JP2003232725A - 表面プラズモン共鳴測定法を用いる化学反応解析センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生体分子の固定化操作が不要であり、微小体積
の測定が可能であり、かつ酵素反応の検出が可能である
な表面プラズモン共鳴測定法を用いる化学反応解析セン
サを提供すること。 【解決手段】本発明に係る表面プラズモン共鳴測定法を
用いる化学反応解析センサは、プリズム(1)に金属薄膜
(2)を形成し、該金属薄膜(2)の表面にサンプルが直接接
触するようにサンプルが流れる厚さが３０μｍ以下の平
面状の微小流路(3;30;40)を形成したセンサチップ(A)
と、前記プリズム(1)を通して前記金属薄膜(2)の裏面に
光線を全反射で照射する光源手段(B)と、少なくともセ
ンサチップ(A)からの反射光の屈曲率の空間分布を経時
的に測定できるように構成された測定手段(C)とを備
え、前記平面状の微小流路(3;30;40)を通過するように
サンプルを流し、該サンプルの物理応答または化学反応
によって引き起こされる屈折率の空間分布を経時的に測
定し、その測定結果に基づいてサンプルの物理応答また
は化学反応の反応速度を測定するように構成したことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体試料の物理応
答や化学反応の速度を測定するセンサに関する。詳細に
は、表面プラズモン共鳴法を用いた屈折率の２次元分布
を測定可能な装置を用い、この装置によってパターン化
された流路中を移動する試料の屈折率分布を経時的に測
定することによって、生体分子間の相互作用測定を行う
センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】光を全反射させその反射面に染み出すエ
バネッセント光を利用する光測定技術は、広く研究さ
れ、化学センサやバイオセンサーなどに応用されてい
る。中でも全反射光学系の反射面で液体の光学的性質を
測定する方法は特に研究が進み、広く用いられている。
また、反射面に金、銀等の薄膜を有する面を使い、可視
または近赤外光によって表面プラズモン共鳴を起こす光
学系を用いて、高感度に入射光と反対側の複素屈折率
（以下単に屈折率という）を測定する方法はＳＰＲ（表
面プラズモン共鳴：Surface Plasmon Resonance）セン
サと呼ばれ既に販売されている。ＳＰＲ測定方法におい
ては、ＳＰＲ現象の起こる光の入射角度または、波長を
測定することよって行われる。広く用いられている入射
角度を測定する方法では、ＳＰＲ現象によって反射光強
度が極小になる入射角度から屈折率を求める。図８に代
表的な１次元ＳＰＲの光学配置を示す。この光学配置で
は、反射面が平面である場合には光源からでた光が反射
面で反射され、光検出器に入るように光路が調整され
る。反射強度が小さくなる入射角度を決定するには、
（１）入射角度を機械的に走査する、（２）反射面で集
光する光束を用いて反射光を異なった位置で測定する、
（３）点光源と見なしうる光源から出た光が反射平面内
の異なった箇所からの反射光を異なった箇所で測定する
方法等がある。いずれの方法でも図９に示すような入射
角−反射率曲線（ＳＰＲ曲線）が得られこの反射率最小
点はＳＰＲ角度と呼ばれる。ＳＰＲ角度は図９のように
金属薄膜上の屈折率で変化する。従って、このＳＰＲ角
度から屈折率を求めることができる。また、このような
光の反射を利用するセンサを用いて、液体の存在や、液
体の成分又は液体に含まれる物質の濃度を測定する方法
としては、反射面に対して被測定物の無い側から光を照
射し、エバネッセント光による効果で被測定物の性質を
測定する方法がある。この方法は、被測定物によるバル
クの吸収効果が少なく、特に、微量測定を行う場合には
検出部分の体積を小さくすることができる特徴がある。
ＳＰＲ法では、表面プラズモンと光の共鳴を起こす材料
として金や銀などの金属薄膜が用いられ、被測定物が透
明でも共鳴効果によってこの金属基板表面から数百ｎｍ
の範囲の屈折率だけを検出できる。このようなＳＰＲセ
ンサの性質を利用して、金属表面に互いに結合し合う二
つの分子の片方を固定化し、固定化されていない分子が
固定化した分子に結合することによって金属表面で密度
が大きくなる現象を屈折率の変化として測定することに
よって、二つの分子の結合速度や結合量を検出すること
ができる。このような測定は、特に生体分子の測定で重
要である。例えば、抗原抗体反応では抗体と抗原が結合
すると屈折率が大きくなるので、ＳＰＲセンサを使え
ば、抗原と抗体の解離定数や結合反応速度を求めること
ができる。また、１本鎖ＤＮＡを金属表面に固定化し、
このＤＮＡと相補する配列を持つＤＮＡを反応させる
と、２本鎖の生成によって屈折率が大きくなるので、Ｓ
ＰＲセンサを使えば、互いに相補する配列の存在を知る
ことができる。従来このような測定では、片方の分子を
蛍光分子や同位体元素でラベルし、もう一方を担体に固
定し反応させた後、結合によって固定化担体に残ってい
るラベルの存在を蛍光や放射線を検出して測定してい
た。ＳＰＲ測定では、ラベル化操作が不要なので、簡便
迅速に測定できる利点がある。このようなラベル化操作
を必要としない、生体分子の相互作用測定方法はＳＰＲ
法の他にも以下の二つの方法がある。 （１）水晶振動子微小質量測定（ＱＣＭ）法を用いて分
子の結合を質量変化として測定する方法 （２）高感度の熱量計を用いて、分子の結合反応に伴う
熱量を測定する方法 これらのなかで、生体分子の相互作用測定に関しては、
現在ＳＰＲ法が広く用いられている。また、ＳＰＲ測定
では金属薄膜表面から数百ｎｍの厚さにサンプルを満た
せばよく、少ないサンプル体積で測定でき、しかも感度
に影響がないという利点がある。ＳＰＲ測定方法は、こ
のような点から抗原抗体反応やＤＮＡの２本鎖生成反応
等の生体分子の結合測定（相互作用）によく用いられて
いる。

