JP2003344273A - 表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光測定用装置 - Google Patents
表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光測定用装置Info
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- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
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- G01N21/03—Cuvette constructions
- G01N21/05—Flow-through cuvettes
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 リガンド分子とアナライト分子との相互作用
を表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光の両面から測定する
ことができる測定装置を提供すること。 【解決手段】 本発明に係る表面プラズモン共鳴及び蛍
光偏光測定用装置は、リガンド分子を金属薄膜の表面に
固定し、前記リガンド分子又はこのリガンド分子と反応
させるためのアナライト分子に蛍光色素を標識し、アナ
ライト分子を前記リガンド分子に与えると共に、光源手
段から金属薄膜に光を照射して、金属薄膜において表面
ブラズモン共鳴現象を生じさせると共に、前記蛍光色素
を励起し、リガンド分子とアナライト分子との相互作用
により生じる金属薄膜表面の屈折率の変化を第１光検出
手段で検出すると共に、リガンド分子とアナライト分子
との相互作用により生じる蛍光偏光の偏光度変化を第２
光検出手段で検出するように構成したことを特徴とす
る。
を表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光の両面から測定する
ことができる測定装置を提供すること。 【解決手段】 本発明に係る表面プラズモン共鳴及び蛍
光偏光測定用装置は、リガンド分子を金属薄膜の表面に
固定し、前記リガンド分子又はこのリガンド分子と反応
させるためのアナライト分子に蛍光色素を標識し、アナ
ライト分子を前記リガンド分子に与えると共に、光源手
段から金属薄膜に光を照射して、金属薄膜において表面
ブラズモン共鳴現象を生じさせると共に、前記蛍光色素
を励起し、リガンド分子とアナライト分子との相互作用
により生じる金属薄膜表面の屈折率の変化を第１光検出
手段で検出すると共に、リガンド分子とアナライト分子
との相互作用により生じる蛍光偏光の偏光度変化を第２
光検出手段で検出するように構成したことを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リガンド分子とア
ナライト分子との相互作用を表面プラズモン共鳴及び蛍
光偏光の両面から測定することができる測定装置に関す
る。
ナライト分子との相互作用を表面プラズモン共鳴及び蛍
光偏光の両面から測定することができる測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、金や銀等の金属薄膜表面に発
生する表面プラズモン共鳴現象を利用してリガンド分子
とアナライト分子との相互作用による物質の状態変化を
測定することが提案されている。表面プラズモンとは、
金属−誘電体界面に生じる電子の疎密波の一種であり、
その波数は試料の厚さや光学特性（誘電率、屈折率）に
よって変化する。この変化を直接測定することはできな
いため、表面プラズモン共鳴を利用した測定方法では、
プリズムの底面に金や銀等の金属を堆積して金属薄膜を
形成し、その金属薄膜の表面に試料を直接接触させた状
態で、タングステンランプ、ハロゲンランプ、発光ダイ
オード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセントダイオード
（ＳＬＤ）、レーザーなどの光を前記金属薄膜の裏面、
即ち、試料の反対面から当ててエバネッセント波を発生
させ、このエバネッセント波が表面プラズモンと共鳴す
ることに起因した減光により生じる暗線の角度の角度変
化から屈折率の変化を測定することで金属薄膜表面に接
触させた試料の状態変化を間接的に測定するのが一般的
