】
【発明の効果】本発明の測定プレートは、薄膜層、金属
膜、またはクラッド層を備える凹部毎に、入射光学系か
ら入射される光ビームを誘電体ブロックと上記いずれか
の層との界面に入射させ、この界面で反射した光ビーム
を所定位置へ出射させる反射光学系を備えたものとし、
誘電体ブロック内において各凹部を測定するための光ビ
ームの光路の幅を略等間隔で設けられる複数の凹部の間
隔以下に収まるようにしたため、隣接する凹部の底部等
によるケラレの影響を受けることなく、正確に測定を行
うことが可能である。
膜、またはクラッド層を備える凹部毎に、入射光学系か
ら入射される光ビームを誘電体ブロックと上記いずれか
の層との界面に入射させ、この界面で反射した光ビーム
を所定位置へ出射させる反射光学系を備えたものとし、
誘電体ブロック内において各凹部を測定するための光ビ
ームの光路の幅を略等間隔で設けられる複数の凹部の間
隔以下に収まるようにしたため、隣接する凹部の底部等
によるケラレの影響を受けることなく、正確に測定を行
うことが可能である。
【００２５】
【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。本発明の第１の実施の形態
の測定プレートは、表面プラズモン共鳴を利用した表面
プラズモンセンサーに用いられるものであり、図１は測
定プレート10ａの斜視図を示すものである。
施の形態を詳細に説明する。本発明の第１の実施の形態
の測定プレートは、表面プラズモン共鳴を利用した表面
プラズモンセンサーに用いられるものであり、図１は測
定プレート10ａの斜視図を示すものである。
【００２６】この測定プレート10ａは、例えばガラスな
どの誘電体からなる誘電体プレート１の上面に、それぞ
れ金属膜を備えた複数の凹部２ａが設けられたものであ
る。この凹部２ａは、液体試料６を貯える試料保持機構
として機能する。この凹部２ａは、底部から上方に向か
って拡大するテーパ状に形成してもよい。なお、誘電体
プレート１ａのサイズ、および誘電体プレート１ａの上
面に設けられる凹部２ａの個数および配列についてはど
のような態様でもよく、例えば９６穴、３８４穴または
１５３６穴のタイタープレートとなるように形成しても
よい。
どの誘電体からなる誘電体プレート１の上面に、それぞ
れ金属膜を備えた複数の凹部２ａが設けられたものであ
る。この凹部２ａは、液体試料６を貯える試料保持機構
として機能する。この凹部２ａは、底部から上方に向か
って拡大するテーパ状に形成してもよい。なお、誘電体
プレート１ａのサイズ、および誘電体プレート１ａの上
面に設けられる凹部２ａの個数および配列についてはど
のような態様でもよく、例えば９６穴、３８４穴または
１５３６穴のタイタープレートとなるように形成しても
よい。
【００２７】誘電体プレート１ａは、射出一体成形によ
り形成することにより、容易に製作することができる。
また、この誘電体プレート１ａの材料としては、ガラス
または透明樹脂を用いる。上記透明樹脂の好ましいもの
としては、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、非晶性ポリオ
レフィン、シクロオレフィン等を挙げることができる。
また誘電体プレート１ａを形成する材料として一般に
は、屈折率が１．４５〜２．５程度の範囲内にあるもの
を用いるのが望ましい。その理由は、この屈折率範囲で
実用的なＳＰＲ共鳴角が得られるからである。
り形成することにより、容易に製作することができる。
また、この誘電体プレート１ａの材料としては、ガラス
または透明樹脂を用いる。上記透明樹脂の好ましいもの
としては、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、非晶性ポリオ
レフィン、シクロオレフィン等を挙げることができる。
また誘電体プレート１ａを形成する材料として一般に
は、屈折率が１．４５〜２．５程度の範囲内にあるもの
を用いるのが望ましい。その理由は、この屈折率範囲で
実用的なＳＰＲ共鳴角が得られるからである。
【００２８】図２に図１に示す測定プレート10ａのＡ−
Ａ線断面図を示す。誘電体プレート１ａの上面に設けら
れる各凹部２ａの平滑な底面には例えば金、銀、銅、ア
ルミニウム等からなる金属膜３ａが設けられている。ま
た、誘電体プレート１ａの下面には、各凹部毎に下面か
ら入射した光ビームを金属膜３ａと誘電体プレート１ａ
との界面５ａに反射させるミラー４ａと、前記界面５ａ
で反射した光ビームを下面に反射させるミラー４ｂとか
らなる反射光学系４が設けられている。この金属膜３ａ
と、ミラー４ａおよび４ｂとは、上記金属を誘電体プレ
ート１ａの所定部位に蒸着することにより形成すること
ができる。
Ａ線断面図を示す。誘電体プレート１ａの上面に設けら
れる各凹部２ａの平滑な底面には例えば金、銀、銅、ア
ルミニウム等からなる金属膜３ａが設けられている。ま
た、誘電体プレート１ａの下面には、各凹部毎に下面か
ら入射した光ビームを金属膜３ａと誘電体プレート１ａ
との界面５ａに反射させるミラー４ａと、前記界面５ａ
で反射した光ビームを下面に反射させるミラー４ｂとか
らなる反射光学系４が設けられている。この金属膜３ａ
と、ミラー４ａおよび４ｂとは、上記金属を誘電体プレ
ート１ａの所定部位に蒸着することにより形成すること
ができる。
【００２９】なお、測定プレート10ａに設けられる金属
膜３ａを、クラッド層および光導波層に代えることによ
り漏洩モードセンサーで用いる測定プレートとすること
ができる。
膜３ａを、クラッド層および光導波層に代えることによ
り漏洩モードセンサーで用いる測定プレートとすること
ができる。
【００３０】次に、本発明の第１の実施の形態の測定プ