【０００３】さらに、図１０に示すような光学系でもＳ
ＰＲを用いた屈折率測定ができる。図８の光学系では、
共鳴点であるＳＰＲ角度を測定し屈折率を求めるが、こ
の図１０の光学系では、入射角度をＳＰＲ角度よりも小
さく設定して反射強度から屈折率を測定する（図９参
照）。この方法では反射光をＣＣＤカメラなどで観測す
ることによって、反射面上で光が照射されている領域の
屈折率分布を測定できる。図８の光学系を用いて複数の
試料の測定や反射面上の異なる場所の測定を行う場合に
は、同じ操作をくり返したり、反射点を機械的に移動さ
せて測定したりする必要があったが、図１０の光学系を
使ったＳＰＲ測定法では、複数の試料の測定や反射面上
の異なる場所の測定を１回の操作で測定でき、機械的走
査を行うことなく、光が照射されている部分の屈折率分
布を即座に測定できる。この光学系でも生体分子の反応
を検出するためにラベル化処理が不要である。また、複
数種類の生体分子を金属薄膜表面に個別に固定化する
と、複数の生体分子の相互作用測定を一斉に行うことが
できる。例えば、さまざまな塩基配列のＤＮＡをアレイ
化して金薄膜表面に固定化し、被検体の一本鎖ＤＮＡサ
ンプルと反応させ、完全に相補する塩基配列によって２
本鎖が生成した部分を検出することによって、被検体Ｄ
ＮＡの配列を調べることができる（例えば、Thiel, And
rew J.; Frutos,Anthony G.; Jordan, Claire E.; Cor
n, Robert M. ; Smith, Lloyd M., Analytical Chemist
ry. (1997), 69巻(24号), 4948-4956ページ）。