な方法となっている。このように、表面プラズモン共鳴
現象を利用した測定方法は、表面プラズモン共鳴により
生じる反射光の屈折率の変化により物質間の相互作用を
測定するためリガンド分子を標識する必要がない測定方
法として注目を浴びている。一方、リガンド分子とアナ
ライト分子との相互作用による物質の状態変化を測定す
る方法として、リガンド分子に蛍光素子を標識し、前記
蛍光素子が発する蛍光偏光の偏光度を測定する方法があ
る。ここで、蛍光偏光について簡単に説明すると、液体
中で蛍光素子が励起されると、蛍光素子中の蛍光団が励
起状態で、かつ、蛍光素子が力学的な運動において定常
状態を維持している間は蛍光素子が同一平面に蛍光偏光
を発する。しかし、蛍光団が励起状態にあるときに蛍光
素子がブラウン運動により回転すると、偏光度が変わり
励起平面と異なる平面へ蛍光を放射するので蛍光偏光が
解消される。偏光度は、分子の回転緩和時間に比例する
ので、温度と粘土が一定であれば偏光度は分子の大きさ
と直接的な関係を示すことになる。従って、二分子間の
結合、解離、分解又は構造変化等による分子の大きさの
変化に応じて偏光度も変化することになる。蛍光偏光に
よる物質状態の測定方法は、上記した蛍光偏光の特性を
利用して、リガンド分子に蛍光素子を標識し、リガンド
分子とアナライト分子との相互作用による分子サイズの
変化を、励起光に対して垂直な面と平行な面との両面で
測定した結果得られる偏光度の変化から間接的に測定す
る。
生する表面プラズモン共鳴現象を利用してリガンド分子
とアナライト分子との相互作用による物質の状態変化を
測定することが提案されている。表面プラズモンとは、
金属−誘電体界面に生じる電子の疎密波の一種であり、
その波数は試料の厚さや光学特性（誘電率、屈折率）に
よって変化する。この変化を直接測定することはできな
いため、表面プラズモン共鳴を利用した測定方法では、
プリズムの底面に金や銀等の金属を堆積して金属薄膜を
形成し、その金属薄膜の表面に試料を直接接触させた状
態で、タングステンランプ、ハロゲンランプ、発光ダイ
オード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセントダイオード
（ＳＬＤ）、レーザーなどの光を前記金属薄膜の裏面、
即ち、試料の反対面から当ててエバネッセント波を発生
させ、このエバネッセント波が表面プラズモンと共鳴す
ることに起因した減光により生じる暗線の角度の角度変
化から屈折率の変化を測定することで金属薄膜表面に接
触させた試料の状態変化を間接的に測定するのが一般的
な方法となっている。このように、表面プラズモン共鳴
現象を利用した測定方法は、表面プラズモン共鳴により
生じる反射光の屈折率の変化により物質間の相互作用を
測定するためリガンド分子を標識する必要がない測定方
法として注目を浴びている。一方、リガンド分子とアナ
ライト分子との相互作用による物質の状態変化を測定す
る方法として、リガンド分子に蛍光素子を標識し、前記
蛍光素子が発する蛍光偏光の偏光度を測定する方法があ
る。ここで、蛍光偏光について簡単に説明すると、液体
中で蛍光素子が励起されると、蛍光素子中の蛍光団が励
起状態で、かつ、蛍光素子が力学的な運動において定常
状態を維持している間は蛍光素子が同一平面に蛍光偏光
を発する。しかし、蛍光団が励起状態にあるときに蛍光
素子がブラウン運動により回転すると、偏光度が変わり
励起平面と異なる平面へ蛍光を放射するので蛍光偏光が
解消される。偏光度は、分子の回転緩和時間に比例する
ので、温度と粘土が一定であれば偏光度は分子の大きさ
と直接的な関係を示すことになる。従って、二分子間の
結合、解離、分解又は構造変化等による分子の大きさの
変化に応じて偏光度も変化することになる。蛍光偏光に
よる物質状態の測定方法は、上記した蛍光偏光の特性を
利用して、リガンド分子に蛍光素子を標識し、リガンド
分子とアナライト分子との相互作用による分子サイズの
変化を、励起光に対して垂直な面と平行な面との両面で
測定した結果得られる偏光度の変化から間接的に測定す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した物質間の相互
作用の測定方法として知られている表面プラズモン共鳴
測定と蛍光偏光測定とは、同じ物質間の相互作用の測定
方法として知られていながら、前者が標識を必要としな
いことを特徴としているのに対し、後者が標識が必須で
あるという相反する特徴を持つ測定方法であったため、
