JP2003227792A - Sensor for utilizing total reflection attenuation - Google Patents

Sensor for utilizing total reflection attenuation

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JP2003227792A
JP2003227792A JP2002025602A JP2002025602A JP2003227792A JP 2003227792 A JP2003227792 A JP 2003227792A JP 2002025602 A JP2002025602 A JP 2002025602A JP 2002025602 A JP2002025602 A JP 2002025602A JP 2003227792 A JP2003227792 A JP 2003227792A
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JP
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light beam
incident angle
profile
interface
incident
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JP2002025602A
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Japanese (ja)
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Hitoshi Shimizu
清水  仁
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure the state of total reflection attenuation regardless of the refractive index of a sample in a sensor utilizing total reflection attenuation. <P>SOLUTION: In the sensor, light beams 13 are applied so that various incident angles can be obtained to an interface 10b between a dielectric block 10 and a metal film 12, the light beams 13 that are totally reflected from the interface 10b are detected by a photodiode array 17, and the characteristics of a sample liquid 11 are analyzed. In the sensor, the following dark line position adjustment operation is made before measurement. First, an incident angle control section 34 detects the profile of the light beams 13, thus obtaining the relative position of a dark line D for indicating the state of total reflection attenuation in the profile. A light source 14 and a condensing lens 15 are moved so that the dark line D is at the center of the profile, and an incident angle where the beams 13 enter the interface 10b is adjusted. Measurement can be made in a state where the dark line D is at the center of the profile regardless of the refractive index of the sample liquid 11. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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の特性を分析する表面プラ
ズモンセンサー等の、全反射減衰を利用したセンサーに
関し、特に詳細には、全反射減衰によって測定光に生じ
る暗線を光検出手段を用いて検出する全反射減衰を利用
したセンサーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor that utilizes attenuation of total reflection, such as a surface plasmon sensor that analyzes the characteristics of a substance in a sample by utilizing the generation of surface plasmons. The present invention relates to a sensor that uses attenuated total reflection to detect a dark line generated in measurement light by attenuation using a light detection means.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art In a metal, free electrons oscillate collectively to generate compression waves called plasma waves. And, the quantized compression wave generated on the metal surface is
It is called surface plasmon.

【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、試料中の物質の特性を
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)。
Conventionally, various surface plasmon sensors have been proposed which analyze the characteristics of substances in a sample by utilizing the phenomenon that the surface plasmons are excited by light waves. Among them, one that is particularly well known is one that uses a system called Kretschmann arrangement (see, for example, JP-A-6-167443).

【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ブロ
ックと、この誘電体ブロック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検出する光検出手段と、この光検
出手段の検出結果に基づいて表面プラズモン共鳴の状
態、つまり全反射減衰の状態を測定する測定手段とを備
えてなるものである。
A surface plasmon sensor using the above system basically emits a light beam and a dielectric block formed in a prism shape, a metal film formed on one surface of the dielectric block and brought into contact with a sample. A light source to be generated, an optical system that causes the light beam to enter the dielectric block at various angles so that total reflection conditions can be obtained at the interface between the dielectric block and the metal film, and total reflection at the interface. The light detecting means for detecting the intensity of the light beam and the measuring means for measuring the state of surface plasmon resonance, that is, the state of attenuated total reflection based on the detection result of the light detecting means.

【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。
In order to obtain various incident angles as described above, a relatively thin light beam may be incident on the interface by changing the incident angle, or may be incident on the light beam at various angles. A relatively thick light beam may be incident on the interface in a convergent light state or a divergent light state so as to include the component. In the former case, the light beam whose reflection angle changes according to the change of the incident angle of the incident light beam is detected by a small photodetector that moves in synchronization with the change of the reflection angle, or the direction of change of the reflection angle. It can be detected by an area sensor extending along. On the other hand, in the latter case, each light beam reflected at various reflection angles can be detected by an area sensor extending in a direction in which all the light beams can be received.

【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。エバネッセント波の波数ベクトルが
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。
In the surface plasmon sensor having the above structure, when a light beam is incident on the metal film at a specific incident angle θ SP which is equal to or greater than the total reflection angle, an evanescent wave having an electric field distribution in the sample in contact with the metal film. Is generated, and surface plasmons are excited at the interface between the metal film and the sample by this evanescent wave. When the wave number vector of the evanescent wave is equal to the wave number of the surface plasmon and the wave number matching is established, the two are in a resonance state and the light energy is transferred to the surface plasmon, so that at the interface between the dielectric block and the metal film. The intensity of the reflected light sharply decreases. This decrease in light intensity is generally detected as a dark line by the light detecting means.

【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。
The above resonance occurs only when the incident beam is p-polarized. Therefore, it is necessary to set in advance that the light beam is incident as p-polarized light.

【0008】この全反射減衰(ATR)が生じる入射角
θSPより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、εとε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。
When the wave number of the surface plasmon is known from the incident angle θ SP at which this attenuated total reflection (ATR) occurs, the dielectric constant of the sample can be obtained. That is, the wave number of the surface plasmon is K
Let SP be the angular frequency of the surface plasmons be ω, c be the speed of light in a vacuum, ε m and ε s be the metal, and the permittivity of the sample respectively, and the following relationships are established.

【0009】[0009]

【数1】 試料の誘電率ε 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である全反射減衰角θ
SP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。
[Equation 1] If the permittivity ε s of the sample is known, the concentration of the specific substance in the sample can be known based on a predetermined calibration curve, etc., so that the total reflection attenuation angle θ, which is the incident angle at which the reflected light intensity decreases, is eventually obtained.
By knowing SP , it is possible to determine the characteristics related to the dielectric constant of the sample, that is, the refractive index.

【0010】なおこの種の表面プラズモンセンサーにお
いては、上記全反射減衰角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並設されてな
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。
In this type of surface plasmon sensor, the above-mentioned total reflection attenuation angle θ SP is measured with high accuracy and a large dynamic range.
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-326194, it is considered to use an array of light detecting means. The light detecting means comprises a plurality of light receiving elements arranged side by side in a predetermined direction, and is arranged so that the components of the light beam totally reflected at various reflection angles at the interface are received by different light receiving elements. It is a thing.

【0011】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
の並設方向に関して微分して出力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、特に暗線部分に対
応した微分値に基づいて試料の屈折率に関連する特性を
求めることが多い。
In that case, there is provided a differentiating means for differentiating and outputting the photodetection signals output from the respective light receiving elements of the array of light detecting means with respect to the juxtaposed direction of the light receiving elements. In many cases, the characteristic related to the refractive index of the sample is obtained based on the output differential value, particularly the differential value corresponding to the dark line portion.

【0012】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検出す
る光検出手段と、この光検出手段の検出結果に基づいて
導波モードの励起状態、つまり全反射減衰の状態を測定
する測定手段とを備えてなるものである。
Further, as a similar sensor utilizing the attenuated total reflection (ATR), for example, "Spectroscopic Research" Vol. 47, No. 1 (1998), pages 21 to 23 and 26 to 27.
Leakage mode sensors described on the page are also known. This leaky mode sensor is basically formed by, for example, a dielectric block formed in a prism shape, a clad layer formed on one surface of the dielectric block, and formed on the clad layer and brought into contact with a sample. An optical waveguide layer, a light source for generating a light beam, and the light beam are incident on the dielectric block at various angles so that total reflection conditions are obtained at the interface between the dielectric block and the cladding layer. An optical system, a light detecting means for detecting the intensity of the light beam totally reflected at the interface, and a measuring means for measuring the excited state of the guided mode, that is, the attenuated total reflection state based on the detection result of the light detecting means. It is equipped with and.

【0013】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。
この光強度の低下は、一般に光検出手段により暗線とし
て検出される。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。
In the leaky mode sensor having the above structure,
When a light beam is incident on the cladding layer through the dielectric block at an angle of incidence equal to or more than the total reflection angle, only light with a specific incident angle having a specific wave number is transmitted in the optical waveguide layer after passing through the cladding layer. It propagates in the guided mode. When the guided mode is excited in this manner, most of the incident light is taken into the optical waveguide layer, so that the total reflection attenuation occurs in which the intensity of the light totally reflected at the interface sharply decreases.
This decrease in light intensity is generally detected as a dark line by the light detecting means. Since the wave number of the guided light depends on the refractive index of the sample on the optical waveguide layer, the refractive index of the sample and the related characteristics of the sample are analyzed by knowing the above-mentioned specific incident angle at which attenuation of total reflection occurs. be able to.