レートを用いた全反射減衰を利用したセンサーの一例に
ついて説明する。
レートを用いた全反射減衰を利用したセンサーの一例に
ついて説明する。
【００３１】この全反射減衰を利用したセンサーは、表
面プラズモン共鳴を利用した表面プラズモンセンサーで
あり、図３はその表面プラズモン検出部の側面形状を示
すものである。
面プラズモン共鳴を利用した表面プラズモンセンサーで
あり、図３はその表面プラズモン検出部の側面形状を示
すものである。
【００３２】図示されるようにこの表面プラズモンセン
サーは、上記測定プレート10ａと、表面プラズモン検出
部とからなり、表面プラズモン検出部は、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光源14（以
下、レーザ光源14という）と、上記光ビーム13を金属膜
３ａに対して、反射光学系４を介して種々の入射角が得
られるように入射させる入射光学系15と、誘電体プレー
ト１ａと金属膜３ａとの界面５ａで全反射した光ビーム
13の光量を検出する第１の光検出手段16および第２の光
検出手段17と、これらの光検出手段16、17に接続された
比較器18とを備えている。
サーは、上記測定プレート10ａと、表面プラズモン検出
部とからなり、表面プラズモン検出部は、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光源14（以
下、レーザ光源14という）と、上記光ビーム13を金属膜
３ａに対して、反射光学系４を介して種々の入射角が得
られるように入射させる入射光学系15と、誘電体プレー
ト１ａと金属膜３ａとの界面５ａで全反射した光ビーム
13の光量を検出する第１の光検出手段16および第２の光
検出手段17と、これらの光検出手段16、17に接続された
比較器18とを備えている。
【００３３】本実施の形態の表面プラズモンセンサー
は、上記のレーザ光源14、入射光学系15および光検出手
段16、17が測定プレート10ａの下面に配置され、レーザ
光源14から光ビーム13をミラー４ａに入射し、ミラー４
ａ、前記界面５ａおよびミラー４ｂで反射した光ビーム
13を光検出手段16、17で検出するものである。
は、上記のレーザ光源14、入射光学系15および光検出手
段16、17が測定プレート10ａの下面に配置され、レーザ
光源14から光ビーム13をミラー４ａに入射し、ミラー４
ａ、前記界面５ａおよびミラー４ｂで反射した光ビーム
13を光検出手段16、17で検出するものである。
【００３４】入射光学系15は、レーザ光源14から発散光
状態で出射した光ビーム13を平行光化するコリメーター
レンズ15ａと、該平行光化された光ビーム13を反射光学
系４を介して上記界面５ａ上で収束させる集光レンズ15
ｂとから構成されている。
状態で出射した光ビーム13を平行光化するコリメーター
レンズ15ａと、該平行光化された光ビーム13を反射光学
系４を介して上記界面５ａ上で収束させる集光レンズ15
ｂとから構成されている。
【００３５】光ビーム13は、集光レンズ15ｂにより上述
のように集光されるので、界面５ａ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５ａ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。なお、上記光学系15は、光ビーム13を界面５ａにデ
フォーカス状態で入射させるように構成されてもよい。
そのようにすれば、表面プラズモン共鳴の状態検出（例
えば前記暗線の位置測定）の誤差が平均化されて、測定
精度が高められる。
のように集光されるので、界面５ａ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５ａ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。なお、上記光学系15は、光ビーム13を界面５ａにデ
フォーカス状態で入射させるように構成されてもよい。
そのようにすれば、表面プラズモン共鳴の状態検出（例
えば前記暗線の位置測定）の誤差が平均化されて、測定
精度が高められる。
【００３６】なお光ビーム13は、界面５ａ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、波長板で光ビーム13の偏光の向きを制
御してもよい。
【００３７】一方、第１の光検出手段16および第２の光
検出手段17は、一例として２分割フォトダイオードから
なる。第１の光検出手段16は上記界面５ａで全反射した
光ビーム13のうち、第１の反射角範囲（比較的低角度の
範囲）にある成分の光量を検出するように配され、第２
の光検出手段17は上記界面５ａで全反射した光ビーム13
のうち、第２の反射角範囲（比較的高角度の範囲）にあ
る成分の光量を検出するように配されている。
検出手段17は、一例として２分割フォトダイオードから
なる。第１の光検出手段16は上記界面５ａで全反射した
光ビーム13のうち、第１の反射角範囲（比較的低角度の
範囲）にある成分の光量を検出するように配され、第２
の光検出手段17は上記界面５ａで全反射した光ビーム13
のうち、第２の反射角範囲（比較的高角度の範囲）にあ
る成分の光量を検出するように配されている。
【００３８】以下、上記構成の表面プラズモンセンサー
による試料分析について説明する。分析対象の試料６は
金属膜３ａに接触する状態に保持される。そして上述の
ように集光された光ビーム13が、金属膜３ａに向けて照
射される。この金属膜３ａと誘電体プレート１ａとの界
面５ａで全反射した光ビーム13は、第１の光検出手段16
および第２の光検出手段17によって検出される。
