JP2003287493A - Measuring apparatus - Google Patents

Measuring apparatus

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JP2003287493A
JP2003287493A JP2002088822A JP2002088822A JP2003287493A JP 2003287493 A JP2003287493 A JP 2003287493A JP 2002088822 A JP2002088822 A JP 2002088822A JP 2002088822 A JP2002088822 A JP 2002088822A JP 2003287493 A JP2003287493 A JP 2003287493A
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JP
Japan
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interface
light beam
light
reflected
incident
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Application number
JP2002088822A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihito Kimura
俊仁 木村
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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 improve the throughput of screening in a measuring apparatus utilizing a total reflected light. <P>SOLUTION: The measuring apparatus comprises a reflection optical system 35 having a plurality of measuring units in a series relation with an optical beam 30. An optical beam 30 reflected on an interface of the wells 51 of a row Q1 by branching and introducing in parallel the beam 30 emitted from a light source 10 by an incident means 20 to an interface of a plurality of wells 51 aligned in a direction P of a row Q1 of a measuring plate 50 having the measuring units each having the well 51, a metal film 12 formed at a bottom of the wells and a dielectric block 52 projected under the wells arranged in a two-dimensional manner is reflected by a concave mirror 31 of the reflection optical system 35, introduced to the interface of the well 51 of a row Q2, and further the optical beam 30 reflected from the interface is reflected from the concave mirror 32, introduced to the interface of the wells 51 of a row Q3, and the optical beam reflected from the interface is detected by photodetecting means 27a to 73e. <P>COPYRIGHT: (C)2004,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
発生を利用して物質の特性を分析する表面プラズモン測
定装置等の全反射光によるエバネッセント波の発生を利
用した測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measuring apparatus utilizing generation of an evanescent wave due to totally reflected light, such as a surface plasmon measuring apparatus for analyzing characteristics of a substance by utilizing generation of surface plasmon.

【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、被測定物質の特性を分
析する表面プラズモン測定装置が種々提案されている。
そして、それらの中で特に良く知られているものとし
て、 Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙げ
られる(例えば特開平6−167443号参照)。
Conventionally, various surface plasmon measuring devices have been proposed which analyze the characteristics of a substance to be measured by utilizing the phenomenon that the surface plasmon is excited by a light wave.
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測定装置
は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロ
ックと、この誘電体ブロックの一面に形成されて液体試
料などの被測定物質に接触させられる金属膜と、光ビー
ムを発生させる光源と、上記光ビームを誘電体ブロック
に対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射
条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系
と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して表
面プラズモン共鳴の状態、つまり全反射減衰の状態を検
出する光検出手段とを備えてなるものである。
The surface plasmon measuring device using the above system is basically a dielectric block formed in a prism shape, for example, and is contacted with a substance to be measured such as a liquid sample formed on one surface of the dielectric block. A metal film, a light source that generates a light beam, and 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 a light detecting means for measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface to detect the state of surface plasmon resonance, that is, the state of attenuated total reflection.

【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測定装置におい
て、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射
角で入射させると、該金属膜に接している被測定物質中
に電界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネ
ッセント波によって金属膜と被測定物質との界面に表面
プラズモンが励起される。エバネッセント光の波数ベク
トルが表面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立
しているとき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギー
が表面プラズモンに移行するので、誘電体ブロックと金
属膜との界面で全反射した光の強度が鋭く低下する。こ
の光強度の低下は、一般に上記光検出手段により暗線と
して検出される。なお上記の共鳴は、入射ビームがp偏
光のときにだけ生じる。したがって、光ビームがp偏光
で入射するように予め設定しておく必要がある。
In the surface plasmon measuring device having the above structure, when a light beam is incident on the metal film at a specific incident angle of a total reflection angle or more, an evanescent light having an electric field distribution in the substance to be measured in contact with the metal film. A wave is generated, and the surface plasmon is excited at the interface between the metal film and the substance to be measured by this evanescent wave. When the wave vector of the evanescent light is equal to the wave number of the surface plasmon and the wave number matching is established, both are in a resonance state and the energy of the light 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. Note that 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.

【0007】この全反射減衰(ATR)が生じる入射
角、すなわち全反射減衰角θspより表面プラズモンの波
数が分かると、被測定物質の誘電率が求められる。すな
わち表面プラズモンの波数をKsp、表面プラズモンの角
周波数をω、cを真空中の光速、εm とεs をそれぞ
れ金属、被測定物質の誘電率とすると、以下の関係があ
る。
If the wave number of the surface plasmon is known from the incident angle at which the attenuated total reflection (ATR) occurs, that is, the attenuated total reflection angle θsp, the dielectric constant of the substance to be measured can be obtained. That is, the wave number of the surface plasmon is Ksp, the angular frequency of the surface plasmon is ω, c is the speed of light in vacuum, and ε m And ε s Are the metals and the permittivity of the substance to be measured, respectively, the following relationships are established.

【0008】[0008]

【数1】 すなわち、上記反射光強度が低下する入射角である全反
射減衰角θspを知ることにより、被測定物質の誘電率ε
s 、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] That is, by knowing the total reflection attenuation angle θsp, which is the incident angle at which the reflected light intensity decreases, the dielectric constant ε of the measured substance
It is possible to obtain a characteristic related to s , that is, the refractive index.

【0009】また、全反射減衰(ATR)を利用する類
似の測定装置として、例えば「分光研究」第47巻 第
1号(1998)の第21〜23頁および第26〜27
頁に記載がある漏洩モード測定装置も知られている。こ
の漏洩モード測定装置は基本的に、例えばプリズム状に
形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一
面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形
成されて、試料液に接触させられる光導波層と、光ビー
ムを発生させる光源と、上記光ビームを上記誘電体ブロ
ックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面
で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる
光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定
して導波モードの励起状態、つまり全反射減衰状態を検
出する光検出手段とを備えてなるものである。
Further, as a similar measuring apparatus 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 measuring devices described on the page are also known. This leak mode measuring device is basically a dielectric block formed, for example, in a prism shape, a clad layer formed on one surface of the dielectric block, and a clad layer formed on the clad layer for contact with a sample solution. An optical waveguide layer, a light source for generating a light beam, and the light beam at various angles with respect to the dielectric block so that total reflection conditions can be obtained at the interface between the dielectric block and the cladding layer. The optical system is configured to be incident, and a light detection unit that measures the intensity of the light beam totally reflected at the interface and detects the excited state of the guided mode, that is, the attenuated total reflection state.

【0010】上記構成の漏洩モード測定装置において、
光ビームを誘電体ブロックを通してクラッド層に対して
全反射角以上の入射角で入射させると、このクラッド層
を透過した後に光導波層においては、ある特定の波数を
有する特定入射角の光のみが導波モードで伝搬するよう
になる。こうして導波モードが励起されると、入射光の
ほとんどが光導波層に取り込まれるので、上記界面で全
反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。
そして導波光の波数は光導波層の上の被測定物質の屈折
率に依存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角
を知ることによって、被測定物質の屈折率や、それに関
連する被測定物質の特性を分析することができる。
In the leaky mode measuring device 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.
Since the wave number of the guided light depends on the refractive index of the substance to be measured on the optical waveguide layer, the refractive index of the substance to be measured and the related measured substance to be measured can be obtained by knowing the specific incident angle at which attenuation of total reflection occurs. The properties of the substance can be analyzed.

【0011】なお、表面プラズモン共鳴測定装置もしく
は漏洩モード測定装置等の全反射を利用した測定装置と
しては、光を界面に全反射条件が得られる入射角で入射
させ、その光によるエバネッセント波の発生により、界
面で全反射した光の状態の変化を測定することにより被
測定物質の特性分析等を行うに際して、前述の全反射減
衰を生じる特定入射角の測定をする装置のほか、複数の
波長の光ビームを界面に入射させ、角波長毎の全反射減
衰の程度を検出する装置、あるいは、光ビームを界面に
入射させるとともに、この光ビームの一部を、界面入射
前に分割し、この分割した光ビームを界面で反射した光
ビームと干渉させて、該干渉の状態を測定する装置等種
々のタイプがある。
As a measuring apparatus using total reflection such as a surface plasmon resonance measuring apparatus or a leaky mode measuring apparatus, light is made incident on an interface at an incident angle at which total reflection conditions are obtained, and an evanescent wave is generated by the light. When measuring the characteristics of the substance to be measured by measuring the change in the state of the light totally reflected at the interface, the device for measuring the specific incident angle that causes the above-mentioned attenuation of total reflection is used. A device that makes a light beam enter the interface and detects the degree of attenuation of total internal reflection for each angular wavelength, or makes the light beam enter the interface and divides a part of this light beam before it enters the interface. There are various types such as a device that interferes the generated light beam with the light beam reflected at the interface and measures the state of the interference.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来提供さ
れている上記表面プラズモン共鳴測定装置や漏洩モード
センサー等の全反射光を利用した測定装置においては、
多数の試料について測定する場合、測定に長時間を要す
るという問題が認められる。特に、例えば抗原抗体反応
や化学反応等に伴う変化を検出するために1つの試料に
ついて時間間隔をおいて何回か測定を行なう場合には、
その1つの試料に関する測定が終了しなければ新しい試
料の測定に入れず、試料全体の測定に非常に長い時間を
要してしまう。
By the way, in the above-provided surface plasmon resonance measuring devices, leak mode sensors, and other measuring devices that utilize totally reflected light,
When measuring a large number of samples, there is a problem that the measurement takes a long time. In particular, in the case of performing several measurements at one time interval for one sample in order to detect a change associated with, for example, an antigen-antibody reaction or a chemical reaction,
If the measurement of one sample is not completed, the measurement of a new sample cannot be started, and it takes a very long time to measure the entire sample.

【0013】そこで、多数の試料についての測定を短時
間で行なうことができるようにするため、複数の光ビー
ムを並列的に並べられた複数の誘電体ブロックにそれぞ
れ入射させ、各誘電体ブロックの界面で反射された互い
に平行な光路を伝播するそれぞれの反射光ビームを、各
誘電体ブロックそれぞれに対応させて、並列的に並べら
れた複数の受光手段で個別に受光して全反射光の状態を
検出する測定装置も検討されている。このような測定装
置であれば、同時に複数の検体について測定を行うこと
ができるため、スループットの向上を図ることができ
る。
Therefore, in order to make it possible to measure a large number of samples in a short time, a plurality of light beams are made to respectively enter a plurality of dielectric blocks arranged in parallel, and each of the dielectric blocks is made to have a plurality of light beams. The reflected light beams reflected by the interface and propagating in mutually parallel optical paths are individually received by a plurality of light receiving means arranged in parallel corresponding to each dielectric block, and the state of total reflected light is obtained. A measuring device for detecting is also under consideration. With such a measuring device, it is possible to measure a plurality of samples at the same time, and thus it is possible to improve the throughput.