【０００４】・微小流路を使った化学分析 一方、生体分子の測定では、一般にサンプルが微量であ
ることから微小流路を用いる測定法が有効である。この
方法ではフォトリソグラフィーなどの技術を用いて、ガ
ラスまたはポリマーの基板に液体の流れる微細な流路を
作製し、化学反応をこの流路の中で行うことによって、
化学的操作の自動化と必要なサンプル体積の微量化を図
ることができる。すでに微小流路は生体分子の計測に用
いられ、フローインジェクション分析、キャピラリー電
気泳動、オンライン化学修飾を行うことが報告されてい
る（例えばE. T. Lagally, I. Medintz, and R. A. Mat
hies ; Analytical Chemistry; 2001; 73巻(3号); 565-
570ページ）。生体分子分析に用いられる通常の条件で
は微小流路内の液体の流れは乱れが少なく、電気浸透流
の場合には流速がほぼ均一な流れに、一方から圧力をか
けて流す場合には層流になることが知られている。この
ために、微小流路中を流れる液体は混合しにくい特徴が
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】・非固定化生体分子相
互作用測定 従来技術で述べたように、微量の生体分子の相互作用測
定を行うには微小流路とＳＰＲ法、ＱＣＭ法を用いて
も、目的の分子の片方を担体に固定する必要がある。ま
た、反応熱を測定する方法では感度が低く、サンプル体
積を小さくすることができない。従来の蛍光分子でラベ
ル化する方法では、強力な励起光源と高感度の光検出器
を用いて生体分子の相互作用を高感度に検出でき、しか
もサンプル体積を小さくできる。しかし、サンプルを蛍
光分子で標識する手順と担体に固定化する手順が必要で
測定操作が煩雑である。さらに、担体に固定すると固定
化反応によって活性部位が破壊されるために、活性を保
ったままでは測定できないか、著しく活性の低くなった
状態でしか測定できない生体分子は多い。また、抗体な
ど生体分子の多くは、分子内の特定部位が生理活性を持
っているため、固定化により活性部位が固定化担体に邪
魔されないように、分子の向きを制御して固定化反応を
行う必要がある。また、酵素のように生体分子と相互作
用するが、結合反応ではなく触媒反応である場合には、
結合を検出するのは困難で、酵素反応による生成物また
は消費される分子を測定しなければならない。よって、
酵素反応の種類によって検出方法を選ぶことが必要であ
る。病理機構解明や薬理作用評価や代謝・発現経路解明
ではＤＮＡ、酵素、小分子量タンパク質、糖鎖など異な
る作用を持つ分子間の相互作用解析ではこれらの測定を
単一の測定方法で行う必要がある。このように（１）生
体分子の固定化操作が不要、（２）微小体積の測定が可
能、（３）酵素反応の検出が可能な生体分子相互作用測
定法の開発が課題である。

【０００６】・微小流路内の流れ測定 一方、生体由来分子の測定では、一般にサンプルが微量
であることから微小流路を用いた測定が有効である。微
小流路を設計し、動作を確認するためには微小流路内で
の流れの状態の把握が必要である。従来はこのために、
蛍光分子または蛍光分子で修飾された微小粒子を流路に
流し、透明な材料で作られた流路からの蛍光を顕微鏡な
どで観測して測定されている。この方法では、（１）サ
ンプルに本来無関係な蛍光分子による修飾を行う、
（２）蛍光分子で修飾された微小粒子を流れに乗せるな
どの操作が必要である。このような操作は煩雑なだけで
はなく、蛍光分子による修飾や、微小粒子がない時との
流れに差が生じ、正しい流れの把握ができない可能性が
ある。さらに、微小流路の中で起こる化学反応を検出す
るには、反応に伴う発光、吸・発熱、液体の光吸収・ラ
マン・発光スペクトルを観測する以外に観測する方法が
なく、このような現象が生じない反応の検出は困難であ
った。そこで、微小流路内の流れや化学反応の状態を簡
単な操作で測定する方法の開発が課題である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、微小流路
内での屈折率の分布を経時的に測定することにより、微
小な体積の生体分子の相互作用測定を固定化することな
く、被測定分子または担体に固定化する分子を化学修飾
することなく、簡便に測定できることを想起し、種々の
形態を検討したところ、本発明のセンサによって既存の
測定法の組み合わせと同様の測定が単一の測定方法によ
って可能になり、また、既存の方法では困難であった化
学反応などの測定対象の測定が可能になることを見出
し、本発明にいたった。本発明に係る表面プラズモン共
鳴測定法を用いる化学反応解析センサは、プリズムに金
属薄膜を形成し、該金属薄膜の表面にサンプルが直接接
触するようにサンプルが流れる厚さが３０μｍ以下の平
面状の微小流路を形成したセンサチップと、前記プリズ
ムを通して前記金属薄膜の裏面に光線を全反射で照射す
る光源手段と、少なくともセンサチップからの反射光の
屈曲率の空間分布を経時的に測定できるように構成され
た測定手段とを備え、前記平面状の微小流路を通過する
ようにサンプルを流し、該サンプルの物理応答または化
学反応によって引き起こされる屈折率の空間分布を経時
的に測定し、その測定結果に基づいてサンプルの物理応
答または化学反応の反応速度を測定するように構成した
ことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明を実
施例により詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施
例のみに限定されるものではない。