による試料分析について説明する。分析対象の試料６は
金属膜３ａに接触する状態に保持される。そして上述の
ように集光された光ビーム13が、金属膜３ａに向けて照
射される。この金属膜３ａと誘電体プレート１ａとの界
面５ａで全反射した光ビーム13は、第１の光検出手段16
および第２の光検出手段17によって検出される。
【００３９】このとき第１の光検出手段16が出力する光
量検出信号Ｓ１と、第２の光検出手段17が出力する光量
検出信号Ｓ２は比較器18に入力され、比較器18はそれら
両信号Ｓ１、Ｓ２の差分を示す差分信号Ｓを出力する。
量検出信号Ｓ１と、第２の光検出手段17が出力する光量
検出信号Ｓ２は比較器18に入力され、比較器18はそれら
両信号Ｓ１、Ｓ２の差分を示す差分信号Ｓを出力する。
【００４０】ここで、界面５ａにある特定の入射角θ
ＳＰで入射した光は、金属膜３ａと試料６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、全反射した光ビーム
13の強度Ｉと入射角θとの関係は概ね図４の（Ａ）、
（Ｂ）にそれぞれ曲線ａ、ｂで示すようなものとなる。
この全反射減衰（ＡＴＲ）入射角θＳＰや、反射光強度
Ｉと入射角θとの関係曲線が分かれば、試料２中の特定
物質を定量分析することができる。以下、その理由を詳
しく説明する。
ＳＰで入射した光は、金属膜３ａと試料６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、全反射した光ビーム
13の強度Ｉと入射角θとの関係は概ね図４の（Ａ）、
（Ｂ）にそれぞれ曲線ａ、ｂで示すようなものとなる。
この全反射減衰（ＡＴＲ）入射角θＳＰや、反射光強度
Ｉと入射角θとの関係曲線が分かれば、試料２中の特定
物質を定量分析することができる。以下、その理由を詳
しく説明する。
【００４１】上記第１の反射角範囲と第２の反射角範囲
とが例えば連続していて、それら両範囲の境界の反射角
がθＭ であるとすると、入射角θＭ よりも入射角が
小さい範囲、大きい範囲の光が各々光検出手段16、17に
より検出される。
とが例えば連続していて、それら両範囲の境界の反射角
がθＭ であるとすると、入射角θＭ よりも入射角が
小さい範囲、大きい範囲の光が各々光検出手段16、17に
より検出される。
【００４２】一例として、θＭ よりも入射角が小さい
範囲の光が第１の光検出手段16によって検出され、θ
Ｍ よりも入射角が大きい範囲の光ビームが第２の光検
出手段17によって検出されるものとすると、第１の光検
出手段16は図４の（Ａ）、（Ｂ）でそれぞれ斜線を付し
た範囲の光を検出することになり、その検出光量は
（Ａ）の場合よりも（Ｂ）の場合の方が大きくなる。反
対に、第２の光検出手段17による検出光量は（Ａ）の場
合よりも（Ｂ）の場合の方が小さくなる。このように、
第１の光検出手段16の検出光量と第２の光検出手段17の
検出光量は、入射角θと反射光強度Ｉとの関係に応じた
特有の差異を生じることになる。
範囲の光が第１の光検出手段16によって検出され、θ
Ｍ よりも入射角が大きい範囲の光ビームが第２の光検
出手段17によって検出されるものとすると、第１の光検
出手段16は図４の（Ａ）、（Ｂ）でそれぞれ斜線を付し
た範囲の光を検出することになり、その検出光量は
（Ａ）の場合よりも（Ｂ）の場合の方が大きくなる。反
対に、第２の光検出手段17による検出光量は（Ａ）の場
合よりも（Ｂ）の場合の方が小さくなる。このように、
第１の光検出手段16の検出光量と第２の光検出手段17の
検出光量は、入射角θと反射光強度Ｉとの関係に応じた
特有の差異を生じることになる。
【００４３】したがって、予め求めてある各試料毎の検
量線等を参照すれば、第１の光検出手段16が出力する光
量検出信号Ｓ１と、第２の光検出手段17が出力する光量
検出信号Ｓ２との差を示す比較器18の出力、すなわち差
分信号Ｓに基づいて、分析試料６に関する全反射減衰
（ＡＴＲ）入射角θＳＰや、入射角θと反射光強度Ｉと
の関係曲線を推定可能となり、該試料６中の物質を定量
分析できるようになる。
量線等を参照すれば、第１の光検出手段16が出力する光
量検出信号Ｓ１と、第２の光検出手段17が出力する光量
検出信号Ｓ２との差を示す比較器18の出力、すなわち差
分信号Ｓに基づいて、分析試料６に関する全反射減衰
（ＡＴＲ）入射角θＳＰや、入射角θと反射光強度Ｉと
の関係曲線を推定可能となり、該試料６中の物質を定量
分析できるようになる。
【００４４】なお以上は、第１の反射角範囲と第２の反
射角範囲とが連続している場合について説明したが、そ
れら両範囲が連続していない場合でも、第１の光検出手
段16の検出光量と第２の光検出手段17の検出光量は、入
射角θと反射光強度Ｉとの関係に応じた特有の差異を生
じるから、同様にして試料６中の物質を定量分析するこ
とができる。
射角範囲とが連続している場合について説明したが、そ
れら両範囲が連続していない場合でも、第１の光検出手
段16の検出光量と第２の光検出手段17の検出光量は、入
射角θと反射光強度Ｉとの関係に応じた特有の差異を生
じるから、同様にして試料６中の物質を定量分析するこ
とができる。
【００４５】さらに、上記の表面プラズモン検出部を、
測定プレート10ａの各凹部２ａと対応させて１次元また
は２次元的に配置することにより、複数の凹部の測定を
同時に行うことが可能である。このような場合であって
も、各凹部２ａを測定するための光ビーム13の光路が、
各凹部の間隔以下に収まるようにしたため、隣接する凹
部の底部等によるケラレの影響を受けることなく、正確
に測定を行うことが可能である。
測定プレート10ａの各凹部２ａと対応させて１次元また