【0014】しかしながら、1回の測定でN検体同時に
測定可能な測定装置としても、1回の測定にかかる時間
が10分とし、例えば1万検体の測定に要する時間は1
0000×10/N(分)である。光検出手段の数を増
加させることにより、同時に測定する検体数を増やすこ
とはできるが装置の肥大化を伴うため限界がある。すな
わち、従来のN検体同時に測定可能な測定装置とは、N
個の光検出手段を備えたものであり、同時に測定可能な
検体数を光検出手段の数より多くすることができないた
め、スクリーニングに要する時間の短縮化には限界があ
る。
However, even with a measuring device capable of simultaneously measuring N samples in one measurement, the time required for one measurement is 10 minutes, and for example, the time required for measuring 10,000 samples is 1
It is 0000 × 10 / N (minute). It is possible to increase the number of specimens to be measured at the same time by increasing the number of light detecting means, but there is a limit because the apparatus is enlarged. That is, a conventional measuring device capable of simultaneously measuring N samples is N
Since the number of samples that can be measured at the same time cannot be made larger than the number of light detecting means, the number of specimens that can be simultaneously measured is limited, and thus there is a limit in shortening the time required for screening.

【0015】一方、スクリーニングにおける検体のヒッ
ト数は0.01〜0.1%程度であり、同時に測定可能
なN検体中に1検体もヒットがない場合もある。したが
って、98穴のマルチタイタプレート様の測定用プレー
トについて、1枚の測定用プレートの98検体中にヒッ
トが1検体もない場合もある。したがって、このような
測定用プレートに時間をかけて高精度の測定をする必要
はない。
On the other hand, the number of hits of the sample in the screening is about 0.01 to 0.1%, and there is a case where there is no hit in one sample among N samples that can be measured at the same time. Therefore, in the case of a 98-well multititer plate-like measurement plate, there may be no hit in one measurement plate of 98 samples. Therefore, it is not necessary to spend time on such a measuring plate to perform highly accurate measurement.

【0016】本発明は上記の事情に鑑みて、より高速に
簡易なスクリーニングを行うことができる測定装置を提
供することを目的とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a measuring device capable of performing simple screening at higher speed.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の測定装置は、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、この誘電体ブロックの上面に形成さ
れた薄膜層、およびこの薄膜層の表面上に試料を保持す
る試料保持機構を備えてなる複数の測定ユニットと、前
記光ビームを、前記複数の測定ユニットの第1の測定ユ
ニットの前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロッ
クと前記薄膜層との界面で全反射条件が得られる入射角
で入射させる入射光学系と、前記界面で全反射した光ビ
ームを反射して、第2から第(2+n)の測定ユニット
の前記誘電体ブロックに対して、順次、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入射角
で入射させる反射光学系と、前記第(2+n)の測定ユ
ニットの前記界面で全反射した光ビームの強度を測定す
る光検出手段とを備えてなることを特徴とするものであ
る。
The measuring device of the present invention comprises a light source for generating a light beam, a dielectric block transparent to the light beam, a thin film layer formed on the upper surface of the dielectric block, and A plurality of measurement units provided with a sample holding mechanism for holding a sample on the surface of the thin film layer, and the light beam to the dielectric block of the first measurement unit of the plurality of measurement units, A second to (2 + n) th measurement unit that reflects the light beam totally reflected at the incident optical system that makes the incident angle at which the total reflection condition is obtained at the interface between the dielectric block and the thin film layer, and the interface. To the dielectric block, and a reflective optical system that sequentially makes incident at an angle of incidence where total reflection conditions are obtained at the interface between the dielectric block and the thin film layer, and the interface of the (2 + n) th measurement unit. And it is characterized in by comprising a light detection means for measuring the intensity of the light beam totally reflected.

【0018】すなわち、本発明の測定装置は、1つの光
検出手段において、光ビームに対して直列的に並べられ
た複数の測定ユニットにおける全反射光の状態が反映さ
れた光ビームを検出することを特徴とするものである。
That is, in the measuring apparatus of the present invention, one light detecting means detects the light beam in which the state of the totally reflected light in the plurality of measuring units arranged in series with respect to the light beam is reflected. It is characterized by.

【0019】なお、光検出手段を複数備え、各光検出手
段毎に複数の測定ユニットにおける全反射光の状態が反
映された光ビームを検出するようにしてもよい。
A plurality of light detecting means may be provided, and a light beam reflecting the state of the total reflected light in the plurality of measuring units may be detected for each light detecting means.

【0020】ここで、nは自然数(0,1,2,・・
・)である。
Here, n is a natural number (0, 1, 2, ...
・)

【0021】上記測定装置は、上記薄膜層を、金属膜か
らなるものとし、前述の表面プラズモン共鳴による効果
を利用して測定を行なうように構成されたものとしても
よい。
The measuring apparatus may be configured such that the thin film layer is made of a metal film and the measurement is performed by utilizing the effect of the surface plasmon resonance described above.

【0022】また、上記測定装置は、上記薄膜層を、誘
電体ブロックの前記上面に形成されたクラッド層と該ク
ラッド層上に形成された光導波層からなるものとし、該
光導波層における導波モードの励起による効果を利用し
て測定を行なうように構成されたものとしてもよい。
In the measuring device, the thin film layer is composed of a clad layer formed on the upper surface of the dielectric block and an optical waveguide layer formed on the clad layer. The measurement may be performed by utilizing the effect of the excitation of the wave mode.

【0023】またさらに、本発明による測定装置におい
ては、光検出手段により前記界面で全反射した光ビーム
の強度を測定して試料の分析を行うには種々の方法があ
り、例えば、光ビームを前記界面で全反射条件が得られ
る種々の入射角で入射させ、各入射角に対応した位置毎
に前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、全
反射減衰により発生した暗線の位置(角度)を検出する
ことにより試料分析を行ってもよいし、D.V.Noort,K.jo
hansen,C.-F.Mandenius, Porous Gold in Surface Plas
mon Resonance Measurement, EUROSENSORS XIII, 1999,
pp.585-588 に記載されているように、複数の波長の光
ビームを前記界面で全反射条件が得られる入射角で入射
させ、各波長毎に前記界面で全反射した光ビームの強度
を測定して、各波長毎の全反射減衰の程度を検出するこ
とにより試料分析を行ってもよい。
Furthermore, in the measuring device according to the present invention, there are various methods for analyzing the sample by measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface by the light detecting means. The incident light is made incident at various incident angles where total reflection conditions are obtained at the interface, the intensity of the light beam totally reflected at the interface is measured at each position corresponding to each incident angle, and the position of the dark line generated by the attenuated total reflection is measured. Sample analysis may be carried out by detecting (angle), DVNoort, K.jo
hansen, C.-F.Mandenius, Porous Gold in Surface Plas
mon Resonance Measurement, EUROSENSORS XIII, 1999,
As described in pp.585-588, the light beams of multiple wavelengths are made incident at the incident angle at which the total reflection condition is obtained at the interface, and the intensity of the light beam totally reflected at the interface for each wavelength is measured. The sample analysis may be performed by measuring and detecting the degree of attenuation of total reflection for each wavelength.

【0024】また、P.I.Nikitin,A.N.Grigorenko,A.A.B
eloglazov,M.V.Valeiko,A.I.Savchuk,O.A.Savchuk, Sur
face Plasmon Resonance Interferometry for Micro-Ar
rayBiosensing, EUROSENSORS XIII, 1999, pp.235-238
に記載されているように、光ビームを前記界面で全反射
条件が得られる入射角で入射させるとともに、この光ビ
ームの一部を、この光ビームが前記界面に入射する前に
分割し、この分割した光ビームを、前記界面で全反射し
た光ビームと干渉させて、その干渉後の光ビームの強度
を測定することにより試料分析を行ってもよい。
Also, PINikitin, ANGrigorenko, AAB
eloglazov, MVValeiko, AISavchuk, OASavchuk, Sur
face Plasmon Resonance Interferometry for Micro-Ar
rayBiosensing, EUROSENSORS XIII, 1999, pp.235-238
The light beam is incident at an angle of incidence such that total internal reflection conditions are obtained at the interface, and a portion of the light beam is split before the light beam enters the interface; The sample analysis may be performed by causing the divided light beam to interfere with the light beam totally reflected at the interface and measuring the intensity of the light beam after the interference.

【0025】光ビームを前記界面で全反射条件が得られ
る種々の入射角で入射させ、全反射減衰により発生した
暗線の位置(角度)を検出する測定装置の場合、前記反
射光学系は、反射機能と光収束機能を備えた1つもしく
は複数の光学素子により構成することができる。具体的
にはそれぞれ光収束機能、反射機能を有する、凹面とミ
ラーを備えてなるものであってもよいし、反射素子とし
てミラーを、光収束素子として凸レンズを備えてなるも
のであってもよい。光収束機能を有する凹面と反射機能
を有するミラーを備えてなるものとしては、両機能を同
時に有する凹面ミラーを備えた構成であってもよいし、
また、反射機能を有する反射素子としてミラーを備え、
測定ユニットの界面を凹面とすることにより該界面に光
収束機能を備えてなる構成としてもよい。なお、反射光
学系は、測定ユニットの一部に設けてもよいし、測定ユ
ニットとは別個に設けてもよい。
In the case of a measuring device which detects the position (angle) of a dark line generated by attenuation of total reflection by injecting a light beam at various incident angles at which total reflection conditions are obtained, the reflection optical system is It can be configured by one or a plurality of optical elements having a function and a light converging function. Specifically, it may be provided with a concave surface and a mirror each having a light converging function and a reflecting function, or may be provided with a mirror as a reflecting element and a convex lens as a light converging element. . The concave surface having a light converging function and the mirror having a reflecting function may be configured to include a concave mirror having both functions at the same time.
Further, a mirror is provided as a reflective element having a reflective function,
The interface of the measurement unit may be concave so that the interface has a light converging function. The reflective optical system may be provided in a part of the measurement unit or may be provided separately from the measurement unit.