従来は両者の接点が全くなかった。発明者等は、一つの
装置で物質間の相互作用を表面プラズモン共鳴と蛍光偏
光との両面から測定することができるようにすることに
より、検出可能な物質の選択範囲が広がり、また、同じ
物質間の相互作用を異なる測定方法で測定すれば、両者
の測定結果を相互に補完することが可能になり測定結果
の信頼性が向上できることに着目して研究を重ね、本発
明を発明するに至った。本発明は、リガンド分子とアナ
ライト分子との相互作用を表面プラズモン共鳴及び蛍光
偏光の両面から測定することができる測定装置を提供す
ることを目的としている。
作用の測定方法として知られている表面プラズモン共鳴
測定と蛍光偏光測定とは、同じ物質間の相互作用の測定
方法として知られていながら、前者が標識を必要としな
いことを特徴としているのに対し、後者が標識が必須で
あるという相反する特徴を持つ測定方法であったため、
従来は両者の接点が全くなかった。発明者等は、一つの
装置で物質間の相互作用を表面プラズモン共鳴と蛍光偏
光との両面から測定することができるようにすることに
より、検出可能な物質の選択範囲が広がり、また、同じ
物質間の相互作用を異なる測定方法で測定すれば、両者
の測定結果を相互に補完することが可能になり測定結果
の信頼性が向上できることに着目して研究を重ね、本発
明を発明するに至った。本発明は、リガンド分子とアナ
ライト分子との相互作用を表面プラズモン共鳴及び蛍光
偏光の両面から測定することができる測定装置を提供す
ることを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光
測定用装置は、表面に金属薄膜が形成された透明な基板
と、前記基板の裏面から金属薄膜に光を照射する光源手
段と、前記金属薄膜に照射した光の反射光に基づいて金
属薄膜表面の屈折率を検出する第１光検出手段と、前記
金属薄膜に照射した光に応じて発生する蛍光偏光を検出
する第２光検出手段とを備え、リガンド分子を前記金属
薄膜の表面に固定し、前記リガンド分子又はこのリガン
ド分子と反応させるためのアナライト分子に蛍光色素を
標識し、アナライト分子を前記リガンド分子に与えると
共に、前記光源手段から金属薄膜に光を照射して、金属
薄膜において表面プラズモン共鳴現象を生じさせると共
に、前記蛍光色素を励起し、リガンド分子とアナライト
分子との相互作用により生じる金属薄膜表面の屈折率の
変化を前記第１光検出手段で検出すると共に、リガンド
分子とアナライト分子との相互作用により生じる蛍光偏
光の偏光度変化を前記第２光検出手段で検出するように
構成したことを特徴とするものである。
ために、本発明に係る表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光
測定用装置は、表面に金属薄膜が形成された透明な基板
と、前記基板の裏面から金属薄膜に光を照射する光源手
段と、前記金属薄膜に照射した光の反射光に基づいて金
属薄膜表面の屈折率を検出する第１光検出手段と、前記
金属薄膜に照射した光に応じて発生する蛍光偏光を検出
する第２光検出手段とを備え、リガンド分子を前記金属
薄膜の表面に固定し、前記リガンド分子又はこのリガン
ド分子と反応させるためのアナライト分子に蛍光色素を
標識し、アナライト分子を前記リガンド分子に与えると
共に、前記光源手段から金属薄膜に光を照射して、金属
薄膜において表面プラズモン共鳴現象を生じさせると共
に、前記蛍光色素を励起し、リガンド分子とアナライト
分子との相互作用により生じる金属薄膜表面の屈折率の
変化を前記第１光検出手段で検出すると共に、リガンド
分子とアナライト分子との相互作用により生じる蛍光偏
光の偏光度変化を前記第２光検出手段で検出するように
構成したことを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に示した幾つかの
実施例を参照して本発明に係る表面プラズモン共鳴及び
蛍光偏光測定用装置の実施の形態について説明する。
実施例を参照して本発明に係る表面プラズモン共鳴及び
蛍光偏光測定用装置の実施の形態について説明する。
【０００６】図１は、本発明に係る表面プラズモン共鳴
及び蛍光偏光測定用装置の第一実施例の構成を示す模式
図である。図面に示すように、この測定装置は、光源手
段Ａ、センサチップＢ、第一光検出手段Ｃ及び第ニ光検
出手段Ｄを備えている。光源手段Ａは、光源１、入射用
光ファイバ２、集光レンズ３、直線偏光子４及び入射角