は２次元的に配置することにより、複数の凹部の測定を
同時に行うことが可能である。このような場合であって
も、各凹部２ａを測定するための光ビーム13の光路が、
各凹部の間隔以下に収まるようにしたため、隣接する凹
部の底部等によるケラレの影響を受けることなく、正確
に測定を行うことが可能である。
【００４６】次に、図５を参照して本発明の第２の実施
の形態について説明する。なおこの図５において、図１
および図２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。
の形態について説明する。なおこの図５において、図１
および図２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。
【００４７】本実施形態による測定プレート10ｂは、誘
電体プレート１ｂの上面に複数の凹部２ａが設けられ、
各凹部２ａの平滑な底面には例えば金、銀、銅、アルミ
ニウム等からなる金属膜３ａが設けられている。また、
誘電体プレート１ｂの下面には、各凹部毎に上面から入
射した光ビーム13を金属膜３ａと誘電体プレート１ｂと
の界面５ａに反射させるミラー４ｃと、前記界面５ａで
反射した光ビーム13を上面に反射させるミラー４ｄとか
らなる反射光学系４が設けられている。
電体プレート１ｂの上面に複数の凹部２ａが設けられ、
各凹部２ａの平滑な底面には例えば金、銀、銅、アルミ
ニウム等からなる金属膜３ａが設けられている。また、
誘電体プレート１ｂの下面には、各凹部毎に上面から入
射した光ビーム13を金属膜３ａと誘電体プレート１ｂと
の界面５ａに反射させるミラー４ｃと、前記界面５ａで
反射した光ビーム13を上面に反射させるミラー４ｄとか
らなる反射光学系４が設けられている。
【００４８】上記のように構成された測定プレート10ｂ
を、全反射減衰を利用したセンサーに用いる場合には、
測定プレート10ｂの上面にレーザ光源14、入射光学系15
および光検出手段16、17を配置して表面プラズモン検出
部を構成し、レーザ光源14から光ビーム13をミラー４ｃ
に入射し、ミラー４ｃ、前記界面５ａおよびミラー４ｄ
で反射した光ビーム13を光検出手段16、17で検出するも
のとすればよい。
を、全反射減衰を利用したセンサーに用いる場合には、
測定プレート10ｂの上面にレーザ光源14、入射光学系15
および光検出手段16、17を配置して表面プラズモン検出
部を構成し、レーザ光源14から光ビーム13をミラー４ｃ
に入射し、ミラー４ｃ、前記界面５ａおよびミラー４ｄ
で反射した光ビーム13を光検出手段16、17で検出するも
のとすればよい。
【００４９】本実施の形態による測定プレートによって
も、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。
も、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。
【００５０】次に、図６を参照して本発明の第３の実施
の形態について説明する。なおこの図６において、図１
および図２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。
の形態について説明する。なおこの図６において、図１
および図２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。
【００５１】本実施形態による測定プレート10ｃは、誘
電体プレート１ｃの上面に複数の凹部２ａが設けられ、
各凹部２ａの平滑な底面には例えば金、銀、銅、アルミ
ニウム等からなる金属膜３ａが設けられている。また、
誘電体プレート１ｃの下面には、各凹部毎に下面から入
射した光ビーム13を金属膜３ａと誘電体プレート１ｃと
の界面５ａに反射させるミラー４ａと、前記界面５ａで
反射した光ビーム13を上面に反射させるミラー４ｄとか
らなる反射光学系４が設けられている。
電体プレート１ｃの上面に複数の凹部２ａが設けられ、
各凹部２ａの平滑な底面には例えば金、銀、銅、アルミ
ニウム等からなる金属膜３ａが設けられている。また、
誘電体プレート１ｃの下面には、各凹部毎に下面から入
射した光ビーム13を金属膜３ａと誘電体プレート１ｃと
の界面５ａに反射させるミラー４ａと、前記界面５ａで
反射した光ビーム13を上面に反射させるミラー４ｄとか
らなる反射光学系４が設けられている。
【００５２】上記のように構成された測定プレート10ｃ
を、全反射減衰を利用したセンサーに用いる場合には、
測定プレート10ｃの下面にレーザ光源14および入射光学
系15を配置し、測定プレート10ｃの上面に光検出手段1
6、17を配置して表面プラズモン検出部を構成し、レー
ザ光源14から光ビーム13をミラー４ａに入射し、ミラー
４ａ、前記界面５ａおよびミラー４ｄで反射した光ビー
ム13を光検出手段16、17で検出するものとすればよい。
を、全反射減衰を利用したセンサーに用いる場合には、
測定プレート10ｃの下面にレーザ光源14および入射光学
系15を配置し、測定プレート10ｃの上面に光検出手段1
6、17を配置して表面プラズモン検出部を構成し、レー
ザ光源14から光ビーム13をミラー４ａに入射し、ミラー
４ａ、前記界面５ａおよびミラー４ｄで反射した光ビー
ム13を光検出手段16、17で検出するものとすればよい。
【００５３】なお、図７に示すように、光ビーム13の入
射方向を逆にしてもよい。その場合は、測定プレート10
ｃの上面にレーザ光源14および入射光学系15を配置し、
測定プレート10ｃの下面に光検出手段16、17を配置して
表面プラズモン検出部を構成し、レーザ光源14から光ビ
ーム13をミラー４ｃに入射し、ミラー４ｃ、前記界面５