【０００９】（第１実施例）始めに図１〜図３を参照し
て本発明に係る表面プラズモン共鳴測定法を用いる化学
反応解析センサ（以下、単にセンサと称する。）の第一
実施例について説明していく。図１は、本発明に係るセ
ンサの概略構成図である。図１に示すように、このセン
サは、センサチップＡ、光源手段Ｂ及び測定手段Ｃを備
えている。前記センサチップＡは、プリズム１の裏面に
金属薄膜２を形成し、該金属薄膜２の表面にサンプルが
直接接触するようにサンプルが流れる平面状の微小流路
３（図２及び図３参照）を形成して成り、この流路３
に、液送用のシリンジポンプ４の作用でサンプルが流れ
るように構成されている。光源手段Ｂは、レーザーダイ
オード１０、レンズ１１、シングルモード光ファイバ１
２及びコリメータ１３を備え、レーザーダイオード１０
からの光線が、前記プリズム１を通して前記金属薄膜２
の裏面に全反射で照射されるように構成されている。測
定手段Ｃは、レンズ２０、Ｐ偏光子２１、ＣＣＤカメラ
２２及びコンピュータ２３を備え、少なくともセンサチ
ップＡからの反射光の屈曲率の空間分布を経時的に測定
できるように構成されている。また、前記ＣＣＤカメラ
２２からの画像は定期的にコンピュータ２３に取り込め
るように構成され、この取り込みは、液送用のシリンジ
ポンプ４に設けたスイッチ（図示せず）からのトリガー
で開始できるように構成されている。

【００１０】次に、図２及び図３を参照してセンサチッ
プＡの構成についてさらに具体的に説明していく。図２
に示すように、センサチップＡに設けられている微小流
路３は、最大流路幅２ｍｍ、流路の高さ２０μｍ、最大
長さ５ｍｍの図のような形状に形成されている。このセ
ンサチップＡは次の手順で形成した。市販のドローイン
グソフトウエアで、流路のパターン図を作製し、市販イ
ンクジェットプリンターで原寸大に印刷し、これをフォ
トマスクとした。ＪＳＲ社製レジストＴＨＢ５３０を用
いて厚さ２０μｍになるように、０．７ｍｍ厚の石英ガ
ラス基板５にスピンコート法でフォトレジスト膜５ａを
塗布し、フォトマスクを使って密着露光した。露光後、
現像し、流路３となる部分にレジストがないパターンを
得た。さらに、１２０度で１０分ベーキングを行った。
このガラス基板５に、チューブを差し込む深さ０．４５
ｍｍの溝をＤＩＳＣＯ社製のダイシングソーを用いて２
箇所に形成した。一方、厚さ０．５ｍｍのＢＫ７のガラ
ス板６に金薄膜２を５０ｎｍになるようにスパッタ法で
形成した。この金薄膜付きガラス板６の金薄膜２の面と
フォトレジストで微小流路３を形成したガラス基板５の
パターンのある面を密着させ、この間に紫外線硬化性接
着剤を染み込ませた後、紫外線を照射し接着した。同様
な接着法でサンプルの導入と排出のためのチューブ７、
８を前記の溝に差込み、流路３と繋げた。前記サンプル
導入用のチューブ７の上流に液送用のシリンジポンプ４
を設けた。プリスム（ＢＫ７）１に屈折率マッチングオ
イルを塗布し、前述のガラス板６の金属薄膜２のない方
の面と光学的に密着させた。

【００１１】上記したように構成されたセンサを使って
以下の実験を行った。液送用のシリンジポンプ４とし
て、２本のシリンジを切り替えて送液できるシリンジポ
ンプ（ＣＭＡ社製）を使用し、センサチップＡに取り付
けたサンプル導入用チューブ７から０．１ＭのＫＣｌを
流速１０μＬ／ｍｉｎで送液しながら、光源手段Ｂから
照射した光の反射光を測定手段Ｃで測定した。その結
果、流路内を流れるＫＣｌ溶液の屈折率に対応する反射
率が流路内で一様に得られた（図４）。波紋状の円は光
路中にあるごみによる散乱によるもので、流路内の物質
によるものではない。また、経時的には屈折率分布は流
路内で一定であった。次に、シリンジポンプ４を切り替
えて１０ｍＭのＫＣｌ溶液の導入を開始した。ＳＰＲに
よる屈折率測定から、先に送液した０．１Ｍ溶液と１０
ｍＭ溶液の境界が微小流路３内を流れていく様子が、反
射率の差としてリアルタイムで観測された（図５）。図
５では反射率の違いは、画像の白黒であらわされてい
る。図５（ｂ）は図５（ａ）の１秒後の様子で濃度の異
なる物質が移動して行く速度を図５から得ることができ
る。この境界の移動は画像として定期的に得られるため
に、連続して得られる図５と同様な画像上の特徴点の移
動距離は流速に比例する。この方法で境界の移動速度か
ら流速分布が得られた。このようなサンプルの屈折率の
違いによる流速の分布測定のためには、屈折率が僅かに
変化すればよく、バッファーの濃度、活性を維持するた
めに混合されるタンパク質の濃度、測定対象の生理活性
物質の濃度を変えたものでも測定できる。