調整用プリズム５を備えており、光源１から照射された
光が入射用光ファイバ２を通り、直線偏光子４を介して
Ｐ偏光の光に偏光された後、集光レンズ３で集光され、
入射角調整用プリズム５で適当な角度に調整されてセン
サチップＢ内に入射するように構成されている。センサ
チップＢは、光導波路を形成する透明基板１０上に、金
から成る金属薄膜層１１を形成してなる。第一光検出手
段Ｃは、表面プラズモン共鳴により生じる共鳴波長の変
化を検出するための検出手段であり、出射角調整用プリ
ズム２０、出射用レンズ２１、出射用ファイバ２２、分
光器２３及び不図示のコンピュータから成る。第二光検
出手段Ｄは、蛍光偏光の偏光度の変化を検出するための
検出手段であり、集光レンズ３０、偏光ビームスプリッ
タ３１、平行面偏光強度検出用光検出器３２及び垂直面
偏光強度検出用光検出器３３を備えている。
及び蛍光偏光測定用装置の第一実施例の構成を示す模式
図である。図面に示すように、この測定装置は、光源手
段Ａ、センサチップＢ、第一光検出手段Ｃ及び第ニ光検
出手段Ｄを備えている。光源手段Ａは、光源１、入射用
光ファイバ２、集光レンズ３、直線偏光子４及び入射角
調整用プリズム５を備えており、光源１から照射された
光が入射用光ファイバ２を通り、直線偏光子４を介して
Ｐ偏光の光に偏光された後、集光レンズ３で集光され、
入射角調整用プリズム５で適当な角度に調整されてセン
サチップＢ内に入射するように構成されている。センサ
チップＢは、光導波路を形成する透明基板１０上に、金
から成る金属薄膜層１１を形成してなる。第一光検出手
段Ｃは、表面プラズモン共鳴により生じる共鳴波長の変
化を検出するための検出手段であり、出射角調整用プリ
ズム２０、出射用レンズ２１、出射用ファイバ２２、分
光器２３及び不図示のコンピュータから成る。第二光検
出手段Ｄは、蛍光偏光の偏光度の変化を検出するための
検出手段であり、集光レンズ３０、偏光ビームスプリッ
タ３１、平行面偏光強度検出用光検出器３２及び垂直面
偏光強度検出用光検出器３３を備えている。
【０００７】上記したように構成された測定装置は、リ
ガンド分子ｘを金属薄膜１１の表面に化学修飾し、そこ
にアナライト分子ｙを含む試液を与えて、リガンド分子
ｘとアナライト分子ｙとの相互作用による状態変化を検
出するが、測定時に、リガンド分子ｘ又はアナライト分
子ｙの何れかに蛍光素子を標識することにより、表面プ
ラズモン共鳴による共鳴波長の変化及び蛍光偏光の変化
を、第一検出手段Ｃ及び第二検出手段Ｄで各々検出する
ことができるように構成されている。このため、光源手
段Ａにおける光源１には、表面プラズモン共鳴による共
鳴波長の変化を検出するための広い波長領域と、蛍光素
子を励起させるための励起波長領域との両方をカバーす
る波長領域を持つ光を発することができる光源が用いら
れる。例えば、金属薄膜１１が金から成る場合には６０
０ｎｍ〜９００ｎｍの波長領域が共鳴波長の変化を検出
するために関与する一方で、蛍光色素がフルオレセイン
である場合には、フルオレセインの蛍光波長が５５０ｎ
ｍであり、励起波長が４５０ｎｍ〜５３０ｎｍ程度であ
るので、光源１は、少なくとも４５０ｎｍ〜９００ｎｍ
の波長領域を持つ光を発する必要がある。この波長範囲
は、例えば、ハロゲンランプや、ハロゲンランプと重水
素ランプとを組み合わせた青紫領域が強いランプ等によ
り実現することができる。また、本実施例のように、光
源１が一つの場合には、表面プラズモン共鳴による共鳴
波長の変化を検出するための波長領域と、蛍光素子を励
起させるための励起波長領域との両方をカバーする波長
領域を持つ光を発する光源が必要になるが、光源を二つ
設けて、一方の光源で表面プラズモン共鳴による共鳴波
長の変化を検出するための波長領域を持つ光を発し、他
方の光源で蛍光素子を励起させるための励起波長領域を
持つ光を発するように構成してもよいことは勿論であ
る。尚、金薄膜を通して蛍光偏光を検出する場合、蛍光
素子としては、蛍光波長の中心波長が、金の反射が少な
くなる６００ｎｍ以下の物質が選択され得、例えば、上
記したフルオレセインは、入手し易く安価であるという
利点がある。
ガンド分子ｘを金属薄膜１１の表面に化学修飾し、そこ
にアナライト分子ｙを含む試液を与えて、リガンド分子
ｘとアナライト分子ｙとの相互作用による状態変化を検
出するが、測定時に、リガンド分子ｘ又はアナライト分
子ｙの何れかに蛍光素子を標識することにより、表面プ