【0026】また、光ビームを一定の入射角で入射さ
せ、光ビームの波長もしくは位相を利用した測定装置の
場合、前記反射光学系は、反射素子のみで構成すること
ができ、光収束機能は必ずしも必要でない。この場合
も、反射光学系は、測定ユニットの一部に設けてもよい
し、測定ユニットとは別個に設けてもよい。
Further, in the case of a measuring device in which a light beam is made incident at a constant incident angle and the wavelength or phase of the light beam is used, the reflection optical system can be constituted by only a reflection element, and the light converging function is not provided. Not necessarily required. Also in this case, the reflection optical system may be provided in a part of the measurement unit or may be provided separately from the measurement unit.

【0027】また、誘電体ブロックは、前記光ビームの
入射面および出射面と、前記薄膜層が形成される面とを
全て有する1つのブロックとして形成されたものであっ
てもよいし、前記光ビームの入射面および出射面を有す
る部分と、前記薄膜層が形成される面を有する部分の2
つが、屈折率マッチング手段を介して接合されてなるも
のであってもよい。
Further, the dielectric block may be formed as one block having all of the incident surface and the exit surface of the light beam, and the surface on which the thin film layer is formed, or the light block. A portion having a beam incident surface and a beam emitting surface, and a portion having a surface on which the thin film layer is formed.
One of them may be joined via a refractive index matching means.

【0028】複数の測定ユニットは、1次元配列、2次
元配列、3次元配列のいかなる配列であってもよく、反
射光学系を該配列に応じた構成とすればよい。
The plurality of measuring units may be any one of a one-dimensional array, a two-dimensional array, and a three-dimensional array, and the reflection optical system may have a structure corresponding to the array.

【0029】複数の測定ユニットは、1個ずつ個別に形
成されたものであってもよいし、1次元もしくは二次元
に配列され一体的に形成されていてもよい。また、測定
ユニットが、薄膜層の表面上に試料を連続的に供給する
と共に、この供給された試料を連続的に排出する試料給
排手段を備えていてもよい。
The plurality of measuring units may be individually formed one by one, or may be one-dimensionally or two-dimensionally arranged and integrally formed. Further, the measurement unit may be provided with a sample supplying / discharging means for continuously supplying the sample onto the surface of the thin film layer and continuously discharging the supplied sample.

【0030】光検出手段により反射光の強度測定を行
い、反射光の状態を確認する。時間に伴い反射光の状態
の変化により、測定対象となった複数の測定ユニット中
におけるヒットの有無を得る。測定対象となった複数の
測定ユニットのいずれかがヒットした可能性が確認され
た場合、いずれの測定ユニットの検体がヒットしたかに
ついては、個々の測定ユニットの界面へ光ビームを入射
させ該界面からの反射光を測定する測定精度の高い従来
の測定装置を用いて測定を行うことにより特定すればよ
い。なお、本発明の測定装置が、従来の測定装置の機能
を有するものであってもよい。
The intensity of the reflected light is measured by the light detecting means to confirm the state of the reflected light. The presence or absence of a hit in the plurality of measurement units that are the measurement targets is obtained by the change in the state of the reflected light with time. If it is confirmed that one of the multiple measurement units that was the target of measurement has hit, the light of the light beam is incident on the interface of each measurement unit to determine which sample of which measurement unit has hit. It may be specified by performing measurement using a conventional measuring device having a high measurement accuracy for measuring the reflected light from. The measuring device of the present invention may have the function of a conventional measuring device.

【0031】なお、特に、本発明の測定装置が、全反射
減衰が生じる入射角度に基づいた測定を行う測定装置で
ある場合には、前記複数の測定ユニットの薄膜層の厚み
をそれぞれ異なるものとする、誘電体ブロックの屈折率
を異なるものとする、各測定ユニットに分注するバッフ
ァーの屈折率を異なるものとする、あるいは、前記反射
光学系の、測定ユニット数に応じて配される複数の反射
素子の角度をそれぞれ異なるものとする等により、複数
の測定ユニットによって生じる暗線が分離して現れるよ
うにしてもよい。
In particular, when the measuring device of the present invention is a measuring device which performs measurement based on the incident angle at which attenuation of total reflection occurs, it is assumed that the thin film layers of the plurality of measuring units have different thicknesses. , The refractive index of the dielectric block is different, the refractive index of the buffer dispensed to each measurement unit is different, or a plurality of the reflection optical system, which is arranged according to the number of measurement units. The dark lines generated by the plurality of measurement units may be separated so that the reflection elements have different angles.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明の測定装置は、反射光学系を備え
たことにより、複数の測定ユニットを1本の光ビームに
対して直列的に配置し、該複数の測定ユニットの界面で
入射および反射を繰り返してきた光ビームの強度を光検
出手段により測定するので、1つの光検出手段で複数の
測定ユニットにおける全反射光の状態を検出することが
できる。したがって、従来の測定装置と比較してスルー
プットを向上させることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION The measuring apparatus of the present invention is provided with the reflection optical system, so that a plurality of measuring units are arranged in series with respect to one light beam, and the incidence and incidence are performed at the interfaces of the plurality of measuring units. Since the intensity of the light beam that has been repeatedly reflected is measured by the light detecting means, it is possible to detect the state of the totally reflected light in the plurality of measuring units with one light detecting means. Therefore, the throughput can be improved as compared with the conventional measuring device.

【0033】例えば、N個の光検出手段を備えた測定装
置の場合、従来はN個の測定ユニットのみ同時に測定す
るものであったが、本発明のように、1本の光ビームに
対して複数の測定ユニットを直列に配置することによ
り、1つの光検出手段につきM個の測定ユニットを経た
光ビームを受光するようにしたとすると、同時にN×M
個の被検体についての測定を行うことができ、従来のM
倍の速度で被検体の測定を行うことができる。これは例
えば、数万個単位の被検体について特定のセンシング物
質との結合の有無を測定するスクリーニングのような場
合には、時間短縮の効果が顕著である。
For example, in the case of a measuring device equipped with N light detecting means, conventionally, only N measuring units were measured at the same time, but as in the present invention, one light beam is measured. If a plurality of measuring units are arranged in series so that the light beam passing through the M measuring units is received by one light detecting means, N × M at the same time.
It is possible to perform measurements on individual specimens, and
The object can be measured at double speed. For example, in the case of screening for measuring the presence or absence of binding with a specific sensing substance for tens of thousands of analytes, the effect of shortening the time is remarkable.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。本発明の実施の形態の全反射光を
利用したセンサーは、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
スクリーニングを行うための装置であり、高速簡易スク
リーニングに用いられるものであり、複数の誘電体ブロ
ックに光ビームを並列的に入射させ、さらに直列的に並
べられた複数の測定ユニットへの入反射を経た光ビーム
の強度を光検出手段により測定して、複数の測定ユニッ
トの全反射減衰の状態を同時に検出する表面プラズモン
共鳴を利用した表面プラズモンセンサーである。図1は
本発明の第1の実施の形態の表面プラズモンセンサーの
概略構成を示す平面図であり、図2はこの表面プラズモ
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 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The sensor utilizing total internal reflection light of the embodiment of the present invention is a device for performing random screening to find a specific substance that binds to a desired sensing substance in the field of drug discovery research, and is used for high-speed simple screening. The light beams are made to enter the plurality of dielectric blocks in parallel, and the intensities of the light beams that have undergone the reflection and reflection to the plurality of measurement units arranged in series are measured by the light detection means, Is a surface plasmon sensor that uses surface plasmon resonance to simultaneously detect the attenuated total reflection state of the measurement unit. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a surface plasmon sensor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a side surface shape of this surface plasmon sensor.

【0035】本表面プラズモンセンサー1においては、
試料15を保持する複数のウェル(液溜め)51を有する測
定用プレート50が備えられており、複数の試料15につい
ての測定を短時間で効率よく行うことができる。該測定
用プレート50は、例えば透明樹脂等からなり、図3に拡
大して示す通り、上面に円錐の一部を切り取った形状の
複数のウェル51が設けられ、ウェル51の底面上に、金属
膜12およびセンシング物質14がこの順に固定されてい
る。また上記ウェル51の各々の下方に突出した誘電体ブ
ロック部52が形成され、この誘電体ブロック部52と上記
金属膜12との界面に測定用光ビーム30が入射されるよう
になっている。すなわち、1つのウェル51、ウェル底面
の金属膜12および誘電体ブロック52により1つの測定ユ
ニットが構成されており、測定用プレート50は、複数の
測定ユニットが2次元的に配列されてなる集合体とみな
すことができる。上記ウェル51は、図2に示されるよう
に横方向(矢印P方向)、縦方向(矢印Q方向)にそれ
ぞれ複数並べて形成されており、この測定用プレート50
は、測定ユニット支持台60上にセットされた状態で測定
に供される。
In this surface plasmon sensor 1,
A measurement plate 50 having a plurality of wells (liquid reservoirs) 51 holding the sample 15 is provided, and the measurement of the plurality of samples 15 can be performed efficiently in a short time. The measuring plate 50 is made of, for example, a transparent resin, and has a plurality of wells 51 each having a shape obtained by cutting out a part of a cone on the upper surface as shown in an enlarged view in FIG. The membrane 12 and the sensing substance 14 are fixed in this order. Further, a dielectric block portion 52 protruding downward from each of the wells 51 is formed, and the measuring light beam 30 is made incident on the interface between the dielectric block portion 52 and the metal film 12. That is, one well 51, the metal film 12 on the bottom of the well and the dielectric block 52 constitute one measurement unit, and the measurement plate 50 is an assembly in which a plurality of measurement units are two-dimensionally arranged. Can be regarded as As shown in FIG. 2, the wells 51 are formed side by side in the horizontal direction (arrow P direction) and the vertical direction (arrow Q direction).
Is provided for measurement while being set on the measurement unit support base 60.

【0036】本表面プラズモンセンサーは光ビーム30を
出射するレーザ光源10と、該光源10から出射された光ビ
ーム30をプレート50において矢印Q方向1列目(以後、
単にQ1列という)の矢印P方向に並んだ複数(本例で
は5個)のウェル51の底面に、並列的に入射させる入射
光学系20と、該Q1列のウェル51の界面で反射した光ビ
ーム30を、それぞれ同一行の矢印Q方向2列目(以後、
Q2列という)のウェル51に入射させ、さらに該Q2列のウ
ェル51の界面で反射した光ビーム30を、矢印Q方向3列
目(以後、Q3列という)のウェル51に入射させる反射光
学系35と、Q3列のウェル51の界面で反射した光ビーム30
をそれぞれ受光する矢印P方向のウェル数と同数の5個
の光検出手段27a〜eを備えてなる。
This surface plasmon sensor includes a laser light source 10 for emitting a light beam 30 and a light beam 30 emitted from the light source 10 on a plate 50 in the first row in the direction of arrow Q (hereinafter
The light reflected by the interface between the incident optical system 20 that makes parallel incidence on the bottom surface of a plurality (five in this example) of wells 51 arranged in the direction of arrow P in the Q1 column and the wells 51 in the Q1 column. Beam 30 in the second row in the direction of arrow Q in the same row (hereinafter,
A reflection optical system that makes the light beam 30 incident on the well 51 of the Q2 row) and further reflected on the interface of the well 51 of the Q2 row enters the well 51 of the third row (hereinafter referred to as the Q3 row) in the arrow Q direction. 35 and the light beam 30 reflected at the interface of wells 51 in Q3 row
The number of wells in the direction of arrow P is the same as that of the five light detecting means 27a to 27e.