ａおよびミラー４ｂで反射した光ビーム13を光検出手段
16、17で検出するようにすればよい。
射方向を逆にしてもよい。その場合は、測定プレート10
ｃの上面にレーザ光源14および入射光学系15を配置し、
測定プレート10ｃの下面に光検出手段16、17を配置して
表面プラズモン検出部を構成し、レーザ光源14から光ビ
ーム13をミラー４ｃに入射し、ミラー４ｃ、前記界面５
ａおよびミラー４ｂで反射した光ビーム13を光検出手段
16、17で検出するようにすればよい。
【００５４】本実施の形態による測定プレートによって
も、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。
も、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。
【００５５】次に、図８を参照して本発明の第４の実施
の形態について説明する。なおこの図８において、図１
および図２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。
の形態について説明する。なおこの図８において、図１
および図２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。
【００５６】本実施形態による測定プレート10ｄは、誘
電体プレート１ｄの上面に複数の凹部２ｂが設けられ、
各凹部２ｂの平滑な側面には例えば金、銀、銅、アルミ
ニウム等からなる金属膜３ｂが設けられている。また、
誘電体プレート１ｄの上面には、各凹部毎に下面から入
射し、金属膜３ｂと誘電体プレート１ｄとの界面５ｂで
反射した光ビーム13を下面に反射させるミラー４ｅ（反
射光学系４）が設けられている。本実施の形態におい
て、凹部２ｂは、底部を有していても、有していなくて
もよい。
電体プレート１ｄの上面に複数の凹部２ｂが設けられ、
各凹部２ｂの平滑な側面には例えば金、銀、銅、アルミ
ニウム等からなる金属膜３ｂが設けられている。また、
誘電体プレート１ｄの上面には、各凹部毎に下面から入
射し、金属膜３ｂと誘電体プレート１ｄとの界面５ｂで
反射した光ビーム13を下面に反射させるミラー４ｅ（反
射光学系４）が設けられている。本実施の形態におい
て、凹部２ｂは、底部を有していても、有していなくて
もよい。
【００５７】上記のように構成された測定プレート10ｄ
を、全反射減衰を利用したセンサーに用いる場合には、
測定プレート10ｄの下面にレーザ光源14、入射光学系15
および光検出手段16、17を配置して表面プラズモン検出
部を構成し、レーザ光源14から光ビーム13を前記界面５
ｂに入射し、前記界面５ｂおよびミラー４ｅで反射した
光ビーム13を光検出手段16、17で検出するものとすれば
よい。
を、全反射減衰を利用したセンサーに用いる場合には、
測定プレート10ｄの下面にレーザ光源14、入射光学系15
および光検出手段16、17を配置して表面プラズモン検出
部を構成し、レーザ光源14から光ビーム13を前記界面５
ｂに入射し、前記界面５ｂおよびミラー４ｅで反射した
光ビーム13を光検出手段16、17で検出するものとすれば
よい。
【００５８】なお、図９に示すように、光ビーム13の入
射方向を逆にしてもよい。その場合は、レーザ光源14か
ら光ビーム13をミラー４ｅに入射し、ミラー４ｅおよび
前記界面５ｂで反射した光ビーム13を光検出手段16、17
で検出するようにすればよい。
射方向を逆にしてもよい。その場合は、レーザ光源14か
ら光ビーム13をミラー４ｅに入射し、ミラー４ｅおよび
前記界面５ｂで反射した光ビーム13を光検出手段16、17
で検出するようにすればよい。
【００５９】本実施の形態による測定プレートによって
も、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。
も、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。
【００６０】次に、図１０を参照して本発明の第５の実
施の形態について説明する。なおこの図１０において、
図１および図２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。
施の形態について説明する。なおこの図１０において、
図１および図２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。
【００６１】本実施形態による測定プレート10ｅは、誘
電体プレート１ｅの上面に複数の凹部２ｃが設けられ、
各凹部２ｃの平滑な側面には例えば金、銀、銅、アルミ
ニウム等からなる金属膜３ｃが設けられている。また、
誘電体プレート１ｅの下面には、各凹部毎に下面から入
射し、金属膜３ｃと誘電体プレート１ｅとの界面５ｃで
反射した光ビーム13を上面に反射させるミラー４ｆ（反
射光学系４）が設けられている。本実施の形態におい
て、凹部２ｃは、底部を有していても、有していなくて
もよい。
電体プレート１ｅの上面に複数の凹部２ｃが設けられ、
各凹部２ｃの平滑な側面には例えば金、銀、銅、アルミ
ニウム等からなる金属膜３ｃが設けられている。また、
誘電体プレート１ｅの下面には、各凹部毎に下面から入
射し、金属膜３ｃと誘電体プレート１ｅとの界面５ｃで
反射した光ビーム13を上面に反射させるミラー４ｆ（反
射光学系４）が設けられている。本実施の形態におい
て、凹部２ｃは、底部を有していても、有していなくて
もよい。
【００６２】上記のように構成された測定プレート10ｅ
を、全反射減衰を利用したセンサーに用いる場合には、
測定プレート10ｅの下面にレーザ光源14および入射光学
系15を配置し、測定プレート10ｅの上面に光検出手段1