ラズモン共鳴による共鳴波長の変化及び蛍光偏光の変化
を、第一検出手段Ｃ及び第二検出手段Ｄで各々検出する
ことができるように構成されている。このため、光源手
段Ａにおける光源１には、表面プラズモン共鳴による共
鳴波長の変化を検出するための広い波長領域と、蛍光素
子を励起させるための励起波長領域との両方をカバーす
る波長領域を持つ光を発することができる光源が用いら
れる。例えば、金属薄膜１１が金から成る場合には６０
０ｎｍ〜９００ｎｍの波長領域が共鳴波長の変化を検出
するために関与する一方で、蛍光色素がフルオレセイン
である場合には、フルオレセインの蛍光波長が５５０ｎ
ｍであり、励起波長が４５０ｎｍ〜５３０ｎｍ程度であ
るので、光源１は、少なくとも４５０ｎｍ〜９００ｎｍ
の波長領域を持つ光を発する必要がある。この波長範囲
は、例えば、ハロゲンランプや、ハロゲンランプと重水
素ランプとを組み合わせた青紫領域が強いランプ等によ
り実現することができる。また、本実施例のように、光
源１が一つの場合には、表面プラズモン共鳴による共鳴
波長の変化を検出するための波長領域と、蛍光素子を励
起させるための励起波長領域との両方をカバーする波長
領域を持つ光を発する光源が必要になるが、光源を二つ
設けて、一方の光源で表面プラズモン共鳴による共鳴波
長の変化を検出するための波長領域を持つ光を発し、他
方の光源で蛍光素子を励起させるための励起波長領域を
持つ光を発するように構成してもよいことは勿論であ
る。尚、金薄膜を通して蛍光偏光を検出する場合、蛍光
素子としては、蛍光波長の中心波長が、金の反射が少な
くなる６００ｎｍ以下の物質が選択され得、例えば、上
記したフルオレセインは、入手し易く安価であるという
利点がある。
【０００８】上記したように構成された測定装置の作用
について、リガンド分子ｘを蛍光素子で標識した場合を
例に挙げて説明する。金属薄膜１１上に蛍光素子で標識
されたリガンド分子ｘを化学修飾した後、光源１から上
記した波長領域を有する光を一定の角度で照射する。光
源１から照射された光は、入射用光ファイバ２、集光レ
ンズ３、直線偏光子４及びプリズム５を介してセンサチ
ップＢの導波路１０の中に入り、導波路１０内で全反射
を繰り返した後、導波路１０から出射する。この導波路
１０内を通過する過程において、Ｐ偏光の光が金属薄膜
層１１で反射する時に表面プラズモン共鳴現象が生じる
と共に、リガンド分子ｘの蛍光素子を励起する。蛍光素
子で標識されたリガンド分子ｘに、アナライト分子ｙを
含む試液を与えると、リガンド分子ｘとアナライト分子
ｙとの相互作用により屈折率が変化すると共に、分子サ
イズの大きさの変化に伴う偏光度の変化が生じる。第一
光検出手段Ｃは、導波路１０から出射された光をプリズ
ム２０、出射用レンズ２１及び出射用光ファイバ２２を
介して分光器２３で受光し、不図示のコンピュータによ
り表面プラズモン共鳴現象による吸収が最も多い共鳴波
長から金属表面の屈折率変化を算出する。一方、第二光
検出手段Ｄは、金属薄膜１１で反射する光を取り出し、
集光レンズ３０を介して、取り出した光を偏光ビームス
プリッタ３１に入れ、ここで、水平面の光と垂直面の光
とに分光した後、水平面の光を平行面偏光強度測定用光
検出器３２に入射させ、垂直面の光を垂直面偏光強度測
定用光検出器３３に入射させる。不図示のコンピュータ
は各光検出器３２及び３３に入射した光に基づいて、偏
光の水平強度及び垂直強度を算出し、その算出結果に基
づいて蛍光偏光度の変化を算出する。
について、リガンド分子ｘを蛍光素子で標識した場合を
例に挙げて説明する。金属薄膜１１上に蛍光素子で標識
されたリガンド分子ｘを化学修飾した後、光源１から上
記した波長領域を有する光を一定の角度で照射する。光
源１から照射された光は、入射用光ファイバ２、集光レ
ンズ３、直線偏光子４及びプリズム５を介してセンサチ
ップＢの導波路１０の中に入り、導波路１０内で全反射
を繰り返した後、導波路１０から出射する。この導波路
１０内を通過する過程において、Ｐ偏光の光が金属薄膜
層１１で反射する時に表面プラズモン共鳴現象が生じる
と共に、リガンド分子ｘの蛍光素子を励起する。蛍光素
子で標識されたリガンド分子ｘに、アナライト分子ｙを
含む試液を与えると、リガンド分子ｘとアナライト分子
ｙとの相互作用により屈折率が変化すると共に、分子サ
イズの大きさの変化に伴う偏光度の変化が生じる。第一
光検出手段Ｃは、導波路１０から出射された光をプリズ
ム２０、出射用レンズ２１及び出射用光ファイバ２２を