【0014】上述した表面プラズモンセンサーや漏洩モ
ードセンサーは、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(表面プラズモンセンサーの場合は金属膜であ
り、漏洩モードセンサーの場合はクラッド層および光導
波層)上にセンシング物質を固定し、該センシング物質
上に種々の物質の溶液(試料液)を添加し、所定時間が
経過する毎に前述の微分値を測定している。添加した物
質が、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微分値を測
定し、この微分値に変化が生じているか否か測定するこ
とにより、添加した物質とセンシング物質の結合が行わ
れているか否か、すなわち添加した物質がセンシング物
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。この場合には、センシング物質と試料液の双方
が、分析対象の試料となる。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
が挙げられ、そのようなものに関する具体的な測定とし
ては、一例として、センシング物質をウサギ抗ヒトIg
G抗体とし、被検体中のヒトIgG抗体との結合の有無
検出とその定量分析を行う測定が挙げられる。
The surface plasmon sensor and leak mode sensor described above are sometimes used in random screening to find a specific substance that binds to a desired sensing substance in the field of drug discovery research, and in this case, the thin film layer ( In the case of the surface plasmon sensor, it is a metal film, and in the case of the leaky mode sensor, the sensing substance is fixed on the cladding layer and the optical waveguide layer, and a solution of various substances (sample solution) is added onto the sensing substance, The above-mentioned differential value is measured every time a predetermined time elapses. If the added substance binds to the sensing substance, the binding causes the refractive index of the sensing substance to change over time. Therefore, by measuring the differential value for each elapse of a predetermined time, and by measuring whether or not there is a change in the differential value, whether the added substance and the sensing substance are bound, that is, the added substance It can be determined whether or not is a specific substance that binds to the sensing substance. In this case, both the sensing substance and the sample solution serve as the sample to be analyzed. Examples of such a combination of the specific substance and the sensing substance include an antigen and an antibody. As a specific measurement relating to such a substance, for example, the sensing substance is a rabbit anti-human Ig.
As the G antibody, there may be mentioned a measurement in which presence / absence of binding with a human IgG antibody in a subject is detected and a quantitative analysis thereof is performed.

【0015】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、必ずしも全反射減衰角θSPの角
度そのものを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。
In order to measure the binding state between the analyte and the sensing substance, it is not always necessary to detect the angle of the total reflection attenuation angle θ SP itself. For example, it is also possible to add a sample solution to the sensing substance, measure the angle change amount of the total reflection attenuation angle θ SP after that, and measure the binding state based on the magnitude of the angle change amount.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】図9の(a)は、従来
の表面プラズモンセンサーの簡略構成図であり、図9の
(b)は、光ビーム13の界面10bへの入射角θと、フォ
トダイオードアレイ17で検出した、誘電体ブロックと金
属膜の界面10bで全反射した光ビーム13の反射光強度I
との関係を示す図である。誘電体ブロック10の界面10b
に、全反射減衰角θSPで入射した光は、金属膜12と試
料9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。この反射光
強度Iの低下は、図9の(a)においては、反射光中の
暗線Dとして観察される。また図9の(b)に示すよう
に、光ビーム13のプロファイルにおいては、反射光強度
Iが大きく低下している暗線として検出される。この暗
線において反射光強度Iが最小となる反射角θ、すなわ
ちに全反射減衰角θSPに基づいて、全反射減衰の状態
を測定することができる。
FIG. 9 (a) is a simplified block diagram of a conventional surface plasmon sensor, and FIG. 9 (b) shows the incident angle θ of the light beam 13 on the interface 10b, The reflected light intensity I of the light beam 13 totally reflected at the interface 10b between the dielectric block and the metal film, detected by the photodiode array 17
It is a figure which shows the relationship with. Interface 10b of the dielectric block 10
In addition, since the light incident at the attenuated total reflection angle θ SP excites surface plasmons at the interface between the metal film 12 and the sample 9, the reflected light intensity I of this light sharply decreases. This decrease in the reflected light intensity I is observed as a dark line D in the reflected light in FIG. Further, as shown in FIG. 9B, in the profile of the light beam 13, the reflected light intensity I is detected as a dark line in which the intensity I is greatly reduced. The attenuated total reflection state can be measured based on the reflection angle θ at which the reflected light intensity I is minimum at this dark line, that is, the attenuated total reflection angle θ SP .

【0017】一方試料としては、種々のものが使用され
るため、その屈折率はそれぞれ異なる。例えば図9に使
用された試料9とは屈折率が大きく異なる試料9’を用
いた場合には、図10の(a)に示すように暗線Dの位
置が、光ビーム13の中心から大きく外れてしまう場合が
ある。このような場合には、光ビーム13の入射角θと、
該光ビーム13の反射光強度Iとの関係は、図10の
(b)に示すような関係となり、光ビーム13のプロファ
イルの中心部分から暗線が外れてしまい、全反射減衰角
θSPを精度良く検出できず、測定精度が低下する虞が
ある。
On the other hand, since various samples are used, their refractive indexes are different. For example, when a sample 9'having a refractive index greatly different from that of the sample 9 used in FIG. 9 is used, the position of the dark line D is largely deviated from the center of the light beam 13 as shown in (a) of FIG. It may happen. In such a case, the incident angle θ of the light beam 13 and
The relationship with the reflected light intensity I of the light beam 13 is as shown in FIG. 10 (b), and the dark line deviates from the central portion of the profile of the light beam 13, and the total reflection attenuation angle θ SP is accurately determined. It may not be detected well, and the measurement accuracy may decrease.

【0018】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、試料の屈折率に係わらず、精度良く、全反射減
衰の状態を測定することのできる全反射減衰を利用した
センサーを提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a sensor utilizing attenuated total reflection capable of accurately measuring the state of attenuated total reflection regardless of the refractive index of a sample. That is the purpose.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の全反射減
衰を利用したセンサーは、光ビームを発生させる光源
と、前記光ビームに対して透明な誘電体ブロックと、該
誘電体ブロックの一面に形成されて、試料に接触させら
れる薄膜層と、前記光ビームを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る光学系
と、前記界面で全反射した光ビームの強度を検出する光
検出手段と、該光検出手段の検出結果に基づいて全反射
減衰の状態を測定する測定手段とを備えてなる全反射減
衰を利用したセンサーにおいて、前記界面で全反射した
光ビームのプロファイルを検出し、該プロファイルにお
ける前記全反射減衰を示す暗線の相対的位置を求め、該
相対的位置に基づいて、前記光ビームが前記界面に入射
する入射角を、前記暗線の位置が前記プロファイルの略
中央にくるように調整する入射角度調整手段をさらに備
えたことを特徴とするものである。
A first sensor utilizing attenuation of total reflection according to the present invention is a light source for generating a light beam, a dielectric block transparent to the light beam, and a dielectric block of the dielectric block. A thin film layer formed on one surface and brought into contact with a sample, and various incidents of the light beam to the dielectric block so that total reflection conditions can be obtained at the interface between the dielectric block and the thin film layer. An optical system that makes the light incident at an angle, a photodetection unit that detects the intensity of the light beam that is totally reflected at the interface, and a measurement unit that measures the state of attenuation of total reflection based on the detection result of the photodetection unit. In the sensor utilizing attenuation of total internal reflection, the profile of the light beam totally reflected at the interface is detected, the relative position of the dark line indicating the attenuation of total internal reflection in the profile is determined, and based on the relative position , The incident angle of the light beam is incident on the interface, and is characterized in that the position of the dark line further comprising an incident angle adjusting means for adjusting to come to substantially the center of the profile.

【0020】このようなセンサーとしては、金属膜を上
記薄膜層として用いる前述の表面プラズモンセンサー
や、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た光導波層とからなる層
を上記薄膜層として用いる前述の漏洩モードセンサー等
がある。
As such a sensor, the above-mentioned surface plasmon sensor using a metal film as the thin film layer, a clad layer formed on one surface of the dielectric block,
There is the above-mentioned leaky mode sensor which uses a layer formed of an optical waveguide layer formed on the clad layer as the thin film layer.