【0037】入射光学系20は、レーザ光源10から発散光
状態で発せられた光ビーム30を平行光とするコリメータ
レンズ21、光ビーム30を分岐するハーフミラー22a〜d
およびミラー23、分岐された光ビーム30を図2で示され
る面内のみで径を拡大するシリンドリカルビームエキス
パンダ24a〜e、光ビーム30を反射するミラー25a〜
e、該ミラー25a〜eで反射された光ビーム30を、図2
に示される面内のみで集光するシリンドリカルレンズ26
a〜eとを備えてなる。
The incident optical system 20 includes a collimator lens 21 for collimating a light beam 30 emitted from the laser light source 10 in a divergent light state, and half mirrors 22a to 22d for branching the light beam 30.
And a mirror 23, a cylindrical beam expander 24a-e for expanding the diameter of the branched light beam 30 only in the plane shown in FIG. 2, and a mirror 25a-for reflecting the light beam 30.
e, the light beam 30 reflected by the mirrors 25a-e is shown in FIG.
Cylindrical lens 26 that collects light only in the plane shown in
a to e.

【0038】反射光学系35は、測定用プレート50を支持
する測定ユニット支持台60の一部に固設された凹面鏡3
1、32からなるものであり、図3に示すように、Q1列の
ウェル51の界面で反射した光ビーム30を、凹面鏡31によ
り反射し、Q2列のウェル51の界面でQ1列のウェル51の界
面での入射と略同一の入射角度範囲で入射するように収
束させ、さらに、Q2列のウェル51の界面で反射した光ビ
ーム30を、凹面鏡32により反射して同様にQ3列のウェル
51の界面に入射させるものである。この反射光学系35に
より、Q方向に並んだ3つのウェル51は、光ビーム30に
対して直列な関係となっている。
The reflection optical system 35 is a concave mirror 3 fixed to a part of a measurement unit support base 60 that supports the measurement plate 50.
As shown in FIG. 3, the light beam 30 reflected at the interface of the well 51 in the Q1 row is reflected by the concave mirror 31, and is reflected at the interface of the well 51 in the Q2 row as shown in FIG. The light beam 30 reflected by the interface of the well 51 in the Q2 row is reflected by the concave mirror 32 and is similarly converged so as to be incident within the same incident angle range as that of the well in the Q3 row.
It is incident on the interface of 51. Due to the reflective optical system 35, the three wells 51 arranged in the Q direction are in series with the light beam 30.

【0039】光検出手段27a〜eの各々は、多数の受光
素子が1列に配されてなるラインセンサーから構成され
ており、受光素子の並び方向が図2中の矢印X方向とな
るように配されている。
Each of the light detecting means 27a to 27e is composed of a line sensor in which a large number of light receiving elements are arranged in one line, and the light receiving elements are arranged in the direction of arrow X in FIG. It is distributed.

【0040】1つのレーザ光源20から発散光状態で発せ
られた光ビーム30はコリメーターレンズ21で平行光とさ
れた後、ハーフミラー22a〜dとミラー23とによって5
本に分岐され、分岐された5本の光ビーム30が各々ウェ
ル51の底面、つまり誘電体ブロック部52と金属膜12との
界面に入射する。
A light beam 30 emitted from one laser light source 20 in a divergent state is collimated by a collimator lens 21 and then converted into a parallel beam by a half mirror 22a to 22d and a mirror 23.
The five branched light beams 30 are incident on the bottom surface of the well 51, that is, the interface between the dielectric block portion 52 and the metal film 12.

【0041】このとき、分岐された各光ビーム30は、そ
れぞれシリンドリカルビームエキスパンダ24a〜eによ
り図2に示される面内のみで径が拡大され、それぞれミ
ラー25a〜eで反射して進行方向を変えた後、それぞれ
シリンドリカルレンズ26a〜eにより図2に示される面
内のみで集光される。それにより各光ビーム30は、それ
ぞれ誘電体ブロック部52と金属膜12との界面に対して、
種々の入射角成分を持った状態で入射する。なおレーザ
光源20は、直線偏光である光ビーム30がp偏光状態で上
記界面に入射するようになる向きに配設されている。そ
の他、光ビーム30を界面に対してp偏光で入射させるに
は波長板で光ビーム30の偏光の向きを制御するようにし
てもよい。
At this time, each of the branched light beams 30 is expanded in diameter only in the plane shown in FIG. 2 by the cylindrical beam expanders 24a to 24e, and is reflected by the mirrors 25a to 25e to change the traveling direction. After changing, the light is condensed only in the plane shown in FIG. 2 by the cylindrical lenses 26a to 26e. Thereby, each light beam 30 is applied to the interface between the dielectric block portion 52 and the metal film 12,
It is incident with various incident angle components. The laser light source 20 is arranged so that the linearly polarized light beam 30 enters the interface in the p-polarized state. In addition, in order to make the light beam 30 incident on the interface as p-polarized light, the polarization direction of the light beam 30 may be controlled by a wave plate.

【0042】光ビーム30は、上述のように集光されるの
で、界面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。そのため、界面で全反射した反射光ビーム
30には、種々の反射角で全反射された成分が含まれるこ
とになる。なお、上記入射光学系20は、光ビーム30を界
面上に点状に集光させずにデフォーカス状態で入射させ
るように構成してもよい。そのようにすれば、界面上の
より広い領域において光ビーム30が全反射されるので、
全反射減衰の状態の検出誤差が平均化されて全反射解消
角の測定精度を高めることができる。
Since the light beam 30 is condensed as described above, it will contain components that are incident on the interface 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 reflected light beam totally reflected at the interface
30 will include components that are totally reflected at various reflection angles. The incident optical system 20 may be configured so that the light beam 30 is incident on the interface in a defocused state without being condensed in a point shape. By doing so, the light beam 30 is totally reflected in a wider area on the interface,
The detection error of the attenuated total reflection state is averaged, and the measurement accuracy of the total reflection elimination angle can be improved.

【0043】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。
The sample analysis by the surface plasmon sensor having the above structure will be described below.

【0044】図2に示す通り、レーザ光源10から射出さ
れた光ビーム30は、入射光学系20を通して、Q1列のウェ
ル51の誘電体ブロック52と金属膜12との界面上に収束さ
れる。界面上に収束され、この界面で全反射された反射
光ビーム30は、次のQ2列のウェル51の界面に入射され、
該界面で反射され、さらに次のQ3列のウェル51の界面に
入射され反射される。Q3列のウェル51の界面で反射され
た反射光ビームが光検出手段27a〜eによって検出され
る。光検出手段27a〜eは、複数の受光素子であるフォ
トダイオードが1列に並設されてなるフォトダイオード
アレイである。したがって、上記界面において種々の反
射角で全反射された反射光ビーム30の各成分を、それぞ
れ異なるフォトダイオードが受光することになる。そし
て、受光手段27a〜eは、各フォトダイオードによって
検出された上記反射光ビーム30の強度分布を示す信号を
出力する。
As shown in FIG. 2, the light beam 30 emitted from the laser light source 10 is focused on the interface between the dielectric block 52 of the well 51 in the Q1 column and the metal film 12 through the incident optical system 20. The reflected light beam 30 that is converged on the interface and totally reflected at this interface is incident on the interface of the well 51 of the next Q2 row,
The light is reflected at the interface, and then is incident on the interface of the well 51 in the next Q3 row and reflected. The reflected light beam reflected by the interface of the wells 51 in the Q3 row is detected by the light detecting means 27a to 27e. The light detecting means 27a to 27e are photodiode arrays in which photodiodes, which are a plurality of light receiving elements, are arranged in a line. Therefore, different photodiodes receive the respective components of the reflected light beam 30 that are totally reflected at various reflection angles at the interface. Then, the light receiving means 27a to 27e output a signal indicating the intensity distribution of the reflected light beam 30 detected by each photodiode.

【0045】界面に特定入射角θSPで入射した上記光
ビーム30の成分は、金属膜12と液体試料15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
光強度が鋭く低下する。つまり上記特定入射角θSP
全反射解消角であり、この角度θSPにおいて反射光強
度は極小値を示す。この反射光強度が低下する領域は、
反射光ビーム30中の暗線として観察される。ウェル底面
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
変化すると、それに応じて光強度極小領域(暗線位置)
が左右方向に変動する。
The component of the light beam 30 incident on the interface at the specific incident angle θ SP excites surface plasmons at the interface between the metal film 12 and the liquid sample 15, so that the reflected light intensity sharply decreases for this light. . That is, the specific incident angle θ SP is a total reflection elimination angle, and the reflected light intensity shows a minimum value at this angle θ SP . The area where the reflected light intensity decreases is
Observed as a dark line in the reflected light beam 30. When the dielectric constant of the substance in contact with the metal film 12 on the bottom surface of the well, that is, the refractive index changes, the light intensity minimum region (dark line position) correspondingly changes.
Fluctuates horizontally.