介して分光器２３で受光し、不図示のコンピュータによ
り表面プラズモン共鳴現象による吸収が最も多い共鳴波
長から金属表面の屈折率変化を算出する。一方、第二光
検出手段Ｄは、金属薄膜１１で反射する光を取り出し、
集光レンズ３０を介して、取り出した光を偏光ビームス
プリッタ３１に入れ、ここで、水平面の光と垂直面の光
とに分光した後、水平面の光を平行面偏光強度測定用光
検出器３２に入射させ、垂直面の光を垂直面偏光強度測
定用光検出器３３に入射させる。不図示のコンピュータ
は各光検出器３２及び３３に入射した光に基づいて、偏
光の水平強度及び垂直強度を算出し、その算出結果に基
づいて蛍光偏光度の変化を算出する。
【０００９】次に、図２を参照しながら本発明に係る表
面プラズモン共鳴及び蛍光偏光測定用装置の第ニ実施例
について説明していく。図２は、本発明に係る表面プラ
ズモン共鳴及び蛍光偏光測定用装置の第ニ実施例の構成
を示す模式図である。図面に示すように、この測定装置
は、光源手段Ｅ、センサチップＦ、第一光検出手段Ｇ及
び第ニ光検出手段Ｈを備えている。光源手段Ｅは、光源
４０及び光学フィルタ４１を備えている。この光源４０
は入射角度を調整できるように移動可能に構成されてい
る。センサチップＦは、プリズム５０上に、金から成る
金属薄膜層５１を形成してなる。第一光検出手段Ｇは、
表面プラズモン共鳴による共鳴角の変化を検出するため
の検出手段であり、直線偏光子６０、出射用レンズ６
１、検出器６２及び不図示のコンピュータからなり、プ
リズム５０からの光を直線偏光子６０でＰ偏光の光に偏
光した後、レンズ６１を介して検出器６２で受光するよ
うに構成されている。第二光検出手段Ｈは、蛍光偏光の
偏光度の変化を検出するための検出手段であり、集光レ
ンズ７０、偏光ビームスプリッタ７１、平行面偏光強度
検出用光検出器７２及び垂直面偏光強度検出用光検出器
７３を備えている。
面プラズモン共鳴及び蛍光偏光測定用装置の第ニ実施例
について説明していく。図２は、本発明に係る表面プラ
ズモン共鳴及び蛍光偏光測定用装置の第ニ実施例の構成
を示す模式図である。図面に示すように、この測定装置
は、光源手段Ｅ、センサチップＦ、第一光検出手段Ｇ及
び第ニ光検出手段Ｈを備えている。光源手段Ｅは、光源
４０及び光学フィルタ４１を備えている。この光源４０
は入射角度を調整できるように移動可能に構成されてい
る。センサチップＦは、プリズム５０上に、金から成る
金属薄膜層５１を形成してなる。第一光検出手段Ｇは、
表面プラズモン共鳴による共鳴角の変化を検出するため
の検出手段であり、直線偏光子６０、出射用レンズ６
１、検出器６２及び不図示のコンピュータからなり、プ
リズム５０からの光を直線偏光子６０でＰ偏光の光に偏
光した後、レンズ６１を介して検出器６２で受光するよ
うに構成されている。第二光検出手段Ｈは、蛍光偏光の
偏光度の変化を検出するための検出手段であり、集光レ
ンズ７０、偏光ビームスプリッタ７１、平行面偏光強度
検出用光検出器７２及び垂直面偏光強度検出用光検出器
７３を備えている。
【００１０】上記したように構成された測定装置は、リ
ガンド分子ｘを金属薄膜１１の表面に化学修飾し、そこ
にアナライト分子ｙを含む試液を与えて、リガンド分子
ｘとアナライト分子ｙとの相互作用による状態変化を検
出するが、測定時に、リガンド分子ｘ又はアナライト分
子ｙの何れかに蛍光素子を標識することにより、表面プ
ラズモン共鳴による共鳴角の変化及び蛍光偏光の変化
を、第一検出手段Ｇ及び第二検出手段Ｈで各々検出する
ことができるように構成されている。このため、光源手
段Ｅは、表面プラズモン共鳴による共鳴角の変化を検出
するための単色光の波長と、蛍光素子を励起させるため
の励起波長領域との両方の波長ピークを持つ光を発する
必要がある。この第二実施例では、光源４０からの光を
光学フィルタ４１で二つの波長ピークを持つ光にしてい
る。例えば、金属薄膜１１が金から成る場合には波長が
７００ｎｍの単色光が表面プラズモン共鳴による共鳴角
の変化を検出するために用いられる一方で、蛍光色素が
フルオレセインである場合には、フルオレセインの励起
波長である４５０ｎｍ〜５３０ｎｍ程度の波長領域を持
つ光を用いる必要がある。このため、光源手段Ｅにおけ
る光学フィルタ４１は、光源４０からの光を、７００ｎ
ｍと、４５０ｎｍ〜５３０ｎｍとの両方で波長がピーク
になるようにフィルタリングすることができる光学フィ
ルタが用いられる。また、本実施例のように、光源が一