【００１２】（第２実施例：混合化学反応）次に、図６
を参照して本発明に係るセンサの第２実施例について説
明する。図６に示すように、この第２実施例では、セン
サチップＡに形成された微小流路３０が、金属薄膜２の
表面を通る本流路３１と、該本流路３１に、一箇所で合
流する２本の支流路３２、３３とで構成されている。合
流前の支流路３２，３３の幅は１ｍｍとし、合流後の本
流路３１は、幅２ｍｍ、長さ３ｍｍ、高さ２０μｍとし
た。また、本流路３１の下流端にはサンプル排出用チュ
ーブ３４を設け、各支流路３２，３３の上流端には、各
々サンプル導入用チューブ３５，３６を設け、各サンプ
ル導入用チューブ３５，３６にシリンジポンプ（図示せ
ず）を設けた。尚、図中符号５ａはフォトレジスト膜を
示している。上記した微小流路の形成方法は第１実施例
の方法と同じであり、また、上記以外の構成は、第１実
施例の構成と同じであるので、重複する説明はここでは
省略する。

【００１３】上記したように構成されたセンサを用いて
以下の実験を行った。シリンジポンプとして、コンピュ
ータからの指示に従って流速を０から２０μＬ／ｍｉｎ
の間で変更できるシリンジポンプを使用し、純水及びＫ
Ｃｌ溶液を支流路３２，３３に送液しながら、光源手段
Ｂから照射した光の反射光を測定手段Ｃで測定した。そ
の結果、流れが合流する場所で、屈折率が大きく変化
し、そのまま、混ざらずに本流路３１内を流れ、その境
界はＳＰＲ測定装置では反射率が空間的に急激に変化す
る段差の線として観測された。流速が一定の条件では、
屈折率変化の経時的変化は見られなかった。次に、シリ
ンジポンプで二つの支流路３２，３３へ流すサンプルの
流速比を変更すると、境界線は流速の速い方の流れの幅
が太く流れるようになり、再度流速を元に戻すと境界線
も元の位置に戻ることが観測された。さらに境界線の位
置が本流路３１の流路幅の中央以外のところにある場合
に、コンピュータからシリンジポンプの流速を変更する
ように制御したところ、サンプルの濃度、粘度に関わら
ず境界線を流路幅の中央に設定できた。次に混合するサ
ンプルを０．００５Ｍ硫酸と０．０１Ｍ水酸化ナトリウ
ムに変え、流速１０μＬ／ｍｉｎで同様の測定を行った
ところ、合流点で中和反応によって硫酸、水酸化ナトリ
ウムと異なる屈折率が現れ、化学反応に伴う屈折率変化
を微小流路内で液体が流れている条件下でＳＰＲ法によ
り測定できた。合流後、屈折率の段差はほとんど変化せ
ず、用いた流速ではこの中和反応は混合後すぐに完了す
ることがわかる。さらに、硫酸と水酸化ナトリウムに代
わり、１ｍＭ牛血清アルブミンと０．１ｍＭプロテアー
ゼを含むリン酸緩衝液を合流路に０．２μＬ／ｍｉｎで
送液した。この場合も屈折率の段差が観測されたが、流
路の下流に向かうにしたがって段差の高さと形状が変化
し、この形状変化速度から反応速度を測定することがで
きることがわかる。このようなＳＰＲ測定法で検出可能
な反応は混合によって屈折率が変化する反応であればよ
く、酵素反応の他に抗原抗体反応、ＤＮＡの２本鎖生成
反応などが代表的な例として挙げられる。