【0046】本実施形態の場合、光ビーム30は、3つの
ウェル51の界面での入反射を繰返しているため、各界面
においてそれぞれ反射光に暗線が生じるはずであるが、
ここでは光ビームを各界面に同一入射角度範囲で入射さ
せているため、試料滴下前には暗線位置は略一致してお
り、光ビーム30の界面への入射角θと光検出手段で受光
した光ビームの光強度Iとの関係は、図4(a)に示す
ように、θ0のみに極小値を有するプロファイルを示し
す。試料液を滴下後、光ビームのプロファイルをモニタ
し、暗線の変化を観察する。所定時間経過後、例えば図
4(b)に示すように、極小値がθとθに分離して
現れた場合、すなわち一致していた暗線位置にずれを生
じたことを意味し、3つのウェルのうちいずれかのウェ
ル中の検体がセンシング物質14と結合した(ヒットし
た)と判断される。一方、暗線が分離することなく特異
な変化をするものがなければいずれのウェル中の検体も
ヒットしていないと判断される。したがって、いずれも
ヒットしていないと判断されたウェルのグループについ
ては従来の3倍の速度のスループットで処理を行うこと
ができる。結合が生じたもの、すなわちヒットがあった
ウェルのグループについては各ウェル毎に従来の装置を
用いて暗線位置の変化測定を行うことにより、いずれの
ウェルにおいてヒットがあったかを特定する。前述の通
り、創薬研究の分野におけるスクリーニングは、ヒット
数が0.01%〜0.1%であることから、本実施形態
のように、複数のウェルを光ビームに対して直列配置し
同時に測定することにより、精度よく測定すべきウェル
数を大幅に減少させることができるため、結果としてス
ループットを向上し高速化を図ることができる。
In the case of this embodiment, since the light beam 30 repeats the incident reflection at the interfaces of the three wells 51, dark lines should be generated in the reflected lights at the respective interfaces.
Here, since the light beam is incident on each interface in the same incident angle range, the dark line positions are substantially the same before the sample is dropped, and the incident angle θ of the light beam 30 on the interface and the light detection means receive the light beam. The relationship with the light intensity I of the light beam shows a profile having a minimum value only in θ 0 , as shown in FIG. After dropping the sample solution, the profile of the light beam is monitored and changes in the dark line are observed. After a lapse of a predetermined time, for example, as shown in FIG. 4B, when the minimal value appears separately in θ 1 and θ 2 , it means that the coincident dark line position is displaced. It is judged that the sample in any one of the two wells has bound (hit) to the sensing substance 14. On the other hand, it is judged that the sample in any of the wells has not been hit unless there is a dark line that does not cause a specific change without separation. Therefore, the group of wells judged to have no hit can be processed at a throughput three times faster than the conventional one. For the group of wells in which binding has occurred, that is, the group of hits, the change in the dark line position is measured using a conventional device for each well to identify in which well the hit has occurred. As described above, in the screening in the field of drug discovery research, since the number of hits is 0.01% to 0.1%, a plurality of wells are arranged in series with the light beam at the same time as in the present embodiment. By performing the measurement, the number of wells to be accurately measured can be significantly reduced, and as a result, the throughput can be improved and the speed can be increased.

【0047】なお、上述の表面プラズモンセンサーにお
いて、測定ユニットの一部の構成を変更することにより
漏洩モードセンサーとすることができる。以下、図面を
用いて本発明の測定装置を漏洩モードセンサーとした場
合の実施形態について説明する。
In the above surface plasmon sensor, a leak mode sensor can be obtained by changing a part of the structure of the measuring unit. Hereinafter, an embodiment in which the leaky mode sensor is used as the measuring apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0048】図5は、漏洩モードセンサーの測定ユニッ
トの一例を示す図である。なおこの図5において、図3
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。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a measuring unit of the leak mode sensor. 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.

【0049】漏洩モードセンサーは測定ユニットとし
て、上記と同様の複数のウェル51を備えた測定用プレー
ト50’を備えている。ただし、図5に示すようにウェル
51の底面に金属膜にかえて、クラッド層40が形成され、
さらにその上には光導波層41が形成されてなる。それ以
外の構成は上述の表面プラズモンセンサーと同一であ
る。
The leaky mode sensor has, as a measuring unit, a measuring plate 50 'having a plurality of wells 51 similar to the above. However, as shown in FIG.
A clad layer 40 is formed on the bottom surface of 51 instead of the metal film,
Further, an optical waveguide layer 41 is formed on it. The other structure is the same as that of the surface plasmon sensor described above.

【0050】測定用プレート50’は、例えば合成樹脂や
BK7等の光学ガラスを用いて形成されている。一方ク
ラッド層40は、該プレート50’よりも低屈折率の誘電体
や、金等の金属を用いて薄膜状に形成されている。また
光導波層41は、クラッド層40よりも高屈折率の誘電体、
例えばPMMAを用いてこれも薄膜状に形成されてい
る。クラッド層40の膜厚は、例えば金薄膜から形成する
場合で36.5nm、光導波層41の膜厚は、例えばPM
MAから形成する場合で700nm程度とされる。
The measuring plate 50 'is made of, for example, synthetic resin or optical glass such as BK7. On the other hand, the clad layer 40 is formed in a thin film shape using a dielectric material having a lower refractive index than the plate 50 ′ or a metal such as gold. The optical waveguide layer 41 is a dielectric material having a higher refractive index than the cladding layer 40,
For example, PMMA is also used to form a thin film. The clad layer 40 has a film thickness of 36.5 nm when it is formed of a gold thin film, and the optical waveguide layer 41 has a film thickness of, for example, PM.
When formed from MA, the thickness is about 700 nm.

【0051】上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、
レーザ光源10から射出された光ビーム30を誘電体ブロッ
ク部52を通してクラッド層40に対して全反射角以上の入
射角で入射させると、該光ビーム30の多くの成分が誘電
体ブロック部52とクラッド層40との界面で全反射する
が、クラッド層40を透過して光導波層41に特定入射角で
入射した特定波数の光は、該光導波層41を導波モードで
伝搬されるようになる。こうして導波モードが励起され
ると、特定入射角で入射した入射光のほとんどが光導波
層41に取り込まれるので、上記界面に特定入射角で入射
し、全反射された光の強度が鋭く低下する全反射減衰が
生じる。光導波層41における導波光の波数は、該光導波
層41上の液体試料15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である全反射解消角の変動を
知ることによって、特定物質の有無を得ることができ
る。
In the leaky mode sensor having the above structure,
When the light beam 30 emitted from the laser light source 10 is made incident on the cladding layer 40 through the dielectric block portion 52 at an incident angle of not less than the total reflection angle, many components of the light beam 30 are generated by the dielectric block portion 52. Light having a specific wave number that is totally reflected at the interface with the cladding layer 40 but is transmitted through the cladding layer 40 and incident on the optical waveguide layer 41 at a specific incident angle is propagated through the optical waveguide layer 41 in a guided mode. become. When the guided mode is excited in this way, most of the incident light that has entered at the specific incident angle is taken into the optical waveguide layer 41, so that the intensity of the light that is incident on the interface at the specific incident angle and totally reflected is sharply reduced. Attenuation of total reflection occurs. Since the wave number of the guided light in the optical waveguide layer 41 depends on the refractive index of the liquid sample 15 on the optical waveguide layer 41, it is possible to know the change in the total reflection elimination angle, which is the specific incident angle where attenuation of total reflection occurs. The presence or absence of a specific substance can be obtained.

【0052】漏洩モードセンサーにおいても測定ユニッ
ト支持台60に反射光学系35を備えており、複数のウェル
51の界面に順次入射させ、該界面で反射した光ビーム30
の強度を測定することにより、直列に配置した複数のウ
ェル51におけるヒットの有無を得ることができるため、
スループットの向上を図ることができる。
Also in the leak mode sensor, the measurement unit support 60 is provided with the reflection optical system 35, and a plurality of wells are provided.
The light beam 30 which is sequentially incident on the interface of 51 and is reflected by the interface
By measuring the intensity of, it is possible to obtain the presence or absence of hits in the plurality of wells 51 arranged in series,
Throughput can be improved.

【0053】上記実施形態においては、反射光学系が測
定ユニット支持台に設けられた形態としたが、図6に測
定ユニットおよび反射光学系の断面図を示すように、測
定ユニットの集合体である測定用プレートと反射光学系
が一体的に構成されていてもよい。図6に示す測定用プ
レート70は、図1で示した測定用プレート50と同様に矢
印P方向およびQ方向に2次元的に配列された複数のウ
ェル71を備えている。一方、個々のウェル毎に誘電体ブ
ロック部が突出するように形成されているのではなく、
矢印Q方向に並んだウェルの下部に該Q方向に延びて形
成された誘電体ブロック部72を備えている。なお、誘電
体ブロック部72の底面の一部が凹面73、74とされるとと
もに、該凹面73、74が鏡面とされて光収束機能と反射機
能とを備えた凹面ミラーとして機能する反射光学系75を
構成している。
In the above embodiment, the reflection optical system is provided on the measurement unit support, but as shown in the sectional view of the measurement unit and the reflection optical system in FIG. The measurement plate and the reflection optical system may be integrally configured. The measurement plate 70 shown in FIG. 6 is provided with a plurality of wells 71 that are two-dimensionally arranged in the arrow P and Q directions, like the measurement plate 50 shown in FIG. On the other hand, the dielectric block portion is not formed to project for each individual well,
A dielectric block portion 72 formed in the lower part of the wells aligned in the arrow Q direction and extending in the Q direction is provided. A part of the bottom surface of the dielectric block portion 72 is concave surfaces 73 and 74, and the concave surfaces 73 and 74 are mirror surfaces, and the reflection optical system functions as a concave mirror having a light converging function and a reflecting function. Make up 75.

【0054】誘電体ブロック部72の一面72aから光ビー
ム30がQ1列のウェル71の界面に向けて入射され、該界面
で反射した光ビーム30が誘電体ブロック部72の一部に形
成された凹面73で反射され、Q2列のウェル71の界面に対
して該界面で収束するように入射され、さらに該界面で
反射された光ビーム30が凹面74で反射されてQ3列のウェ
ル71の界面に対して該界面で収束するように入射され
る。該Q3列のウェル71の界面で反射された光ビーム30は
誘電体ブロック部72の他面72bから出射され、光検出手
段で受光される。
The light beam 30 is incident from one surface 72a of the dielectric block portion 72 toward the interface of the well 71 in the Q1 row, and the light beam 30 reflected at the interface is formed on a part of the dielectric block portion 72. The light beam 30 reflected by the concave surface 73 is incident so as to converge on the interface of the well 71 in the Q2 row, and the light beam 30 reflected by the interface is further reflected by the concave surface 74 to form the interface of the well 71 in the Q3 row. Is incident so as to converge on the interface. The light beam 30 reflected at the interface of the wells 71 in the Q3 row is emitted from the other surface 72b of the dielectric block portion 72 and is received by the light detecting means.