つの場合には、光源からの光を二つの波長ピークを持つ
ようにフィルタリングする光学フィルタが必要になる
が、光源を二つ設けて、一方の光源で表面プラズモン共
鳴による共鳴角の変化を検出するための単色光を発し、
他方の光源で蛍光素子を励起させるための励起波長領域
を持つ光を発するように構成してもよいことは勿論であ
る。
ガンド分子ｘを金属薄膜１１の表面に化学修飾し、そこ
にアナライト分子ｙを含む試液を与えて、リガンド分子
ｘとアナライト分子ｙとの相互作用による状態変化を検
出するが、測定時に、リガンド分子ｘ又はアナライト分
子ｙの何れかに蛍光素子を標識することにより、表面プ
ラズモン共鳴による共鳴角の変化及び蛍光偏光の変化
を、第一検出手段Ｇ及び第二検出手段Ｈで各々検出する
ことができるように構成されている。このため、光源手
段Ｅは、表面プラズモン共鳴による共鳴角の変化を検出
するための単色光の波長と、蛍光素子を励起させるため
の励起波長領域との両方の波長ピークを持つ光を発する
必要がある。この第二実施例では、光源４０からの光を
光学フィルタ４１で二つの波長ピークを持つ光にしてい
る。例えば、金属薄膜１１が金から成る場合には波長が
７００ｎｍの単色光が表面プラズモン共鳴による共鳴角
の変化を検出するために用いられる一方で、蛍光色素が
フルオレセインである場合には、フルオレセインの励起
波長である４５０ｎｍ〜５３０ｎｍ程度の波長領域を持
つ光を用いる必要がある。このため、光源手段Ｅにおけ
る光学フィルタ４１は、光源４０からの光を、７００ｎ
ｍと、４５０ｎｍ〜５３０ｎｍとの両方で波長がピーク
になるようにフィルタリングすることができる光学フィ
ルタが用いられる。また、本実施例のように、光源が一
つの場合には、光源からの光を二つの波長ピークを持つ
ようにフィルタリングする光学フィルタが必要になる
が、光源を二つ設けて、一方の光源で表面プラズモン共
鳴による共鳴角の変化を検出するための単色光を発し、
他方の光源で蛍光素子を励起させるための励起波長領域
を持つ光を発するように構成してもよいことは勿論であ
る。
【００１１】尚、上記した第一実施例では、光導波路を
使って共鳴波長の変化に基づいて金属薄膜表面の屈折率
の変化を検出するように構成されているが、これは本実
施例に限定されることなく、例えば、スペクトル変化や
偏光回転に基づいて金属薄膜表面の屈折率変化を検出す
るように構成してもよい。
使って共鳴波長の変化に基づいて金属薄膜表面の屈折率
の変化を検出するように構成されているが、これは本実
施例に限定されることなく、例えば、スペクトル変化や
偏光回転に基づいて金属薄膜表面の屈折率変化を検出す
るように構成してもよい。
【００１２】上記したように、本発明に係る表面プラズ
モン共鳴及び蛍光偏光測定用装置によれば、一つの装置
でリガンド分子とアナライト分子との相互作用を、表面
プラズモン共鳴及び蛍光偏光の両面から測定することが
できるので、検出可能な物質の選択範囲が広がり、ま
た、同じ物質間の相互作用を両方の測定方法で測定すれ
ば表面プラズモン共鳴による測定結果と蛍光偏光による
測定結果とを比較することで測定ミスを防止し、信頼性
を向上させることができるという効果を奏する。
モン共鳴及び蛍光偏光測定用装置によれば、一つの装置
でリガンド分子とアナライト分子との相互作用を、表面
プラズモン共鳴及び蛍光偏光の両面から測定することが
できるので、検出可能な物質の選択範囲が広がり、ま
た、同じ物質間の相互作用を両方の測定方法で測定すれ
ば表面プラズモン共鳴による測定結果と蛍光偏光による
測定結果とを比較することで測定ミスを防止し、信頼性
を向上させることができるという効果を奏する。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る表面
プラズモン共鳴及び蛍光偏光測定用装置は、表面に金属
薄膜が形成された透明な基板と、前記基板の裏面から金
属薄膜に光を照射する光源手段と、前記金属薄膜に照射
した光の反射光に基づいて金属薄膜表面の屈折率を検出
する第１光検出手段と、前記金属薄膜に照射した光に応
じて発生する蛍光偏光を検出する第２光検出手段とを備
え、リガンド分子を前記金属薄膜の表面に固定し、前記
リガンド分子又はこのリガンド分子と反応させるための
アナライト分子に蛍光色素を標識し、アナライト分子を
前記リガンド分子に与えると共に、前記光源手段から金
属薄膜に光を照射して、金属薄膜において表面プラズモ
ン共鳴現象を生じさせると共に、前記蛍光色素を励起