【００１４】（第３実施例：逐次混合）最後に、図７を
参照して本発明に係るセンサの第３実施例について説明
する。図７に示すように、この第３実施例では、センサ
チップＡに形成された微小流路４０が、金属薄膜の表面
を通る本流路４１と、該本流路４１に、異なる箇所で合
流する２本の支流路４２、４３とで構成されている。合
流前の支流路４２，４３の幅は１ｍｍとし、合流後の本
流路４１は、幅２ｍｍ、長さ３ｍｍ、高さ２０μｍとし
た。また、支流路４２は、本流路４１の上流端から０．
５ｍｍの位置で本流路４１に合流させ、支流路４３は、
本流路４１の上流端から１．５ｍｍの位置で本流路４１
に合流させた。本流路４１の上流端及び下流端にはサン
プル導入用チューブ４４及びサンプル排出用チューブ４
５を各々設け、各支流路４２，４３の上流端には、各々
サンプル導入用チューブ４６，４７を設け、各サンプル
導入用チューブ４４、４６、４７にシリンジポンプ（図
示せず）を設けた。尚、図中符号５ａはフォトレジスト
膜を示している。上記した微小流路の形成方法は第１実
施例の方法と同じであり、また、上記以外の構成は、第
１実施例の構成と同じであるので、重複する説明はここ
では省略する。

【００１５】上記したように構成されたセンサを用いて
以下の実験を行った。本流路４１に０．００５Ｍの硫酸
を流し、支流路４２に純水を、支流路４３に０．００５
Ｍの水酸化ナトリウムを流した。第２実施例と同様にＳ
ＰＲ法によりこの流路全体の屈折率分布を経時的に測定
したところ、支流路４２の流入開始により本流路４１に
屈折率の段差が１本現れ、支流４３からの流入開始によ
り、段差がさらに１本現れた。支流４３との合流点以降
では２本以上の屈折段差が現れるのが測定された。この
ように逐次混合する場合でも、段階を追って化学反応の
進行状態を測定でき、第２実施例のように反応速度を測
定できる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、従来微小流路内の流れ
を観測するときに用いていた、サンプルの蛍光分子など
による修飾や、蛍光を測定するための出力の大きなレー
ザー装置、励起光を遮断するフィルター、微弱な蛍光を
測定する高感度なＣＣＤカメラなどが不要で、少ない費
用と簡便な操作で同様な結果を得る測定が可能である。
さらに、生体分子の相互作用測定のためには、相互作用
する分子の片方を担体に固定化する必要があったが、本
発明のように合流を用いて屈折率の空間的時間的変化を
測定すればサンプルが微小流路を流れている間に測定で
き、屈折率変化を指標とするＳＰＲ法で測定される分子
の種類を拡大できる。特に固定化操作によって、失活す
る分子や、固定化が困難な分子の反応速度などの測定
や、反応によって可視スペクトルが変化しない反応の測
定に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る表面プラズモン共鳴測定法を用
いる化学反応解析センサの第一実施例の概略全体図であ
る。

【図２】 図１に示した化学反応解析センサのセンサチ
ップの概略上面図である。

【図３】 図２に示したセンサチップをプリズムの対角
線上で切断した概略断面図である。

【図４】 流路に０．１ＭのＫＣｌ溶液を流した時の反
射率を示す図である。

【図５】 （ａ）及び（ｂ）は、０．１ＭのＫＣｌ溶液
と流した後に１０ｍＭのＫＣｌ溶液を流した時の反射率
の違いを表す図である。

【図６】 本発明に係る表面プラズモン共鳴測定法を用
いる化学反応解析センサの第二実施例のセンサチップの
概略上面図である。但し、本図ではプリズムは省略され
ている。

【図７】 本発明に係る表面プラズモン共鳴測定法を用
いる化学反応解析センサの第三実施例のセンサチップの
概略上面図である。但し、本図ではプリズムは省略され
ている。