6、17を配置して表面プラズモン検出部を構成し、レー
ザ光源14から光ビーム13を前記界面５ｃに入射し、前記
界面５ｃおよびミラー４ｆで反射した光ビーム13を光検
出手段16、17で検出するものとすればよい。
を、全反射減衰を利用したセンサーに用いる場合には、
測定プレート10ｅの下面にレーザ光源14および入射光学
系15を配置し、測定プレート10ｅの上面に光検出手段1
6、17を配置して表面プラズモン検出部を構成し、レー
ザ光源14から光ビーム13を前記界面５ｃに入射し、前記
界面５ｃおよびミラー４ｆで反射した光ビーム13を光検
出手段16、17で検出するものとすればよい。
【００６３】なお、図１１に示すように、光ビーム13の
入射方向を逆にしてもよい。その場合は、測定プレート
10ｅの上面にレーザ光源14および入射光学系15を配置
し、測定プレート10ｅの下面に光検出手段16、17を配置
して表面プラズモン検出部を構成し、レーザ光源14から
光ビーム13をミラー４ｆに入射し、ミラー４ｆ、および
前記界面５ｃで反射した光ビーム13を光検出手段16、17
で検出するようにすればよい。
入射方向を逆にしてもよい。その場合は、測定プレート
10ｅの上面にレーザ光源14および入射光学系15を配置
し、測定プレート10ｅの下面に光検出手段16、17を配置
して表面プラズモン検出部を構成し、レーザ光源14から
光ビーム13をミラー４ｆに入射し、ミラー４ｆ、および
前記界面５ｃで反射した光ビーム13を光検出手段16、17
で検出するようにすればよい。
【００６４】本実施の形態による測定プレートによって
も、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。
も、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態による表面プラズモ
ンセンサーの側面図
ンセンサーの側面図
【図２】本発明の第１の実施の形態の測定プレートの断
面図
面図
【図３】本発明の第１の実施の形態による測定プレート
を用いた表面プラズモンセンサーの一部を示す側面図
を用いた表面プラズモンセンサーの一部を示す側面図
【図４】表面プラズモンセンサーにおける光ビーム入射
角と、光検出手段による検出光強度との概略関係を示す
グラフ
角と、光検出手段による検出光強度との概略関係を示す
グラフ
【図５】本発明の第２の実施の形態の測定プレートの断
面図
面図
【図６】本発明の第３の実施の形態の測定プレートの断
面図
面図
【図７】本発明の第３の実施の形態の測定プレートの断
面図
面図
【図８】本発明の第４の実施の形態の測定プレートの断
面図
面図
【図９】本発明の第４の実施の形態の測定プレートの断
面図
面図
【図１０】本発明の第５の実施の形態の測定プレートの
断面図
断面図
【図１１】本発明の第５の実施の形態の測定プレートの
断面図
断面図
１ 誘電体プレート
２ 凹部
３ 金属膜
４ 反射光学系
６ 試料
10 測定プレート
13 光ビーム
14 半導体レーザ等
15 入射光学系
16 光検出手段
17 光検出手段
18 比較器
─────────────────────────────────────────────────────
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
2G059 AA01 BB04 BB12 CC16 DD13
EE02 EE05 GG01 GG04 JJ12
JJ13 JJ17 JJ19 KK03 KK04
2H042 CA12 CA17
2H087 KA12 RA41 TA01 TA02
Claims (22)
- 【請求項１】 試料に接触させられる薄膜層を有する誘
電体プレートと、 光ビームを発生させる光源と、 前記光ビームを前記誘電体プレートに対して、該誘電体
プレートと前記薄膜層との界面で全反射条件が得られる
ように種々の角度で入射させる入射光学系と、 前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、全反
射減衰の状態を検知する光検出手段とを備えてなる全反
射減衰を利用したセンサーに用いられる前記誘電体プレ
ートからなる測定プレートであって、 前記誘電体プレートが、前記薄膜層上に供給される試料
を保持する試料保持機構として機能する複数の凹部を備
え、 各該凹部が、前記薄膜層を備え、 前記誘電体プレートが、前記複数の凹部毎に、前記入射
光学系から入射される光ビームを前記界面に入射させ、
前記界面で反射した光ビームを所定位置へ出射させる反
射光学系を備え、 該反射光学系が、少なくとも一部に前記ブロックに一体
的に形成された反射面を有することを特徴とする測定プ
レート。 - 【請求項２】 前記誘電体プレートが、前記薄膜層を備
えた平滑な底面を有する前記複数の凹部を上面に備え、
下面に下方から入射する前記光ビームを前記界面に向け
て反射する反射面を前記凹部毎に備え、該反射面が前記
反射光学系の反射面を構成することを特徴とする請求項
１記載の測定プレート。 - 【請求項３】 前記誘電体プレートが、前記薄膜層を備
えた平滑な底面を有する前記複数の凹部を上面に備え、
下面に前記界面で反射した前記光ビームを下方に向けて
反射する反射面を前記凹部毎に備え、該反射面が前記反
射光学系の反射面を構成することを特徴とする請求項１
または２記載の測定プレート。 - 【請求項４】 前記誘電体プレートが、前記薄膜層を備
えた平滑な底面を有する前記複数の凹部を上面に備え、
下面に上方から入射する前記光ビームを前記界面に向け
て反射する反射面を前記凹部毎に備え、該反射面が前記
反射光学系の反射面を構成することを特徴とする請求項