【0055】図7は、さらに別の測定ユニットおよび反
射光学系の断面図を示す。図7に示す測定ユニットの集
合体である測定用プレート80は、図6で示した測定用プ
レート50と同様に矢印P方向およびQ方向に2次元的に
配列された複数のウェル81を備え、矢印Q方向に並んだ
ウェルの下部に該Q方向に延びて形成された誘電体ブロ
ック部82を備えている。ただし、誘電体ブロック部82の
底面は平面でありそのの一部に鏡面84が設けられてい
る。また、本測定用プレート80は、ウェル81の底面81a
が凹面とされており、すなわち誘電体ブロックと金属膜
12との界面が凹面であり、該凹面81aと前記鏡面82とに
より光収束機能と反射機能とを備えた凹面とミラーから
なる反射光学系が構成されている。なお、この凹面状の
界面へ光ビームを入射させる際には、界面上で点状に集
光させるのではなく、デフォーカス状態で入射させ、該
界面での反射光が鏡面82で収束するように構成する。
FIG. 7 shows a sectional view of still another measuring unit and reflective optical system. A measurement plate 80, which is an assembly of measurement units shown in FIG. 7, is provided with a plurality of wells 81 arranged two-dimensionally in the arrow P direction and the Q direction, like the measurement plate 50 shown in FIG. A dielectric block portion 82 formed in the lower part of the wells aligned in the arrow Q direction and extending in the Q direction is provided. However, the bottom surface of the dielectric block portion 82 is a flat surface, and a mirror surface 84 is provided on a part thereof. Further, the main measurement plate 80 has a bottom surface 81a of the well 81.
Is a concave surface, that is, the dielectric block and the metal film
The interface with 12 is a concave surface, and the concave surface 81a and the mirror surface 82 constitute a reflective optical system including a concave surface having a light converging function and a reflecting function and a mirror. It should be noted that when the light beam is incident on the concave interface, the light beam is not condensed in a point shape on the interface but is incident in a defocused state so that the reflected light at the interface is converged on the mirror surface 82. To configure.

【0056】誘電体ブロック部82の一面82aから光ビー
ム30がQ1列のウェル81の界面に向けて入射され、該界面
で反射した光ビーム30が誘電体ブロック部82の底面の一
部に形成された鏡面84で反射されQ2列のウェル81の界面
に入射され、さらに該界面で反射された光ビーム30がさ
らに鏡面84で反射されてQ3列のウェル81の界面に入射さ
れる。該Q3列のウェル81の界面で反射された光ビーム30
は誘電体ブロック部82の他面82bから出射され、光検出
手段で受光される。
The light beam 30 is incident from one surface 82a of the dielectric block portion 82 toward the interface of the well 81 in the Q1 row, and the light beam 30 reflected at the interface is formed on a part of the bottom surface of the dielectric block portion 82. The light beam 30 reflected by the reflected mirror surface 84 is incident on the interface of the well 81 in the Q2 row, and the light beam 30 reflected by the interface is further reflected by the mirror surface 84 and incident on the interface of the well 81 in the Q3 row. The light beam 30 reflected at the interface of the well 81 of the Q3 row
Is emitted from the other surface 82b of the dielectric block portion 82 and is received by the light detecting means.

【0057】図6および図7の測定ユニットおよび反射
光学系の場合、光ビーム30は、各界面に対して略同一の
角度範囲で入射するため、試料液滴下前には、図4
(a)に示したように1本の暗線として観察され、その
後、時間の経過と共に、図4(b)のように暗線が分離
する等のプロファイルの変化を観察することにより、ヒ
ットの有無を得ることができる。
In the case of the measurement unit and the reflection optical system of FIGS. 6 and 7, the light beam 30 is incident on each interface in substantially the same angle range, and therefore, before the sample droplet is moved, the light beam 30 is incident on the interface of FIG.
As shown in (a), it is observed as one dark line, and then, with the passage of time, by observing a change in the profile such as the separation of the dark line as shown in FIG. Obtainable.

【0058】但し、上記の場合には、直列に並べた複数
のウェルのうちいずれのウェルがヒットしたかを特定す
ることはできず、その後、各ウェル毎の測定を行うこと
によりヒットしたウェルを特定する必要がある。
However, in the above case, it is not possible to specify which of the plurality of wells arranged in series hit, and then the hit well is determined by performing measurement for each well. Need to be identified.

【0059】図8は、さらに別の測定ユニットおよび反
射光学系の断面図を示す。図8において測定ユニットの
集合体である測定用プレート50は、図1で示した測定用
プレート50と同一のものである。一方、反射光学系95
は、測定ユニット支持台60に凹面鏡が備えられている点
では図3と同様であるが、2つの凹面鏡91、92の傾きが
互いに異なるように配置されている。
FIG. 8 shows a sectional view of still another measuring unit and reflective optical system. The measurement plate 50, which is an assembly of measurement units in FIG. 8, is the same as the measurement plate 50 shown in FIG. On the other hand, reflective optics 95
3 is similar to FIG. 3 in that the measurement unit support base 60 is provided with a concave mirror, but the two concave mirrors 91 and 92 are arranged so that the inclinations thereof are different from each other.

【0060】光ビーム30がQ1列のウェル51の界面に最大
入射角θ1で入射され、該界面で反射した光ビーム30が
凹面鏡91により反射されQ2列のウェル51の界面に該界面
で収束するように入射される。このとき、光ビーム30の
最大入射角はθ2である。さらに、Q2列のウェル51の界
面で反射された光ビーム30は、凹面鏡92で反射されQ3列
のウェル51の界面で収束するように入射される。このと
きの光ビーム30の最大入射角はθ3(θ1<θ2<θ
3)である。該Q3列のウェル51の界面で反射された光ビ
ーム30が光検出手段で受光される。このように、凹面鏡
91、92により各界面に対して少しづつ異なる角度範囲で
光ビーム30が入射されるようにしておくと、試料滴下前
の光ビームプロファイルには図9(a)に示すように、
光検出手段上の異なる位置x1、x2、x3に暗線が観
測される。試料滴下後、時間経過と共に暗線位置はずれ
るが、3本の暗線の間隔の変化によりヒットの有無を得
ることができる。例えば、試料滴下前の光ビームプロフ
ァイルが図9(a)で示されるようなものであり、試料
滴下して所定時間経過後、図9(b)に示すように、3
本の暗線の間隔が変化したとする。この場合、x2から
x2’へ移動した暗線の位置変化は他の2本の暗線の変
化より大きく、このx2(x2’)で表された暗線を発
生させたウェルの検体がヒットした可能性が大きいこと
を意味する。このようにウェル毎で発生する暗線の光検
出器上における位置がずれるようにすれば、いずれのウ
ェルがヒットしたかも同時に特定することができる。但
し、より多数のウェルを直列に配置して測定を行う場合
には、互いのウェル毎で暗線位置がずれるように設定し
ておいてもウェルと暗線位置を特定することが困難な場
合もあり、その場合には、光検出手段により検出された
光ビームプロファイルの変化により、ヒットしたものが
あると判断された場合に、個々のウェルの測定を行うこ
とができる測定装置により測定すればよい。
The light beam 30 is incident on the interface of the wells 51 in the Q1 row at the maximum incident angle θ1, and the light beam 30 reflected by the interface is reflected by the concave mirror 91 and converges on the interface of the wells 51 in the Q2 row at the interface. Is incident. At this time, the maximum incident angle of the light beam 30 is θ2. Further, the light beam 30 reflected at the interface of the wells 51 in the Q2 row is incident on the concave mirror 92 so as to be converged at the interface of the wells 51 in the Q3 row. The maximum incident angle of the light beam 30 at this time is θ3 (θ1 <θ2 <θ
3). The light beam 30 reflected by the interface of the wells 51 in the Q3 row is received by the photodetection means. Thus, a concave mirror
When the light beam 30 is made to enter the interfaces in a slightly different angle range by 91 and 92, the light beam profile before dropping the sample is as shown in FIG.
Dark lines are observed at different positions x1, x2, x3 on the light detecting means. After the dropping of the sample, the position of the dark line deviates with the lapse of time, but the presence or absence of a hit can be obtained by changing the interval between the three dark lines. For example, the light beam profile before dropping the sample is as shown in FIG. 9A, and after a predetermined time has passed after dropping the sample, as shown in FIG.
Suppose the dark line spacing in a book changes. In this case, the change in position of the dark line moved from x2 to x2 ′ is larger than the changes in the other two dark lines, and it is possible that the sample in the well that generated the dark line represented by x2 (x2 ′) hits. Means big. By thus shifting the position of the dark line generated in each well on the photodetector, it is possible to simultaneously identify which well has hit. However, when performing measurement by arranging a larger number of wells in series, it may be difficult to specify the wells and the dark line positions even if the dark line positions are set to be different for each well. In that case, when it is determined that there is a hit due to a change in the light beam profile detected by the light detecting means, the measurement may be performed by a measuring device capable of measuring each well.

【0061】図10は、さらに別の測定ユニットおよび
反射光学系の断面図を示す。図10に示す測定ユニット
100は、個々にチップ状に形成されたものである。測定
ユニットとしての測定チップ100は、例えば透明樹脂等
により形成された倒立截頭四角錐形状を有し、この測定
チップ100上部に、断面円形の検体保持穴113aが形成さ
れて試料保持部113が構成されており、検体保持穴113a
の底面に金属膜12が被着されている。また、さらに金属
膜12上にはセンシング物質14が固着されている。この測
定チップ100の試料保持部113の下部が誘電体ブロック部
111であり、その4つの側面のうちの対面する2面がそ
れぞれ光入射端面111a、光出射端面111bとされてい
る。測定チップ10は測定ユニット支持台120のP方向お
よびQ方向に2次元状の配置で複数設けられたチップ保
持孔121に1個ずつ嵌合固定されている。なお、光ビー
ム30に対して直列的に(矢印Q方向に)配置される複数
の測定チップ(ここでは3つの測定チップ)の検体保持
穴113aの底面に形成されている金属膜12の厚みt1〜
t3は互いに異なるものとされている。本実施形態の反
射光学系130は、測定チップ100の下方に配置された鏡面
131と該鏡面131上に配置された2つの凸レンズ132、133
とから構成されている。
FIG. 10 shows a sectional view of still another measuring unit and reflective optical system. Measuring unit shown in FIG.
100 is formed in the shape of an individual chip. The measurement chip 100 as a measurement unit has, for example, an inverted truncated quadrangular pyramid shape formed of a transparent resin or the like, and a sample holding hole 113a having a circular cross section is formed on the upper part of the measurement chip 100 to form a sample holding portion 113. The sample holding hole 113a is configured.
A metal film 12 is deposited on the bottom surface of the. Further, the sensing substance 14 is further fixed on the metal film 12. The lower part of the sample holding part 113 of the measuring chip 100 is the dielectric block part.
111, and two facing surfaces of the four side surfaces are a light incident end surface 111a and a light emitting end surface 111b, respectively. The measurement chips 10 are fitted and fixed one by one in a plurality of chip holding holes 121 arranged in a two-dimensional arrangement in the P direction and the Q direction of the measurement unit support base 120. The thickness t1 of the metal film 12 formed on the bottom surface of the sample holding hole 113a of the plurality of measurement chips (here, three measurement chips) arranged in series (in the direction of arrow Q) with respect to the light beam 30. ~
t3 is different from each other. The reflective optical system 130 of the present embodiment is a mirror surface arranged below the measuring chip 100.
131 and two convex lenses 132 and 133 arranged on the mirror surface 131
It consists of and.