【0021】また、「界面で全反射した光ビームのプロ
ファイルを検出する」とは、例えば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、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
や、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、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したり、あるい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
器によって検出することを含むものである。
Further, "to detect the profile of the light beam totally reflected at the interface" means, for example, that a relatively thick light beam is made incident on the interface in a convergent light state or a divergent light state and at various reflection angles. An area sensor that extends in the direction in which the reflected angle changes can be detected by an area sensor that extends in the direction in which all reflected light beams are received, or a relatively thin light beam that changes the incident angle and is incident on the interface and that extends in the direction in which the reflection angle changes. Or a light beam whose reflection angle changes according to the change of the incident angle of the incident light beam is detected by a small photodetector which moves in synchronization with the change of the reflection angle.

【0022】上記入射角度調整手段としては、前記光源
または前記光学系を移動することにより、前記入射角を
調整するものを用いることができる。また、入射角度調
整手段としては、前記光ビームが存在する平面に垂直な
軸を回転軸として、前記誘電体ブロックを回転させるこ
とにより、前記入射角を調整するものも用いることがで
きる。
As the incident angle adjusting means, one that adjusts the incident angle by moving the light source or the optical system can be used. Further, as the incident angle adjusting means, it is possible to use one that adjusts the incident angle by rotating the dielectric block with an axis perpendicular to the plane where the light beam is present as a rotation axis.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明の全反射減衰を利用したセンサー
は、界面で全反射した光ビームのプロファイルにおける
暗線の相対的位置を求め、この相対的位置に基づいて、
光ビームが界面に入射する入射角を、暗線の位置がプロ
ファイルの略中央にくるように調整する入射角度調整手
段を備えることにより、個々の試料の屈折率に応じて、
光ビームのプロファイルにおける暗線の相対的位置を調
整することができるので、試料の屈折率に係わらず、精
度良く、全反射減衰の状態を測定することができる。
The sensor utilizing attenuation of total reflection of the present invention obtains the relative position of the dark line in the profile of the light beam totally reflected at the interface, and based on this relative position,
By providing an incident angle adjusting means for adjusting the incident angle at which the light beam is incident on the interface so that the position of the dark line is approximately in the center of the profile, according to the refractive index of each sample,
Since the relative position of the dark line in the profile of the light beam can be adjusted, it is possible to accurately measure the attenuated total reflection state regardless of the refractive index of the sample.

【0024】上記入射角度調整手段としては、前記光源
または前記光学系を移動することにより、前記入射角を
調整するものを用いる場合には、簡易な構成により入射
角を調整することができる。
When the incident angle adjusting means for adjusting the incident angle by moving the light source or the optical system is used, the incident angle can be adjusted with a simple structure.

【0025】また、入射角度調整手段としては、前記光
ビームが存在する平面に垂直な軸を回転軸として、前記
誘電体ブロックを回転させることにより、前記入射角を
調整するものを用いる場合には、光ビームの入射光路は
変化しないため、容易に調整を行うことができる。
When the incident angle adjusting means is one that adjusts the incident angle by rotating the dielectric block with the axis perpendicular to the plane in which the light beam is present as the axis of rotation, Since the incident optical path of the light beam does not change, adjustment can be easily performed.

【0026】[0026]

【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の実施形態の
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1は表面
プラズモンセンサーの側面形状を示すものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The sensor utilizing attenuation of total internal reflection according to the first embodiment of the present invention is a surface plasmon sensor utilizing surface plasmon resonance, and FIG. 1 shows a side surface shape of the surface plasmon sensor.

【0027】この表面プラズモンセンサーは、例えば概
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とを有している。
This surface plasmon sensor has, for example, a dielectric block 10 having a shape in which a part of a roughly square pyramid is cut out, and one surface of the dielectric block 10 (upper surface in the drawing).
And a metal film 12 made of, for example, gold, silver, copper, aluminum or the like.

【0028】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は試料液11を貯える試
料保持部10aとして機能する。なお本例では、金属膜12
の上にセンシング物質40が固定されるが、このセンシン
グ物質40については後述する。
The dielectric block 10 is made of, for example, a transparent resin and has a shape in which the periphery of the portion where the metal film 12 is formed is raised, and this raised portion functions as a sample holding portion 10a for storing the sample liquid 11. To do. In this example, the metal film 12
The sensing substance 40 is fixed on the above, and the sensing substance 40 will be described later.

【0029】誘電体ブロック10は金属膜12とともに、使
い切りの測定チップを構成しており、例えばテーブル41
に設けられたチップ保持孔42に嵌合固定される。誘電体
ブロック10がこのようにテーブル41に固定された後、誘
電体ブロック10に対して試料液11が滴下され、該試料液
11が試料保持部10a内に保持される。
The dielectric block 10 constitutes a one-time-use measuring chip together with the metal film 12, for example, a table 41.
It is fitted and fixed in the chip holding hole 42 provided in the. After the dielectric block 10 is thus fixed to the table 41, the sample liquid 11 is dropped onto the dielectric block 10,
11 is held in the sample holder 10a.

【0030】本実施形態の表面プラズモンセンサーは、
上記誘電体ブロック10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としての集光レンズ15
と、上記界面10bで全反射した光ビーム13を検出するフ
ォトダイオードアレイ17と、フォトダイオードアレイ17
に接続された差動アンプアレイ18と、同じくフォトダイ
オードアレイ17に接続されたアンプアレイ19と、ドライ
バ20と、コンピュータシステム等からなる信号処理部30
と、この信号処理部30に接続された表示部31と、光源14
および集光レンズ15を移動して、光ビーム13が界面10b
へ入射する入射角度を変更するアクチュエータ32とを備
えている。
The surface plasmon sensor of this embodiment is
In addition to the above dielectric block 10, one light beam
A light source 14 including a semiconductor laser for generating 13 and the light beam 13 are passed through the dielectric block 10 so that various incident angles can be obtained with respect to the interface 10b between the dielectric block 10 and the metal film 12. Condensing lens 15 as an optical system
And a photodiode array 17 for detecting the light beam 13 totally reflected at the interface 10b, and a photodiode array 17
To the differential amplifier array 18, the amplifier array 19 also connected to the photodiode array 17, the driver 20, and the signal processing unit 30 including a computer system and the like.
A display unit 31 connected to the signal processing unit 30 and a light source 14
And the condenser lens 15 is moved so that the light beam 13 moves to the interface 10b.
And an actuator 32 for changing the incident angle of the incident light.

【0031】信号処理部30は、実際の測定を行う測定部
33と、実際の測定を行う前に光ビーム13の入射角を調整
するための制御処理を行う入射角度制御部34とを備えて
いる。また、光源14、ドライバ20およびアクチュエータ
32は、信号処理部30に接続されている。
The signal processing unit 30 is a measuring unit for performing actual measurement.
33, and an incident angle control unit 34 that performs control processing for adjusting the incident angle of the light beam 13 before actual measurement. Also, the light source 14, driver 20 and actuator
32 is connected to the signal processing unit 30.

【0032】光ビーム13は、集光レンズ15により界面10
bに集光されるので、界面10b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。
The light beam 13 is directed to the interface 10 by the condenser lens 15.
Since it is focused on b, various incident angles θ with respect to the interface 10b
Will include the component that is incident at. This incident angle θ
Is an angle equal to or greater than the total reflection angle. So the light beam 13
Is totally reflected at the interface 10b, and the reflected light beam 13 has
Components that reflect at various reflection angles will be included.

【0033】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。
The light beam 13 is incident on the interface 10b as p-polarized light. To do so, the light source 14
May be arranged so that the polarization direction thereof is a predetermined direction. Alternatively, the polarization direction of the light beam 13 may be controlled by the wave plate.