１または３記載の測定プレート。 - 【請求項５】 前記誘電体プレートが、前記薄膜層を備
えた平滑な底面を有する前記複数の凹部を上面に備え、
下面に前記界面で反射した前記光ビームを上方に向けて
反射する反射面を前記凹部毎に備え、該反射面が前記反
射光学系の反射面を構成することを特徴とする請求項
１、２および４のいずれか１項記載の測定プレート。 - 【請求項６】 前記誘電体プレートが、前記薄膜層を備
えた平滑な側面を有する前記複数の凹部を上面に備え、
下方から入射する前記光ビームを前記界面に向けて反射
するか、または下方から入射して前記界面で反射した前
記光ビームを下方に向けて反射する反射面を前記凹部毎
に上面に備え、該反射面が前記反射光学系の反射面を構
成することを特徴とする請求項１記載の測定プレート。 - 【請求項７】 前記誘電体プレートが、前記薄膜層を備
えた平滑な側面を有する前記複数の凹部を上面に備え、
上方から入射する前記光ビームを前記界面に向けて反射
するか、または下方から入射して前記界面で反射した前
記光ビームを上方に向けて反射する反射面を前記凹部毎
に下面に備え、該反射面が前記反射光学系の反射面を構
成することを特徴とする請求項１記載の測定プレート。 - 【請求項８】 試料に接触させられる金属膜を有する誘
電体プレートと、 光ビームを発生させる光源と、 前記光ビームを前記誘電体プレートに対して、該誘電体
プレートと前記金属膜との界面で全反射条件が得られる
ように種々の角度で入射させる入射光学系と、 前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、表面
プラズモン共鳴に伴う全反射減衰の状態を検知する光検
出手段とを備えてなる全反射減衰を利用したセンサーに
用いられる前記誘電体プレートからなる測定プレートで
あって、 前記誘電体プレートが、前記薄膜層上に供給される試料
を保持する試料保持機構として機能する複数の凹部を備
え、 各該凹部が、前記金属膜を備え、 前記誘電体プレートが、前記複数の凹部毎に、前記入射
光学系から入射される光ビームを前記界面に入射させ、
前記界面で反射した光ビームを所定位置へ出射させる反
射光学系を備え、 該反射光学系が、少なくとも一部に前記ブロックに一体
的に形成された反射面を有することを特徴とする測定プ
レート。 - 【請求項９】 前記誘電体プレートが、前記金属膜を備
えた平滑な底面を有する前記複数の凹部を上面に備え、
下面に下方から入射する前記光ビームを前記界面に向け
て反射する反射面を前記凹部毎に備え、該反射面が前記
反射光学系の反射面を構成することを特徴とする請求項
８記載の測定プレート。 - 【請求項１０】 前記誘電体プレートが、前記金属膜を
備えた平滑な底面を有する前記複数の凹部を上面に備
え、下面に前記界面で反射した前記光ビームを下方に向
けて反射する反射面を前記凹部毎に備え、該反射面が前
記反射光学系の反射面を構成することを特徴とする請求
項８または９記載の測定プレート。 - 【請求項１１】 前記誘電体プレートが、前記金属膜を
備えた平滑な底面を有する前記複数の凹部を上面に備
え、下面に上方から入射する前記光ビームを前記界面に
向けて反射する反射面を前記凹部毎に備え、該反射面が
前記反射光学系の反射面を構成することを特徴とする請
求項８または１０記載の測定プレート。 - 【請求項１２】 前記誘電体プレートが、前記金属膜を
備えた平滑な底面を有する前記複数の凹部を上面に備
え、下面に前記界面で反射した前記光ビームを上方に向
けて反射する反射面を前記凹部毎に備え、該反射面が前
記反射光学系の反射面を構成することを特徴とする請求
項８、９および１１のいずれか１項記載の測定プレー
ト。 - 【請求項１３】 前記誘電体プレートが、前記金属膜を
備えた平滑な側面を有する前記複数の凹部を上面に備
え、下方から入射する前記光ビームを前記界面に向けて
反射するか、または下方から入射して前記界面で反射し
た前記光ビームを下方に向けて反射する反射面を前記凹
部毎に上面に備え、該反射面が前記反射光学系の反射面
を構成することを特徴とする請求項８記載の測定プレー
ト。 - 【請求項１４】 前記誘電体プレートが、前記金属膜を
備えた平滑な側面を有する前記複数の凹部を上面に備
え、上方から入射する前記光ビームを前記界面に向けて
反射するか、または下方から入射して前記界面で反射し
た前記光ビームを上方に向けて反射する反射面を前記凹
部毎に下面に備え、該反射面が前記反射光学系の反射面
を構成することを特徴とする請求項８記載の測定プレー
ト。 - 【請求項１５】 クラッド層および該クラッド層上に形
成されて、試料に接触させられる光導波層を有する誘電
体プレートと、 光ビームを発生させる光源と、 前記光ビームを前記誘電体プレートに対して、該誘電体
プレートと前記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入射光学系と、 前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、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
を検知する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用
したセンサーに用いられる誘電体プレートからなる測定
プレートであって、 前記誘電体プレートが、前記薄膜層上に供給される試料
を保持する試料保持機構として機能する複数の凹部を備
え、 各該凹部が、前記クラッド層を備え、 前記誘電体プレートが、前記複数の凹部毎に、前記入射
光学系から入射される光ビームを前記界面に入射させ、