【図８】 代表的な１次元ＳＰＲの光学配置を示す図で
ある。

【図９】 入射角−反射率曲線（ＳＰＲ曲線）を示すグ
ラフである。

【図１０】 ＳＰＲを用いた屈折率測定を行うことがで
きる別の光学配置を示す図である。

【符号の説明】

Ａ センサチップ １ プリズム ２ 金属薄膜 ３ 微小流路 ４ 液送用のシリンジポンプ ５ ガラス基板 ５ａ、５ｂ チューブを差し込むための溝 ６ ガラス板 ７ サンプル導入用チューブ ８ サンプル排出用チューブ Ｂ 光源手段 １０ レーザーダイオード １１ レンズ １２ シングルモード光ファイバ １３ コリメータ Ｃ 測定手段 ２０ レンズ ２１ Ｐ偏光子 ２２ ＣＣＤカメラ ２３ コンピュータ （第２実施例） ３０ 微小流路 ３１ 本流路 ３２ 支流路 ３３ 支流路 ３４ サンプル排出用チューブ （第３実施例） ４０ 微小流路 ４１ 本流路 ４２ 支流路 ４３ 支流路 ４４ サンプル導入用チューブ ４５ サンプル排出用チューブ ４６ サンプル導入用チューブ ４７ サンプル導入用チューブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 33/543 ５９５ Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ (71)出願人 000102739 エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ 株式会社 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 (72)発明者 鈴木 孝治 神奈川県川崎市幸区小倉１−１−Ａ705 (72)発明者 栗原 一嘉 神奈川県川崎市中原区井田杉山町４−１− 305 クレールメゾン大瀬戸 (72)発明者 岩崎 弦 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 丹羽 修 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 飛田 達也 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 田部井 久男 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 Ｆターム(参考） 2G054 AA06 CA22 EA10 FA08 FA17 FA44 2G057 AA02 AB07 AC01 BA05 BB01 2G059 AA01 BB04 BB12 CC16 EE02 EE05 FF04 GG01 GG04 JJ11 JJ12 JJ17 JJ19 KK04 4B024 AA19 CA01 CA11 HA11 4B029 AA07 AA23 BB15 BB20 FA09

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリズムに金属薄膜を形成し、該金属薄膜
   の表面にサンプルが直接接触するようにサンプルが流れ
   る厚さが３０μｍ以下の平面状の微小流路を形成したセ
   ンサチップと、 前記プリズムを通して前記金属薄膜の裏面に光線を全反
   射で照射する光源手段と、 少なくともセンサチップからの反射光の屈曲率の空間分
   布を経時的に測定できるように構成された測定手段とを
   備え、 前記平面状の微小流路を通過するようにサンプルを流
   し、該サンプルの物理応答または化学反応によって引き
   起こされる屈折率の空間分布を経時的に測定し、その測
   定結果に基づいてサンプルの物理応答または化学反応の
   反応速度を測定するように構成したことを特徴とする表
   面プラズモン共鳴測定法を用いる化学反応解析センサ。
2. 【請求項２】流路を流れるサンプルの屈折率変化を測定
   し、流路内の流速分布を経時的に測定することを特徴と
   する請求項１記載の化学反応解析センサ。
3. 【請求項３】前記平面状の流路を、金属薄膜の表面を通
   る本流路と、該本流路に、前記金属薄膜上の一箇所で合
   流する２本以上の支流路とで構成し、 各支流路から互いに反応する物質を含むサンプルを送液
   し、反応に伴う屈折率変化を測定するように構成したこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の化学反応解析セ
   ンサ。
4. 【請求項４】前記平面状の流路を、金属薄膜の表面を通
   る本流路と、該本流路に、前記金属薄膜上の異なる箇所
   で合流する２本以上の支流路とで構成し、 各支流路から互いに反応する物質を含むサンプルを送液
   し、反応に伴う屈折率変化を測定するように構成したこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の化学反応解析セ
   ンサ。
5. 【請求項５】各支流路に、 抗原、抗体、ＤＮＡ、ＲＮＡ、レセプター、イオノフォ
   アなどの生化学的に相互に親和性を有する物質を含む液
   体、または酵素と酵素に対する基質、阻害剤、補酵素、
   サブユニットなどの酵素反応を起こす物質を含む液体、
   または重合性モノマーと重合開始剤、塩基と酸、酸化剤
   と還元剤などの化学反応を起こす物質を含む液体、 または分子の立体構造の変化、会合状態の変化、分子占
   有体積の変化など、物理的変化を起こす物質の組み合わ
   せを含む液体を送液し合流部分以降で起こる屈折率変化
   を測定するように構成したことを特徴とする請求項３又
   は４に記載の化学反応解析センサ。
6. 【請求項６】前記測定手段において測定される流路内の
   屈折率分布情報をフィードバックし、 この屈折率分布情報に基づいて、各支流路に流す物質の
   種類又は物質の濃度を変化させてサンプルの混合比率、
   流速、流れの分布、のいずれかまたは任意の組み合わせ
   を制御するように構成した制御手段を備えていることを
   特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の化学反応
   解析センサ。