【0034】図2は、この表面プラズモンセンサーの電
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20は、差動アンプアレイ18の各差動アンプ18a、18
b、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21a、21b、21c……、これらのサンプルホ
ールド回路21a、21b、21c……の各出力が入力される
マルチプレクサ22、マルチプレクサ22とサンプルホール
ド回路21a、21b、21c……とを駆動する駆動回路23、
アンプアレイ19の各アンプ19a、19b、19c……の出力
をサンプルホールドするサンプルホールド回路24a、24
b、24c……、これらのサンプルホールド回路24a、24
b、24c……の各出力が入力されるマルチプレクサ25、
マルチプレクサ25とサンプルホールド回路24a、24b、
24c……とを駆動する駆動回路26、マルチプレクサ22ま
たはマルチプレクサ25の出力をデジタル化して信号処理
部30に入力するA/D変換器27、および信号処理部30か
らの指示に基づいて駆動回路23または26を動作させるコ
ントローラ28から構成されている。
FIG. 2 is a block diagram showing the electrical construction of this surface plasmon sensor. As shown in the figure, the driver 20 includes the differential amplifiers 18 a, 18 a of the differential amplifier array 18.
Sample hold circuits 21a, 21b, 21c, ... for sampling and holding the outputs of b, 18c ..., Multiplexer 22, multiplexer 22 and sample hold circuit to which the outputs of these sample hold circuits 21a, 21b, 21c. Drive circuit 23 for driving 21a, 21b, 21c ...
Sample-hold circuits 24a, 24 for sample-holding the outputs of the amplifiers 19a, 19b, 19c ... Of the amplifier array 19.
b, 24c ..., these sample hold circuits 24a, 24
multiplexer 25 to which each output of b, 24c ...
Multiplexer 25 and sample and hold circuits 24a, 24b,
24c ... Driving circuit 26 for driving, A / D converter 27 for digitizing the output of multiplexer 22 or multiplexer 25 and inputting it to signal processing section 30, and driving circuit 23 based on an instruction from signal processing section 30. Or a controller 28 for operating 26.

【0035】なお、フォトダイオードアレイ17、アンプ
アレイ19、サンプルホールド回路24a、24b、24c…
…、マルチプレクサ25、駆動回路26、A/D変換器27、
入射角度制御部34およびアクチュエータ32は、本発明の
入射角度調整手段として機能するものである。
The photodiode array 17, the amplifier array 19, the sample and hold circuits 24a, 24b, 24c ...
..., multiplexer 25, drive circuit 26, A / D converter 27,
The incident angle controller 34 and the actuator 32 function as the incident angle adjusting means of the present invention.

【0036】以下、上記構成の表面プラズモンセンサー
による試料分析方法について説明する。センシング物質
40上に試料液11を滴下した後、測定に先立ち、全反射減
衰により生じる暗線Dが光ビーム13のプロファイルの中
央へくるように、暗線位置を調整する暗線位置調整動作
を行う。まず光ビーム13のプロファイルを検出し、この
プロファイルにおける暗線Dの相対位置を求め、暗線D
がプロファイルの中央に位置するように、光源14および
集光レンズ15を移動して、光ビーム13が界面10bへ入射
する入射角度を調整する。以下この暗線位置調整動作の
詳細を説明する。
A sample analysis method using the surface plasmon sensor having the above structure will be described below. Sensing substance
After the sample liquid 11 is dropped on 40, a dark line position adjusting operation for adjusting the dark line position is performed before the measurement so that the dark line D generated by the attenuation of total reflection is located at the center of the profile of the light beam 13. First, the profile of the light beam 13 is detected, the relative position of the dark line D in this profile is determined, and the dark line D
The light source 14 and the condenser lens 15 are moved so that is positioned at the center of the profile, and the incident angle of the light beam 13 incident on the interface 10b is adjusted. The details of the dark line position adjusting operation will be described below.

【0037】まず、図1に示す通り、光源14を駆動して
光源14から光ビーム13を射出させる。光源14から発散光
状態で出射した光ビーム13は、集光レンズ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上で収束
する。したがって光ビーム13は、界面10b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。
First, as shown in FIG. 1, the light source 14 is driven so that the light beam 13 is emitted from the light source 14. The light beam 13 emitted from the light source 14 in a divergent state is converged on the interface 10b between the dielectric block 10 and the metal film 12 by the action of the condenser lens 15. Therefore, the light beam 13 includes components that are incident on the interface 10b at various incident angles θ. The incident angle θ is set to an angle equal to or larger than the total reflection angle. Therefore, the light beam 13 is totally reflected at the interface 10b, and the reflected light beam
13 includes components that reflect at various reflection angles.

【0038】界面10bで全反射した後、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17a、17b、17c……が1列に並設されてなり、図
1の図示面内において、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。
After total reflection at the interface 10b, the light beam 13
It is detected by the photodiode array 17. The photodiode array 17 in this example comprises a plurality of photodiodes 17a, 17b, 17c, ... Arranged side by side in a row, and in the plane of the drawing of FIG. It is arranged so that the installation direction is substantially a right angle. Therefore, the different photodiodes 17a, 17b, 17c ... Receive the respective components of the light beam 13 totally reflected at various reflection angles at the interface 10b.

【0039】暗線位置調整動作を行う際には、信号処理
部30は、コントローラ28を介して、駆動回路26を動作さ
せる。フォトダイオード17a、17b、17c……の各出力
は、アンプアレイ19の各アンプ19a、19b、19c……に
入力され増幅される。各アンプ19a、19b、19c……の
出力は、それぞれサンプルホールド回路24a、24b、24
c……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25に入力される。マルチプレクサ25
は、サンプルホールドされた各アンプ19a、19b、19c
……の出力を、所定の順序に従ってA/D変換器27に入
力する。A/D変換器27により、これらの出力はデジタ
ル化されて信号処理部30の入射角度制御部34に入力され
る。
When performing the dark line position adjusting operation, the signal processing section 30 operates the drive circuit 26 via the controller 28. The outputs of the photodiodes 17a, 17b, 17c ... Are input to and amplified by the amplifiers 19a, 19b, 19c. The outputs of the amplifiers 19a, 19b, 19c ... Are sample and hold circuits 24a, 24b, 24, respectively.
The signal is sampled and held at a predetermined timing by c ... And is input to the multiplexer 25. Multiplexer 25
Are sample-and-holded amplifiers 19a, 19b, 19c
.. is input to the A / D converter 27 in a predetermined order. These outputs are digitized by the A / D converter 27 and input to the incident angle control unit 34 of the signal processing unit 30.

【0040】入射角度制御部34では、界面10bで全反射
した光ビーム13の入射角θとフォトダイオードアレイ17
で検出した反射光強度Iとの関係を求め、光ビーム13の
反射光強度Iのプロファイルに含まれる暗線Dのパター
ンを解析する。プロファイルのパターンは、大きく分け
ると、図3の(a)〜(d)に示す4つのパターンに分
類される。
In the incident angle control section 34, the incident angle θ of the light beam 13 totally reflected at the interface 10b and the photodiode array 17 are determined.
The relationship with the reflected light intensity I detected in step 1 is obtained, and the pattern of the dark line D included in the profile of the reflected light intensity I of the light beam 13 is analyzed. The profile patterns are roughly classified into four patterns shown in (a) to (d) of FIG.

【0041】図3の(a)は、暗線Dが反射光強度Iの
プロファイルの中心に位置するパターンAである。図3
の(b)は、暗線Dがプロファイルの中心から左側に外
れているパターンBである。図3の(c)は、暗線Dが
プロファイルの中心から右側に外れているパターンCで
ある。図3の(d)は、暗線Dがプロファイル内に含ま
れていない場合、すなわち、暗線Dの位置が大きくずれ
ているため、暗線Dを観察することができない場合に生
じるパターンDである。
FIG. 3A shows the pattern A in which the dark line D is located at the center of the profile of the reflected light intensity I. Figure 3
(B) is a pattern B in which the dark line D deviates from the center of the profile to the left. FIG. 3C is a pattern C in which the dark line D deviates from the center of the profile to the right. FIG. 3D is a pattern D that occurs when the dark line D is not included in the profile, that is, when the dark line D cannot be observed because the position of the dark line D is largely displaced.

【0042】解析したプロファイルのパターンがパター
ンAであれば、改めて光ビーム13の入射角を調整する必
要はないため、直ちに測定を開始する。
If the analyzed profile pattern is pattern A, it is not necessary to adjust the incident angle of the light beam 13 again, and the measurement is immediately started.