前記界面で反射した光ビームを所定位置へ出射させる反
射光学系を備え、 該反射光学系が、少なくとも一部に前記ブロックに一体
的に形成された反射面を有することを特徴とする測定プ
レート。 - 【請求項１６】 前記誘電体プレートが、前記クラッド
層を備えた平滑な底面を有する前記複数の凹部を上面に
備え、下面に下方から入射する前記光ビームを前記界面
に向けて反射する反射面を前記凹部毎に備え、該反射面
が前記反射光学系の反射面を構成することを特徴とする
請求項１５記載の測定プレート。 - 【請求項１７】 前記誘電体プレートが、前記クラッド
層を備えた平滑な底面を有する前記複数の凹部を上面に
備え、下面に前記界面で反射した前記光ビームを下方に
向けて反射する反射面を前記凹部毎に備え、該反射面が
前記反射光学系の反射面を構成することを特徴とする請
求項１５または１６記載の測定プレート。 - 【請求項１８】 前記誘電体プレートが、前記クラッド
層を備えた平滑な底面を有する前記複数の凹部を上面に
備え、下面に上方から入射する前記光ビームを前記界面
に向けて反射する反射面を前記凹部毎に備え、該反射面
が前記反射光学系の反射面を構成することを特徴とする
請求項１５または１７記載の測定プレート。 - 【請求項１９】 前記誘電体プレートが、前記クラッド
層を備えた平滑な底面を有する前記複数の凹部を上面に
備え、下面に前記界面で反射した前記光ビームを上方に
向けて反射する反射面を前記凹部毎に備え、該反射面が
前記反射光学系の反射面を構成することを特徴とする請
求項１５、１６および１８のいずれか１項記載の測定プ
レート。 - 【請求項２０】 前記誘電体プレートが、前記クラッド
層を備えた平滑な側面を有する前記複数の凹部を上面に
備え、下方から入射する前記光ビームを前記界面に向け
て反射するか、または下方から入射して前記界面で反射
した前記光ビームを下方に向けて反射する反射面を前記
凹部毎に上面に備え、該反射面が前記反射光学系の反射
面を構成することを特徴とする請求項１５記載の測定プ
レート。 - 【請求項２１】 前記誘電体プレートが、前記クラッド
層を備えた平滑な側面を有する前記複数の凹部を上面に
備え、上方から入射する前記光ビームを前記界面に向け
て反射するか、または下方から入射して前記界面で反射
した前記光ビームを上方に向けて反射する反射面を前記
凹部毎に下面に備え、該反射面が前記反射光学系の反射
面を構成することを特徴とする請求項１５記載の測定プ
レート。 - 【請求項２２】 前記誘電体プレートが、ガラスまたは
透明樹脂からなることを特徴とする請求項１から２１の
いずれか１項記載の測定プレート。
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|---|---|---|---|
| JP2001340810A JP2003139694A (ja) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 測定プレート |
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| EP20020024660 EP1308714B1 (en) | 2001-11-06 | 2002-11-05 | Measuring plate for a sensor utilising attenuated total reflection |
| US10/288,593 US6891620B2 (en) | 2001-11-06 | 2002-11-06 | Measuring plate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001340810A JP2003139694A (ja) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 測定プレート |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=19154955
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001340810A Pending JP2003139694A (ja) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 測定プレート |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1308714B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003139694A (ja) |
| DE (1) | DE60208961T2 (ja) |
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- 2001-11-06 JP JP2001340810A patent/JP2003139694A/ja active Pending
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- 2002-11-05 EP EP20020024660 patent/EP1308714B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 2002-11-06 US US10/288,593 patent/US6891620B2/en not_active Expired - Fee Related
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