【0062】Q1列の測定チップ100の界面に対して光ビ
ーム30が入射され、該界面で反射した光ビーム30が、鏡
面131で反射され、凸レンズ132の作用によりQ2列の測定
チップ100の界面で収束するように入射され、さらに該
界面で反射された光ビーム30が、再び鏡面131で反射さ
れ、凸レンズ133の作用によりQ3列の測定チップ100の界
面で収束するように入射される。該Q3列の測定チップ10
0の界面で反射された光ビーム30が光検出手段で受光さ
れる。光ビームの界面への入射角度と金属膜12上の物質
の屈折率との関係は金属膜12の厚み毎で異なるため、光
検出手段で受光された光ビームのプロファイルには3本
の暗線がずれて観測される。試料滴下前、および試料滴
下後の所定時間、光ビームのプロファイルをモニタし、
3本の暗線の間隔の変化等によりヒットの有無を得るこ
とができる。例えば、3本の暗線の間隔等に顕著な変化
があれば、いずれかの測定チップの検体がヒットしたと
判断される。
The light beam 30 is incident on the interface of the measurement chip 100 in the Q1 row, the light beam 30 reflected by the interface is reflected by the mirror surface 131, and the action of the convex lens 132 causes the interface of the measurement chip 100 in the Q2 row. The light beam 30 which is made to converge so as to be converged on and is further reflected on the interface is reflected on the mirror surface 131 again, and is made to be converged on the interface of the measuring chip 100 in the Q3 row by the action of the convex lens 133. The Q3 measuring chip 10
The light beam 30 reflected by the interface of 0 is received by the light detection means. Since the relationship between the incident angle of the light beam on the interface and the refractive index of the substance on the metal film 12 differs depending on the thickness of the metal film 12, three dark lines are present in the profile of the light beam received by the light detecting means. Observed with a shift. Before the sample is dropped, and for a predetermined time after the sample is dropped, the profile of the light beam is monitored,
The presence or absence of a hit can be obtained by changing the interval between the three dark lines. For example, if there is a noticeable change in the interval between the three dark lines, it is determined that the sample of any measurement chip has hit.

【0063】なお、各界面で生じる暗線の光検出手段上
での位置をずらせる方法としては、前述のように反射光
学手段の傾きを変える、金属膜の厚みをそれぞれ異なる
ものとするほか、各試料液のバッファーの屈折率を異な
るものとする、測定ユニットをチップ状のものとして構
成し、互いに異なる屈折率の誘電体ブロックを備えたも
のとする等種々の方法が考えられる。
As a method of shifting the position of the dark line generated on each interface on the light detecting means, the inclination of the reflection optical means is changed and the thickness of the metal film is changed as described above. Various methods are conceivable, such as one in which the buffers of the sample liquid have different refractive indexes, and one in which the measuring unit is configured as a chip and which is provided with dielectric blocks having different refractive indexes.

【0064】なお、上記実施形態においては、1次元に
並べられた測定ユニット(ウェル)を光ビームに対して
直列としたが、2次元、3次元的に配置された測定ユニ
ットを光ビームに対して直列とするように反射光学系を
構成してもよい。
In the above embodiment, the measurement units (wells) arranged one-dimensionally are connected in series to the light beam, but the measurement units arranged two-dimensionally and three-dimensionally are arranged with respect to the light beam. The reflective optical system may be configured to be in series with each other.

【0065】図11は、本発明の測定装置の第2の実施
形態の表面プラズモンセンサーの概略を示す平面図であ
る。本実施形態の表面プラズモンセンサーにおいても図
1と同様の測定用プレート50を備えている。但し、測定
用プレート50に対して、入射光学系20'および光検出手
段27aをそれぞれ1組のみ備え、図示しない反射光学系
により、光ビーム30が測定用プレート50の全てのウェル
51の界面に順次入反射するように構成されている。光ビ
ーム30は図中点線矢印で示す順に全てのウェル51を経て
光検出手段27aで検出される。このように、反射光学系
により、2次元的に配列された複数の測定ユニットを光
ビーム30に対して直列なものとし、1つの光検出手段に
より、さらに多くの測定ユニットの界面での反射光の状
態を含む光ビームを検出することができ、光ビームに対
して直列的に並べられた複数の測定ユニット中における
ヒットの有無を得ることができる。
FIG. 11 is a plan view showing the outline of the surface plasmon sensor of the second embodiment of the measuring apparatus of the present invention. The surface plasmon sensor of this embodiment also includes the same measurement plate 50 as that shown in FIG. However, the measurement plate 50 is provided with only one set of each of the incident optical system 20 'and the photodetection means 27a, and the light beam 30 is transmitted to all the wells of the measurement plate 50 by the reflection optical system not shown.
It is configured to sequentially enter and reflect on the interface of 51. The light beam 30 passes through all the wells 51 in the order shown by the dotted arrow in the figure, and is detected by the light detecting means 27a. In this way, a plurality of measurement units arranged two-dimensionally are arranged in series with the light beam 30 by the reflection optical system, and the reflected light at the interface of more measurement units is made by one light detecting means. It is possible to detect the light beam including the above condition, and it is possible to obtain the presence or absence of a hit in the plurality of measurement units arranged in series with respect to the light beam.

【0066】なお、上述の各実施形態の測定装置は、光
源からの光ビームを界面に対して種々の角度で入射さ
せ、該界面からの反射光を測定し暗線となる入射角度の
変化から全反射減衰の状態を測定して被検体とセンシン
グ物質との結合状態を得るものであるが、光ビームの入
射角度を界面で全反射条件を満たす所定の角度とし、種
々の波長を有する光ビームを入射させる、もしくは入射
させる光ビームの波長を変化させ、界面からの反射光を
測定し、各波長毎の全反射減衰の状態により被検体とセ
ンシング物質との結合状態を得るようにしてもよい。
The measuring apparatus of each of the above-described embodiments makes the light beam from the light source incident on the interface at various angles, measures the reflected light from the interface, and changes the incident angle, which is a dark line, to determine the total. The state of reflection attenuation is measured to obtain the binding state between the analyte and the sensing substance, but the incident angle of the light beam is set to a predetermined angle that satisfies the condition of total reflection at the interface, and light beams having various wavelengths are used. Alternatively, the wavelength of the incident or incident light beam may be changed, the reflected light from the interface may be measured, and the binding state between the analyte and the sensing substance may be obtained from the attenuated total reflection state for each wavelength.

【0067】また、本発明の測定装置の第3の実施形態
の表面プラズモンセンサーである光の位相を利用した測
定装置を図12に示し、以下に説明する。図12は光の
位相を利用した測定装置の概略断面図である。
Further, FIG. 12 shows a measuring apparatus utilizing the phase of light which is a surface plasmon sensor of the third embodiment of the measuring apparatus of the present invention, and will be described below. FIG. 12 is a schematic sectional view of a measuring device using the phase of light.

【0068】本実施の形態による表面プラズモンセンサ
ーにおいては、測定ユニットの集合体である測定用プレ
ート140として、図7に示した測定用プレート80と略同
様であるが、各ウェル141の底面141aが平面であるもの
を備えている。また、上記実施形態に用いたものと同様
に、P方向に並べられた5つのウェル141に対して並行
して光ビームを入射させるよう構成されている。また、
測定用プレと140の誘電体ブロック部142の底面の一部に
鏡面145が形成された反射光学系を構成している。な
お、本実施形態においては反射光学系に収束機能を備え
ていない。
In the surface plasmon sensor according to the present embodiment, the measurement plate 140, which is an assembly of measurement units, is substantially the same as the measurement plate 80 shown in FIG. 7, but the bottom surface 141a of each well 141 is It has what is a plane. Further, similarly to the one used in the above-mentioned embodiment, the light beam is made to enter the five wells 141 arranged in the P direction in parallel. Also,
A reflection optical system in which a mirror surface 145 is formed on a part of the bottom surface of the dielectric block portion 142 of the measurement plate 140 is configured. In the present embodiment, the reflection optical system does not have a focusing function.

【0069】図12に側面形状を示すように、本実施の
形態の表面プラズモンセンサーは、測定用プレート140
の誘電体ブロック142の光ビーム入射面142a側および出
射面142b側にそれぞれ、複数の光源334a〜eとCCD3
60a〜eとが配設されており、これら光源334a〜eと
CCD360a〜eとの間には、コリメータレンズ350a〜
e、干渉光学系、集光レンズ355a〜eおよびアパーチ
ャー356a〜eが配設されている。
As shown in the side view of FIG. 12, the surface plasmon sensor according to this embodiment has a measuring plate 140.
Of the plurality of light sources 334a to 334e and the CCD 3 on the light beam incident surface 142a side and the light emitting surface 142b side of the dielectric block 142 of FIG.
60a-e are provided, and collimator lenses 350a-350a-e are provided between these light sources 334a-e and CCDs 360a-e.
e, an interference optical system, condenser lenses 355a to 355e, and apertures 356a to 356e.

【0070】上記干渉光学系は、偏光フィルタ351a〜
e、ハーフミラー352a〜e、ハーフミラー353a〜eお
よびミラー354a〜eにより構成されている。
The interference optical system includes the polarization filters 351a to 351a ...
e, half mirrors 352a-e, half mirrors 353a-e, and mirrors 354a-e.

【0071】さらに、CCD360a〜eは信号処理部361
に接続されており、信号処理部361は表示部362に接続さ
れている。
Further, the CCDs 360a to 360e have a signal processing unit 361.
The signal processing unit 361 is connected to the display unit 362.