【0043】プロファイルのパターンがパターンBであ
る場合には、アクチュエータ32により、光源14および集
光レンズ15を移動して、光ビーム13が界面10bへ入射す
る入射角度を変更する。すなわち、パターンBの場合に
は、図4の(a)に点線で占めすような位置に、光源14
および集光レンズ15が位置している。この光源14および
集光レンズ15を実線で示す位置に移動させると、光ビー
ム13が界面10bに入射する角度が変化し、光ビーム13の
反射光の角度も変化する。一方、暗線Dが生じる全反射
減衰角θSPは、変化しないため、暗線Dの位置は変化
しない。すなわち光ビーム13のプロファイルは図4の
(b)に矢印で示す方向に変化する。入射角度調整部34
では、暗線Dの位置が図4の(b)に実線で示すよう
に、反射光強度Iのプロファイルの略中心にくるまで、
アクチュエータ32により光源14および集光レンズ15を移
動させる。反射光強度Iのプロファイルのパターンがパ
ターンAとなった状態で、測定を開始する。なお、アク
チュエータ32は、光ビーム13が界面10bに入射する位置
は変化させず、入射角のみを変化させるように、光源14
および集光レンズ15を移動する。
When the profile pattern is pattern B, the light source 14 and the condenser lens 15 are moved by the actuator 32 to change the incident angle at which the light beam 13 is incident on the interface 10b. That is, in the case of the pattern B, the light source 14 is placed at the position occupied by the dotted line in FIG.
And the condenser lens 15 is located. When the light source 14 and the condenser lens 15 are moved to the positions shown by the solid lines, the angle at which the light beam 13 is incident on the interface 10b changes, and the angle of the reflected light of the light beam 13 also changes. On the other hand, the total reflection attenuation angle θ SP generated by the dark line D does not change, so the position of the dark line D does not change. That is, the profile of the light beam 13 changes in the direction shown by the arrow in FIG. Incident angle adjustment unit 34
Then, until the position of the dark line D is substantially in the center of the profile of the reflected light intensity I, as shown by the solid line in FIG.
The light source 14 and the condenser lens 15 are moved by the actuator 32. The measurement is started in a state where the profile pattern of the reflected light intensity I is the pattern A. The actuator 32 does not change the position where the light beam 13 is incident on the interface 10b but changes only the incident angle.
And the condenser lens 15 is moved.

【0044】プロファイルのパターンがパターンCであ
る場合には、アクチュエータ32により、パターンBの場
合と逆方向に光源14および集光レンズ15を移動して、光
ビーム13が界面10bへ入射する入射角度を変更し、プロ
ファイルがパターンAに変化した状態で、測定を開始す
る。
When the profile pattern is pattern C, the actuator 32 moves the light source 14 and the condenser lens 15 in the opposite direction to the pattern B, and the incident angle at which the light beam 13 is incident on the interface 10b. Is changed, and the measurement is started with the profile changed to the pattern A.

【0045】プロファイルのパターンがパターンDであ
る場合には、表示部31に測定が不可能であることを表示
する。あるいは、光源14および集光レンズ15を最大移動
可能範囲で移動させて、光ビーム13の入射角を最小角か
ら最大角まで変化させ、暗線Dがプロファイル内に入れ
ば測定を開始し、暗線Dがプロファイル内に入らなけれ
ば測定が不可能であることを表示させてもよい。
When the profile pattern is pattern D, the display section 31 indicates that measurement is impossible. Alternatively, the light source 14 and the condenser lens 15 are moved within the maximum movable range to change the incident angle of the light beam 13 from the minimum angle to the maximum angle, and if the dark line D falls within the profile, the measurement is started, and the dark line D It may be displayed that the measurement is impossible unless is included in the profile.

【0046】実際の測定を行う際には、信号処理部30
は、コントローラ28を介して、駆動回路23を動作させ
る。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18a、18b、18
c……に入力される。差動アンプアレイ18においては、
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18
a、18b、18c……の出力は、複数のフォトダイオード
17a、17b、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。
When performing the actual measurement, the signal processing unit 30
Operates the drive circuit 23 via the controller 28. The outputs of the photodiodes 17a, 17b, 17c ... Are supplied to the differential amplifiers 18a, 18b, 18 of the differential amplifier array 18, respectively.
It is input to c ……. In the differential amplifier array 18,
The outputs of two photodiodes adjacent to each other are input to a common differential amplifier. Therefore each differential amplifier 18
The output of a, 18b, 18c ...
It can be considered that the photodetection signals output by 17a, 17b, 17c ... Are differentiated with respect to their parallel arrangement direction.

【0047】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21a、21b、21c…
…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22に入力される。マルチプレクサ22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A/D変換器27に入力
する。A/D変換器27はこれらの出力をデジタル化して
信号処理部30の測定部33に入力する。
The outputs of the differential amplifiers 18a, 18b, 18c ... Are respectively held by the sample hold circuits 21a, 21b, 21c.
Are sampled and held at a predetermined timing by the ... And input to the multiplexer 22. The multiplexer 22 includes the sample-and-hold differential amplifiers 18a, 18b, 18c ...
The outputs of ... Are input to the A / D converter 27 in a predetermined order. The A / D converter 27 digitizes these outputs and inputs them to the measuring section 33 of the signal processing section 30.

【0048】図5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ための模式図である。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(a)のグラフに示すようなもので
あるとする。
FIG. 5 shows the light beam 13 totally reflected at the interface 10b.
Intensity of each incident angle θ and differential amplifiers 18a, 18b, 18c
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the relationship with the output of. Here, the relationship between the incident angle θ of the light beam 13 on the interface 10b and the light intensity I is assumed to be as shown in the graph of FIG.

【0049】前述したように、界面10bにある特定の入
射角θSPで入射した光は、金属膜12とセンシング物質
40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は減少から増加へ転じる。
As described above, the light incident on the interface 10b at the specific incident angle θ SP is the metal film 12 and the sensing substance.
Since the surface plasmon is excited at the interface with 40, the reflected light intensity I of this light sharply decreases. That is, θ SP
Is the attenuated total reflection angle, and the reflected light intensity I turns from decrease to increase at this angle θ SP .

【0050】また図5の(b)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。
FIG. 5B shows the photodiode 17
a, 17b, 17c ... are shown in a line, and as described above, these photodiodes 17a, 17b, 17c are shown.
The position in the parallel direction of ...... uniquely corresponds to the incident angle θ.

【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(c)に示すようなものとなる。
Then, the photodiodes 17a, 17b, 17c
……, the parallel installation position, that is, the incident angle θ and the differential amplifier
The relationship between the outputs 18 ', 18b, 18c ... And the output I' (differential value of the reflected light intensity I) is as shown in FIG.

【0052】信号処理部30の測定部33では、A/D変換
器27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、全反射減衰角θ
SPに対応する微分値I’=0に最も近い出力が得られ
ているもの(図5の例では差動アンプ18dとなる)を選
択し、それが出力する微分値I’の値を表示部31に表示
させる。なお、場合によっては微分値I’=0を出力し
ている差動アンプが存在することもあり、そのときは当
然その差動アンプが選択される。
In the measuring section 33 of the signal processing section 30, based on the value of the differential value I'input from the A / D converter 27, the total reflection attenuation from the differential amplifiers 18a, 18b, 18c. Angle θ
The differential value I ′ corresponding to SP , which has the output closest to 0 (the differential amplifier 18d in the example of FIG. 5) is selected, and the differential value I ′ output by the selected one is displayed on the display unit. Display on 31. In some cases, there is a differential amplifier that outputs a differential value I ′ = 0, and in that case, that differential amplifier is naturally selected.

【0053】以後、所定時間が経過する毎に上記選択さ
れた差動アンプ18dが出力する微分値I’が、表示部31
に表示される。この微分値I’は、測定チップの金属膜
12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5の(a)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’を時間の経過とともに測定し続けることによ
り、金属膜12に接している物質の屈折率変化、つまりは
特性の変化を調べることができる。
Thereafter, every time a predetermined time elapses, the differential value I'output from the selected differential amplifier 18d is displayed on the display unit 31.
Is displayed in. This differential value I ′ is the metal film of the measuring chip.
When the dielectric constant of the substance in contact with 12, that is, the refractive index changes, and the curve shown in FIG. 5A changes in the form of moving to the left and right, it rises and falls accordingly. Therefore, by continuously measuring the differential value I ′ with the passage of time, it is possible to investigate the change in the refractive index of the substance in contact with the metal film 12, that is, the change in the characteristic.

【0054】特に本実施形態では金属膜12に、試料液11
の中の特定物質と結合するセンシング物質40を固定して
おり、それらの結合状態に応じてセンシング物質40の屈
折率が変化するので、上記微分値I’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。つまりこの場合は、試料液11およびセンシング物
質40の双方が、分析対象の試料となる。
Particularly in this embodiment, the sample solution 11 is applied to the metal film 12.
The sensing substance 40 that binds to the specific substance in is fixed, and the refractive index of the sensing substance 40 changes according to the binding state thereof, so by continuously measuring the differential value I ′, the binding state You can check the state of change. That is, in this case, both the sample liquid 11 and the sensing substance 40 are the samples to be analyzed.

【0055】なお、試料液11の中の特定物質とセンシン
グ物質40との結合状態の変化の様子を時間経過とともに
調べるためには、所定時間が経過する毎の微分値I’を
求めて表示するほか、最初に計測した微分値I’(0)と
所定時間経過時に計測した微分値I’(t)との差ΔI’
を求めて表示してもよい。
In order to investigate the change in the binding state between the specific substance in the sample liquid 11 and the sensing substance 40 with the passage of time, the differential value I'is obtained and displayed every time a predetermined period of time elapses. In addition, the difference ΔI 'between the differential value I' (0) measured first and the differential value I '(t) measured after the elapse of a predetermined time.
May be displayed in search of.

【0056】以上の説明から明かなように本実施の形態
による全反射減衰を利用したセンサーによれば、測定に
先立ち、界面10bで全反射した光ビーム13のプロファイ
ルにおける暗線Dの相対的位置を求め、暗線がプロファ
イルの中心から外れていた場合には、光源14および集光
レンズ15を移動して、暗線の位置がプロファイルの略中
央にくるように調整するので、試料の屈折率に係わら
ず、常に暗線Dが光ビーム13のプロファイルの中央に存
在する状態から測定を開始することができるので、精度
良く、金属膜12に接している物質の屈折率変化、つまり
は特性の変化を調べることができる。また、本実施の形
態のように、センシング物質40の屈折率の経時変化を観
察する場合には、時間の経過に伴い、屈折率が変化して
も、暗線が光ビーム13のプロファイルから完全に外れる
ことはほとんどなく、測定終了まで、精度良く測定を行
うことができる。なお、アクチュエータ32を用いて光源
14および集光レンズ15を移動させる構成としたため、簡
易な構成により入射角を調整することができる。なお、
本実施の形態においては、光源14および集光レンズ15を
連動して移動させたが、調整角度が小さい場合等には、
光源14または集光レンズ15のどちらか一方を移動させる
ことにより、調整を行ってもよく、いっそう簡易な構成
で入射角を調整することができる。また、本実施の形態
においては、暗線Dの位置が光ビーム13のプロファイル
の中央にくるように、光ビーム13の入射角を調整した
が、これに限定されるものではなく、暗線Dの位置は、
多少プロファイルの中央からずれていても、全反射減衰
角θSPを精度良く検出できる程度に中央に近いもので
あればよい。また、例えば経時変化に伴う暗線Dの移動
を考慮して、測定開始時には、暗線Dの位置が光ビーム
13のプロファイルの中央から若干ずれた位置にくるよう
に、入射角を調整してもよい。
As is apparent from the above description, according to the sensor using attenuation of total reflection according to the present embodiment, the relative position of the dark line D in the profile of the light beam 13 totally reflected at the interface 10b is measured before the measurement. If the dark line is out of the center of the profile, the light source 14 and the condenser lens 15 are moved to adjust so that the position of the dark line is substantially in the center of the profile, regardless of the refractive index of the sample. Since the measurement can be started from the state where the dark line D always exists in the center of the profile of the light beam 13, the change in the refractive index of the substance in contact with the metal film 12, that is, the change in the characteristic can be accurately measured. You can Further, as in the present embodiment, when observing the change with time of the refractive index of the sensing substance 40, even if the refractive index changes with the passage of time, the dark line is completely removed from the profile of the light beam 13. There is almost no deviation, and accurate measurement can be performed until the end of measurement. In addition, using the actuator 32, the light source
Since the configuration is such that 14 and the condenser lens 15 are moved, the incident angle can be adjusted with a simple configuration. In addition,
In the present embodiment, the light source 14 and the condenser lens 15 are moved together, but when the adjustment angle is small,
The adjustment may be performed by moving either the light source 14 or the condenser lens 15, and the incident angle can be adjusted with a simpler configuration. Further, in the present embodiment, the incident angle of the light beam 13 is adjusted so that the position of the dark line D is at the center of the profile of the light beam 13, but the present invention is not limited to this, and the position of the dark line D is not limited to this. Is
Even if the profile is slightly deviated from the center, it may be close to the center so that the attenuated total reflection angle θ SP can be accurately detected. In addition, for example, in consideration of the movement of the dark line D due to a change with time, the position of the dark line D is changed to the light beam at the start of measurement.
The incident angle may be adjusted so that it is located slightly off the center of the 13th profile.

【0057】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。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 6, elements that are the same as the elements in FIG. 1 are given the same numbers, and descriptions thereof are omitted unless necessary.

【0058】図6は、本発明の第2の実施形態による表
面プラズモンセンサーの側面形状を示すものである。こ
の表面プラズモンセンサーは、第1の実施形態に用いら
れたアクチュエータの代わりに、光ビーム13が存在する
平面に垂直で、かつ光ビーム13が界面10bに入射する位
置を通る軸を回転軸として、誘電体ブロック10を回転さ
せる回転部35を備えるものである。
FIG. 6 shows the side surface shape of the surface plasmon sensor according to the second embodiment of the present invention. In this surface plasmon sensor, instead of the actuator used in the first embodiment, a rotation axis is an axis that is perpendicular to a plane where the light beam 13 exists and that passes through a position where the light beam 13 enters the interface 10b. A rotating unit 35 for rotating the dielectric block 10 is provided.

【0059】第1の実施の形態と同様に、測定に先立
ち、光ビーム13の反射光強度Iのプロファイルを取得し
て、入射角度制御部34においてこのプロファイルの解析
を行う。
Similar to the first embodiment, prior to the measurement, the profile of the reflected light intensity I of the light beam 13 is acquired, and the incident angle control unit 34 analyzes this profile.

【0060】解析したプロファイルのパターンが図3に
示すパターンAであれば、改めて光ビーム13の入射角を
調整する必要はないため、直ちに測定を開始する。
If the analyzed profile pattern is pattern A shown in FIG. 3, it is not necessary to adjust the incident angle of the light beam 13 again, and the measurement is immediately started.