【0072】以下、本実施の形態の表面プラズモンセン
サーにおける試料の測定について説明する。なおここで
は、測定用プレート140のウェル141のうち、光源34aお
よびCCD360aに整合する状態とされたP方向1行の
ウェル141を例に取って説明を行なうが、その他のウェ
ルにおいても測定は同様になされる。
The measurement of the sample in the surface plasmon sensor of this embodiment will be described below. It should be noted that, of the wells 141 of the measurement plate 140, the well 141 of one row in the P direction aligned with the light source 34a and the CCD 360a will be described as an example, but the same is true for other wells. Done

【0073】光源334aが駆動されて光ビーム330が発散
光の状態で出射される。この光ビーム330はコリメータ
レンズ350aにより平行光化されて偏光フィルタ351aに
入射する。偏光フィルタ351aを透過して界面141aに対
してp偏光で入射するようにされた光ビーム330は、ハ
ーフミラー352aにより一部がレファレンス光ビーム330
Rとして分割され、ハーフミラー352aを透過した残り
の光ビーム330SはQ1列のウェル141の界面141aに入射
する。該界面141aで全反射した光ビーム330Sは、鏡面
145で反射されてQ2列のウェル141の界面141aに入射さ
れ、さらに該界面で反射された光ビーム330Sが、再び
鏡面145で反射されてQ3列のウェル141の界面に入射され
る。該Q3列のウェルの界面で反射された光ビーム330
S、およびミラー354aで反射したレファレンス光ビー
ム330Rはハーフミラー353aに入射して合成される。合
成された光ビーム330´は集光レンズ355aにより集光さ
れ、アパーチャー356aを通過してCCD360aによって
検出される。このとき、CCD360aで検出される光ビ
ーム330´は、光ビーム330Sとレファレンス光ビーム33
0Rとの干渉の状態に応じて干渉縞を発生させる。
The light source 334a is driven and the light beam 330 is emitted in a divergent state. The light beam 330 is collimated by the collimator lens 350a and enters the polarization filter 351a. A part of the light beam 330 transmitted through the polarization filter 351a and incident on the interface 141a as p-polarized light is referred to by the half mirror 352a.
The remaining light beam 330S split as R and transmitted through the half mirror 352a enters the interface 141a of the well 141 in the Q1 column. The light beam 330S totally reflected at the interface 141a has a mirror surface.
The light beam 330S reflected by 145 and incident on the interface 141a of the well 141 in the Q2 row is reflected by the mirror surface 145 again and is incident on the interface of the well 141 in the Q3 row. Light beam 330 reflected at the interface of the Q3 wells
The reference light beam 330R reflected by S and the mirror 354a enters the half mirror 353a and is combined therewith. The combined light beam 330 'is condensed by the condenser lens 355a, passes through the aperture 356a, and is detected by the CCD 360a. At this time, the light beam 330 ′ detected by the CCD 360a is the light beam 330S and the reference light beam 33.
Interference fringes are generated according to the state of interference with 0R.

【0074】特定物質とセンシング物質との結合状態に
応じてセンシング物質14の屈折率が変化すると、界面で
全反射した光ビームとリファレンス光ビームとの干渉状
態が変化するため、干渉縞の変化に応じて結合を有無を
検出することができる。本実施形態においては、複数の
ウェル141を光ビーム330に対して直列的に配しているの
で、直列に配された複数のウェル141のいずれかのウェ
ル中の検体がセンシング物質と結合すれば、干渉縞の変
化が検出される。
When the refractive index of the sensing substance 14 changes according to the binding state between the specific substance and the sensing substance, the interference state between the light beam totally reflected at the interface and the reference light beam changes, which causes a change in the interference fringes. The presence or absence of binding can be detected accordingly. In the present embodiment, since the plurality of wells 141 are arranged in series with respect to the light beam 330, if the analyte in any one of the plurality of wells 141 arranged in series binds to the sensing substance. , Changes in interference fringes are detected.

【0075】信号処理部361は、以上の原理に基づいて
上記反応の有無を検出し、その結果が表示部362に表示
される。本測定により、直列に配された複数のウェル14
1のいずれかのウェルの検体にヒットが認められた場合
には、個々のウェル毎の測定が可能な測定装置において
ヒットしたウェルの特定を行う。
The signal processing section 361 detects the presence or absence of the above reaction based on the above principle, and the result is displayed on the display section 362. This measurement shows that multiple wells 14
If a hit is found in the sample in any one of the wells 1, the well that has hit in the measuring device capable of measuring each well is identified.

【0076】以上の測定操作はP方向の他の4行のウェ
ル141に対しても並行して同様になされる。
The above measurement operation is similarly performed in parallel for the wells 141 in the other four rows in the P direction.

【0077】なお信号処理部361は、5個のCCD360a
〜eに対してそれぞれ専用のものを設けてもよいし、あ
るいは5個のCCD360a〜eに対して共用のものを1
個だけ設けて、それらのCCD360a〜eが出力した光
量検出信号Sを順次処理するようにしても構わない。
The signal processing unit 361 includes five CCDs 360a.
~ E may be provided with dedicated ones, or one shared with 5 CCDs 360a ~ e
It is also possible to provide only one and sequentially process the light amount detection signals S output from the CCDs 360a to e.

【0078】なお、この表面プラズモンセンサーの構成
を上記と同様に漏洩モードセンサに利用することができ
ることは言うまでもない。
Needless to say, the structure of this surface plasmon sensor can be applied to the leaky mode sensor as described above.

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

【図1】本発明の実施形態による表面プラズモンセンサ
ーの平面図
FIG. 1 is a plan view of a surface plasmon sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の表面プラズモンセンサーの側断面図FIG. 2 is a side sectional view of the surface plasmon sensor shown in FIG.

【図3】図2の表面プラズモンセンサーの測定用プレー
トおよび反射光学系の拡大図
FIG. 3 is an enlarged view of a measurement plate and a reflection optical system of the surface plasmon sensor of FIG.

【図4】暗線位置の変化を示す図FIG. 4 is a diagram showing changes in dark line position.

【図5】本発明の実施形態による漏洩モードセンサーの
一部側断面図
FIG. 5 is a partial side sectional view of a leaky mode sensor according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の測定装置における別の測定ユニットお
よび反射光学系を示す側断面図
FIG. 6 is a side sectional view showing another measuring unit and a reflective optical system in the measuring apparatus of the present invention.

【図7】本発明の測定装置における別の測定ユニットお
よび反射光学系を示す側断面図
FIG. 7 is a side sectional view showing another measuring unit and a reflective optical system in the measuring apparatus of the present invention.

【図8】本発明の測定装置における別の測定ユニットお
よび反射光学系を示す側断面図
FIG. 8 is a side sectional view showing another measuring unit and a reflective optical system in the measuring apparatus of the present invention.

【図9】図8に示した測定ユニットおよび反射光学系を
備えた測定装置を利用した場合の暗線位置の変化を示す
9 is a diagram showing changes in the dark line position when the measuring device including the measuring unit and the reflective optical system shown in FIG. 8 is used.

【図10】本発明の測定装置における別の測定ユニット
および反射光学系を示す側断面図
FIG. 10 is a side sectional view showing another measuring unit and a reflective optical system in the measuring apparatus of the present invention.

【図11】本発明の第2の実施形態による表面プラズモ
ンセンサーの側面図
FIG. 11 is a side view of a surface plasmon sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第3の実施形態による表面プラズモ
ンセンサーの側面図
FIG. 12 is a side view of a surface plasmon sensor according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 光源 12 金属膜 14 センシング物質 20 入射光学系 27a〜e 光検出手段 30 光ビーム 31、32 凹面鏡 35 反射光学系 50 測定用プレート 51 ウェル 52 誘電体ブロック部 60 測定ユニット支持台 10 light source 12 Metal film 14 Sensing substances 20 Incident optical system 27a-e Light detection means 30 light beams 31, 32 concave mirror 35 Reflective optics 50 Measuring plate 51 well 52 Dielectric block 60 Measuring unit support

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G057 AA02 AB04 AB07 AC01 BA01 BB01 BB06 2G059 AA01 BB04 BB12 CC16 DD13 DD16 EE02 EE05 EE09 GG01 GG04 JJ11 JJ13 JJ14 JJ19 JJ22 KK04 MM01 MM03 MM09 MM11 PP04    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2G057 AA02 AB04 AB07 AC01 BA01                       BB01 BB06                 2G059 AA01 BB04 BB12 CC16 DD13                       DD16 EE02 EE05 EE09 GG01                       GG04 JJ11 JJ13 JJ14 JJ19                       JJ22 KK04 MM01 MM03 MM09                       MM11 PP04

Claims (5)

【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、この誘電
体ブロックの上面に形成された薄膜層、およびこの薄膜
層の表面上に試料を保持する試料保持機構を備えてなる
複数の測定ユニットと、 前記光ビームを、前記複数の測定ユニットの第1の測定
ユニットの前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロ
ックと前記薄膜層との界面で全反射条件が得られる入射
角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を反射して、第2から第
(2+n)の測定ユニットの界面に対して、順次、該界
面で全反射条件が得られる入射角で入射させる反射光学
系と、 前記第(2+n)の測定ユニットの前記界面で全反射し
た光ビームの強度を測定する光検出手段とを備えてなる
ことを特徴とする測定装置。
1. A light source for generating a light beam, a dielectric block transparent to the light beam, a thin film layer formed on the upper surface of the dielectric block, and a sample held on the surface of the thin film layer. A plurality of measurement units provided with a sample holding mechanism, and the light beam to the dielectric block of the first measurement unit of the plurality of measurement units at an interface between the dielectric block and the thin film layer. An incident optical system that makes an incident angle at which a total reflection condition is obtained, and a light beam that is totally reflected at the interface is reflected to the interfaces of the second to (2 + n) th measurement units sequentially at the interface. A reflection optical system which is incident at an angle of incidence where a total reflection condition is obtained; and a light detection unit which measures the intensity of the light beam totally reflected at the interface of the (2 + n) th measurement unit. Do Constant apparatus.
【請求項2】 前記反射光学系が凹面とミラーからなる
ことを特徴とする請求項1記載の測定装置。
2. The measuring device according to claim 1, wherein the reflective optical system includes a concave surface and a mirror.
【請求項3】 前記反射光学系がミラーと凸レンズから
なることを特徴とする請求項1記載の測定装置。
3. The measuring device according to claim 1, wherein the reflective optical system includes a mirror and a convex lens.
【請求項4】 前記複数の測定ユニットが一次元もしく
は二次元に配列され一体的に形成されていることを特徴
とする請求項1から3いずれか1項記載の測定装置。
4. The measuring device according to claim 1, wherein the plurality of measuring units are one-dimensionally or two-dimensionally arranged and integrally formed.
【請求項5】 前記複数の測定ユニットの前記薄膜層の
厚みがそれぞれ異なることを特徴とする請求項1から4
いずれか1項記載の測定装置。
5. The thin film layer of each of the plurality of measurement units has a different thickness.
The measuring device according to claim 1.
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