【0061】プロファイルのパターンがパターンBであ
る場合には、回転部35により、誘電体ブロック10を回転
させ、光ビーム13が界面10bへ入射する入射角度を変更
する。すなわち、パターンBの場合には、図7の(a)
に点線で占めすような位置に、誘電体ブロック10が位置
している。この誘電体ブロック10を実線で示す位置まで
角度θ1回転させると、光ビーム13が界面10bに入射す
る角度が変化し、光ビーム13の反射光の角度は2・θ1
変化する。一方、暗線Dが生じる全反射減衰角θ
SPは、変化しないので、暗線Dの反射角は角度θ1だ
け変化する。このため、回転前には集光レンズ15の下端
を透過した光ビームにより生じていた暗線Dは、誘電体
ブロック10が図7の(a)に矢印で示した方向に回転す
ると、集光レンズ15の中心部分を透過した光ビーム13に
より生じることとなる。このように、誘電体ブロック10
を回転させることにより、プロファイルのパターンを図
7の(b)に実線で示すようにパターンAへと変換する
ことができる。なお、図7の(b)の横軸は、光ビーム
13が界面10bに入射する入射角θであるため、フォトダ
イオードアレイ17上の光ビーム13の検出位置とは一致し
ていない。
When the profile pattern is pattern B, the rotating unit 35 rotates the dielectric block 10 to change the incident angle at which the light beam 13 is incident on the interface 10b. That is, in the case of pattern B, (a) of FIG.
The dielectric block 10 is located at such a position as to be occupied by the dotted line. When this dielectric block 10 is rotated by an angle θ1 to the position shown by the solid line, the angle at which the light beam 13 is incident on the interface 10b changes, and the angle of the reflected light of the light beam 13 is 2 · θ1.
Change. On the other hand, the total reflection attenuation angle θ at which the dark line D occurs
Since SP does not change, the reflection angle of the dark line D changes by the angle θ1. Therefore, the dark line D generated by the light beam transmitted through the lower end of the condenser lens 15 before the rotation causes the condenser lens 15 to rotate when the dielectric block 10 rotates in the direction shown by the arrow in FIG. It is caused by the light beam 13 that has transmitted through the central portion of 15. In this way, the dielectric block 10
By rotating, the profile pattern can be converted to the pattern A as shown by the solid line in FIG. The horizontal axis of FIG. 7B is the light beam.
Since 13 is the incident angle θ incident on the interface 10b, it does not coincide with the detection position of the light beam 13 on the photodiode array 17.

【0062】回転部35により、誘電体ブロック10を回転
させ、反射光強度Iのプロファイルのパターンがパター
ンAとなった状態で測定を開始する。
The rotating part 35 rotates the dielectric block 10 and the measurement is started in a state where the profile pattern of the reflected light intensity I becomes the pattern A.

【0063】プロファイルのパターンがパターンCであ
る場合には、回転部35により、パターンBの場合と逆方
向に誘電体ブロック10を回転させ、光ビーム13が界面10
bへ入射する入射角度を変更し、プロファイルのパター
ンがパターンAに変化した状態で、測定を開始する。
When the profile pattern is the pattern C, the rotating unit 35 rotates the dielectric block 10 in the opposite direction to the case of the pattern B, and the light beam 13 causes the interface 10 to rotate.
The angle of incidence on b is changed, and measurement is started with the profile pattern changed to pattern A.

【0064】プロファイルのパターンがパターンDであ
る場合には、表示部31に測定が不可能であることを表示
する。あるいは、誘電体ブロック10を最大回転可能範囲
まで回転させて、光ビーム13の入射角を最小角から最大
角まで変化させ、暗線Dがプロファイル内に入れば測定
を開始し、暗線Dがプロファイル内に入らなければ測定
が不可能であることを表示させてもよい。
When the profile pattern is pattern D, the display section 31 indicates that measurement is impossible. Alternatively, the dielectric block 10 is rotated to the maximum rotatable range, the incident angle of the light beam 13 is changed from the minimum angle to the maximum angle, the measurement is started when the dark line D falls within the profile, and the dark line D falls within the profile. If it does not enter, it may be displayed that the measurement is impossible.

【0065】以上の説明から明かなように本実施の形態
による全反射減衰を利用したセンサーによれば、測定に
先立ち、界面10bで全反射した光ビーム13のプロファイ
ルにおける暗線の相対的位置を求め、暗線がプロファイ
ルの中心から外れていた場合には、誘電体ブロック10を
回転させて、暗線の位置がプロファイルの略中央にくる
ように調整するので、第1の実施の形態と同様に、試料
の屈折率に係わらず、常に暗線Dが光ビーム13のプロフ
ァイルの略中央部に存在する状態から測定を開始するこ
とができるので、精度良く、金属膜12に接している物質
の屈折率変化、つまりは特性の変化を調べることができ
る。なお、回転部35を用いて誘電体ブロック10を回転さ
せることにより、入射角を調整する構成としたため、光
ビーム13の入射光路が変化しないため、容易に調整を行
うことができる。
As is apparent from the above description, according to the sensor using attenuation of total reflection according to the present embodiment, the relative position of the dark line in the profile of the light beam 13 totally reflected at the interface 10b is obtained before the measurement. , If the dark line is off the center of the profile, the dielectric block 10 is rotated to adjust the position of the dark line to approximately the center of the profile. Therefore, as in the first embodiment, Regardless of the refractive index of, the measurement can be started from the state where the dark line D always exists in the substantially central portion of the profile of the light beam 13, so that the refractive index change of the substance in contact with the metal film 12 can be accurately performed, In other words, it is possible to investigate the change in characteristics. Since the incident angle is adjusted by rotating the dielectric block 10 using the rotating unit 35, the incident optical path of the light beam 13 does not change, so that the adjustment can be easily performed.

【0066】次に、図8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8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。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, in FIG.
Elements that are the same as the elements inside are given the same numbers, and descriptions thereof are omitted unless otherwise necessary.

【0067】この第3の実施の形態の全反射減衰を利用
したセンサーは、第1の実施の形態で説明した表面プラ
ズモンセンサーを漏洩モードセンサーに変更したもので
あり、本例でも測定チップ化された誘電体ブロック10を
用いるように構成されている。この誘電体ブロック10の
一面(図中の上面)にはクラッド層50が形成され、さら
にその上には光導波層51が形成されている。
The sensor utilizing the attenuated total reflection of the third embodiment is a sensor in which the surface plasmon sensor described in the first embodiment is replaced with a leaky mode sensor, which is also a measurement chip in this example. It is configured to use the dielectric block 10. A clad layer 50 is formed on one surface (upper surface in the figure) of the dielectric block 10, and an optical waveguide layer 51 is further formed on the clad layer 50.

【0068】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50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51は、クラッド層50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50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51の膜厚は、例えばPMMA
から形成する場合で700nm程度とされる。
The dielectric block 10 is made of synthetic resin or B, for example.
It is formed using an optical glass such as K7. On the other hand, the clad layer 50 is formed into a thin film using a dielectric material having a lower refractive index than the dielectric block 10 or a metal such as gold. The optical waveguide layer 51 is a dielectric material having a higher refractive index than the cladding layer 50,
For example, PMMA is also used to form a thin film. The clad layer 50 has a film thickness of, for example, 36.5 nm when formed from a gold thin film, and the optical waveguide layer 51 has a film thickness of, for example, PMMA.
When formed from, the thickness is about 700 nm.

【0069】上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、
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50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50との界面10bで全反射するが、クラッド層50を透過
して光導波層51に特定入射角で入射した特定波数の光
は、該光導波層51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51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。
In the leaky mode sensor having the above structure,
When the light beam 13 emitted from the light source 14 is incident on the cladding layer 50 through the dielectric block 10 at an angle of incidence equal to or more than the total reflection angle, the light beam 13 is generated at the interface 10b between the dielectric block 10 and the cladding layer 50. The light having a specific wave number that is totally reflected but is transmitted through the clad layer 50 and incident on the optical waveguide layer 51 at a specific incident angle propagates through the optical waveguide layer 51 in a waveguide mode.
When the guided mode is excited in this way, most of the incident light is taken into the optical waveguide layer 51, so that total reflection attenuation occurs in which the intensity of the light totally reflected at the interface 10b sharply decreases.

【0070】光導波層51における導波光の波数は、該光
導波層51の上のセンシング物質40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、センシング物質40の屈折率を知ることができる。
また、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40と試料液11の中の
特定物質との結合状態の変化の様子を調べることができ
る。また、上記第3の実施の形態においても、測定に先
立ち暗線位置調整動作を行うものであり、第1の実施の
形態と同様の効果を得ることができる。また、変型例と
して、第2の実施形態に用いた回転部35を備え、誘電体
ブロック10を回転させることにより暗線位置調整動作を
行うものも考えられる。
Since the wave number of the guided light in the optical waveguide layer 51 depends on the refractive index of the sensing substance 40 on the optical waveguide layer 51, the sensing substance 40 can be obtained by knowing the specific incident angle at which attenuation of total reflection occurs. You can know the refractive index of.
Further, it is possible to check the change in the binding state between the sensing substance 40 and the specific substance in the sample liquid 11 based on the differential value I ′ output from each differential amplifier of the differential amplifier array 18. Further, also in the third embodiment, the dark line position adjusting operation is performed prior to the measurement, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, as a modified example, it is conceivable that the rotating portion 35 used in the second embodiment is provided and the dark line position adjusting operation is performed by rotating the dielectric block 10.

【0071】なお、各実施の形態においては、フォトダ
イオード17a、17b、17c……の各出力を差動アンプア
レイ18の各差動アンプ18a、18b、18c……に入力する
ことにより、複数のフォトダイオード17a、17b、17c
……が出力する光検出信号を、それらの並設方向に関し
て微分した微分値I’に基づいて、全反射減衰の状態を
測定したが、これに限定されるものではなく、反射光強
度Iに基づいて全反射減衰の状態を測定することもでき
る。この場合には、各差動アンプアレイ18、サンプルホ
ールド回路21a、21b、21c……、マルチプレクサ22等
が不要になり、簡単な構成で測定を行うことができる。
In each of the embodiments, a plurality of outputs of the photodiodes 17a, 17b, 17c ... Are input to the differential amplifiers 18a, 18b, 18c. Photodiodes 17a, 17b, 17c
The state of attenuation of total reflection was measured based on a differential value I ′ obtained by differentiating the photodetection signals output by …… with respect to the juxtaposed directions thereof, but the present invention is not limited to this, and the reflected light intensity I It is also possible to measure the state of attenuated total reflection based on the above. In this case, the differential amplifier array 18, the sample and hold circuits 21a, 21b, 21c ..., The multiplexer 22 and the like are unnecessary, and the measurement can be performed with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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
FIG. 1 is a side view of a surface plasmon sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記表面プラズモンセンサーの電気的構成を示
すブロック図
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the surface plasmon sensor.

【図3】上記表面プラズモンセンサーにおける光ビーム
入射角と反射光強度との関係の説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram of a relationship between a light beam incident angle and a reflected light intensity in the surface plasmon sensor.

【図4】上記表面プラズモンセンサーにおける光ビーム
入射角と反射光強度との関係の説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram of a relationship between a light beam incident angle and a reflected light intensity in the surface plasmon sensor.

【図5】上記表面プラズモンセンサーにおける光ビーム
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
FIG. 5 is a schematic diagram showing a relationship between a light beam incident angle and a detected light intensity in the surface plasmon sensor, and a relationship between a light beam incident angle and a differential value of a light intensity detection signal.

【図6】本発明の第2の実施の形態による表面プラズモ
ンセンサーの側面図
FIG. 6 is a side view of a surface plasmon sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図7】上記表面プラズモンセンサーにおける光ビーム
入射角と反射光強度との関係の説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram of a relationship between a light beam incident angle and a reflected light intensity in the surface plasmon sensor.

【図8】本発明の第3の実施の形態による漏洩モードセ
ンサーの側面図
FIG. 8 is a side view of a leaky mode sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図9】従来の表面プラズモンセンサーにおける光ビー
ム入射角と反射光強度との関係の説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram of a relationship between a light beam incident angle and a reflected light intensity in a conventional surface plasmon sensor.

【図10】従来の表面プラズモンセンサーにおける光ビ
ーム入射角と反射光強度との関係の説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram of a relationship between a light beam incident angle and a reflected light intensity in a conventional surface plasmon sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

9、9’、11、11’ 試料液 10 誘電体ブロック 10a 試料保持部 10b 界面 12 金属膜 13 光ビーム 14 光源 15 集光レンズ 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 アンプアレイ 19a、19b、19c…… アンプ 20 ドライバ 21a、21b、21c……24a、24b、24c…… サンプ
ルホールド回路 22、25 マルチプレクサ 23、26 駆動回路 27 A/D変換器 28 コントローラ 30 信号処理部 31 表示部 32 アクチュエータ 33 測定部 34 入射角制御部 35 回転部 40 センシング物質 41 テーブル 50 クラッド層 51 光導波層
9, 9 ', 11, 11' Sample liquid 10 Dielectric block 10a Sample holder 10b Interface 12 Metal film 13 Light beam 14 Light source 15 Condenser lens 17 Photodiode array 17a, 17b, 17c ... Photodiode 18 Differential amplifier Array 18a, 18b, 18c ...... Differential amplifier 19 Amplifier array 19a, 19b, 19c ...... Amplifier 20 Driver 21a, 21b, 21c ...... 24a, 24b, 24c …… Sample hold circuit 22, 25 Multiplexer 23, 26 Drive circuit 27 A / D converter 28 Controller 30 Signal processing unit 31 Display unit 32 Actuator 33 Measuring unit 34 Incident angle control unit 35 Rotating unit 40 Sensing substance 41 Table 50 Clad layer 51 Optical waveguide layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G057 AA02 AB04 AB07 AC01 BA01 BB06 BC07 HA04 2G059 AA01 AA05 BB04 BB12 CC16 DD12 EE02 EE05 GG01 GG04 JJ11 JJ19 JJ20 KK04 MM01 MM09 MM11 PP04    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2G057 AA02 AB04 AB07 AC01 BA01                       BB06 BC07 HA04                 2G059 AA01 AA05 BB04 BB12 CC16                       DD12 EE02 EE05 GG01 GG04                       JJ11 JJ19 JJ20 KK04 MM01                       MM09 MM11 PP04

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光ビームを発生させる光源と、 前記光ビームに対して透明な誘電体ブロックと、 該誘電体ブロックの一面に形成されて、試料に接触させ
られる薄膜層と、 前記光ビームを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る光学系と、 前記界面で全反射した光ビームの強度を検出する光検出
手段と、該光検出手段の検出結果に基づいて全反射減衰
の状態を測定する測定手段とを備えてなる全反射減衰を
利用したセンサーにおいて、 前記界面で全反射した光ビームのプロファイルを検出
し、該プロファイルにおける前記全反射減衰を示す暗線
の相対的位置を求め、該相対的位置に基づいて、前記光
ビームが前記界面に入射する入射角を、前記暗線の位置
が前記プロファイルの略中央にくるように調整する入射
角度調整手段をさらに備えたことを特徴とする全反射減
衰を利用したセンサー。
1. A light source for generating a light beam, a dielectric block transparent to the light beam, a thin film layer formed on one surface of the dielectric block and brought into contact with a sample, and the light beam An optical system that allows the dielectric block to be incident at various incident angles so that total reflection conditions are obtained at the interface between the dielectric block and the thin film layer, and the intensity of the light beam totally reflected at the interface In a sensor utilizing attenuated total internal reflection, which comprises a light detecting means for detecting and a measuring means for measuring the state of attenuation of total internal reflection based on the detection result of the optical detecting means, The profile is detected, the relative position of the dark line indicating the attenuated total reflection in the profile is determined, and the incident angle at which the light beam is incident on the interface is determined based on the relative position. Sensor There utilizing attenuated total reflection, characterized by further comprising an incident angle adjusting means for adjusting to come to substantially the center of the profile.
【請求項2】 前記入射角度調整手段が、前記光源また
は前記光学系を移動することにより、前記入射角を調整
するものであることを特徴とする請求項1記載の全反射
減衰を利用したセンサー。
2. The sensor utilizing attenuation of total internal reflection according to claim 1, wherein the incident angle adjusting means adjusts the incident angle by moving the light source or the optical system. .
【請求項3】 前記入射角度調整手段が、前記光ビーム
が存在する平面に垂直な軸を回転軸として、前記誘電体
ブロックを回転させることにより、前記入射角を調整す
るものであることを特徴とする請求項1記載の全反射減
衰を利用したセンサー。
3. The incident angle adjusting means adjusts the incident angle by rotating the dielectric block with an axis perpendicular to a plane where the light beam is present as an axis of rotation. A sensor utilizing attenuated total internal reflection according to claim 1.
JP2002025602A 2002-02-01 2002-02-01 Sensor for utilizing total reflection attenuation Withdrawn JP2003227792A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6947145B2 (en) * 2002-07-31 2005-09-20 Fuji Photo Film Co., Ltd. Measuring apparatus
JP2015509597A (en) * 2012-03-05 2015-03-30 バイオサーフィット、 ソシエダッド アノニマ Improved surface plasmon resonance method

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