し、リガンド分子とアナライト分子との相互作用により
生じる金属薄膜表面の屈折率の変化を前記第１光検出手
段で検出すると共に、リガンド分子とアナライト分子と
の相互作用により生じる蛍光偏光の偏光度変化を前記第
２光検出手段で検出するように構成されているので、リ
ガンド分子とアナライト分子との相互作用を、表面プラ
ズモン共鳴及び蛍光偏光の両面から測定することが可能
になり、同じ物質間の相互作用を両方の測定方法で測定
すれば、表面プラズモン共鳴による測定結果と蛍光偏光
による測定結果とを比較することで測定ミスを防止し、
信頼性を向上させることができるようになるという効果
を奏し、また、測定できる物質の選択範囲も広がるとい
う効果を奏する。
プラズモン共鳴及び蛍光偏光測定用装置は、表面に金属
薄膜が形成された透明な基板と、前記基板の裏面から金
属薄膜に光を照射する光源手段と、前記金属薄膜に照射
した光の反射光に基づいて金属薄膜表面の屈折率を検出
する第１光検出手段と、前記金属薄膜に照射した光に応
じて発生する蛍光偏光を検出する第２光検出手段とを備
え、リガンド分子を前記金属薄膜の表面に固定し、前記
リガンド分子又はこのリガンド分子と反応させるための
アナライト分子に蛍光色素を標識し、アナライト分子を
前記リガンド分子に与えると共に、前記光源手段から金
属薄膜に光を照射して、金属薄膜において表面プラズモ
ン共鳴現象を生じさせると共に、前記蛍光色素を励起
し、リガンド分子とアナライト分子との相互作用により
生じる金属薄膜表面の屈折率の変化を前記第１光検出手
段で検出すると共に、リガンド分子とアナライト分子と
の相互作用により生じる蛍光偏光の偏光度変化を前記第
２光検出手段で検出するように構成されているので、リ
ガンド分子とアナライト分子との相互作用を、表面プラ
ズモン共鳴及び蛍光偏光の両面から測定することが可能
になり、同じ物質間の相互作用を両方の測定方法で測定
すれば、表面プラズモン共鳴による測定結果と蛍光偏光
による測定結果とを比較することで測定ミスを防止し、
信頼性を向上させることができるようになるという効果
を奏し、また、測定できる物質の選択範囲も広がるとい
う効果を奏する。
【図１】 本発明に係る表面プラズモン共鳴及び蛍光偏
光測定用装置の第一実施例の構成を示す模式図である。
光測定用装置の第一実施例の構成を示す模式図である。
【図２】 本発明に係る表面プラズモン共鳴及び蛍光偏
光測定用装置の第ニ実施例の構成を示す模式図である。
光測定用装置の第ニ実施例の構成を示す模式図である。
Ａ 光源手段
１ 光源
２ 入射用光ファイバ
３ 集光レンズ
４ 直線偏光子
５ 入射角調整用プリズム
Ｂ センサチップ
１０ 透明基板
１１ 金属薄膜
Ｃ 第一光検出手段
２０ 出射角調整用プリズム
２１ 出射用レンズ
２２ 出射用ファイバ
２３ 分光器
Ｄ 第二光検出手段
３０ レンズ
３１ 偏光ビームスプリッタ
３２ 平行面偏光強度測定用光検出器
３３ 垂直面偏光強度測定用光検出器
Ｅ 光源手段
４０ 光源
４１ 光学フィルタ
Ｆ センサチップ
５０ プリズム
５１ 金属薄膜
Ｇ 第一光検出手段
６０ 直線偏光子
６１ 出射用レンズ
６２ 検出器
Ｈ 第二光検出手段
７０ レンズ
７１ 偏光ビームスプリッタ
７２ 平行面偏光強度測定用光検出器
７３ 垂直面偏光強度測定用光検出器
ｘ 蛍光素子で標識されたリガンド分子
ｙ アナライト分子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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
Ｆターム(参考） 2G043 AA03 DA02 EA01 EA15 FA06
GA01 GB01 HA01 HA05 HA07
HA09 JA02 KA01 KA02 KA05
KA09
2G059 AA05 DD03 DD13 EE02 EE07
EE11 FF12 GG01 GG02 GG03
GG04 HH01 HH02 HH06 JJ02
JJ11 JJ12 JJ17 JJ19 JJ22
LL10
Claims (8)
- 【請求項１】表面に金属薄膜が形成された透明な基板
と、 前記基板の裏面から金属薄膜に光を照射する光源手段
と、 前記金属薄膜に照射した光の反射光に基づいて金属薄膜
表面の屈折率を検出する第１光検出手段と、 前記金属薄膜に照射した光に応じて発生する蛍光偏光を
検出する第２光検出手段とを備え、 リガンド分子を前記金属薄膜の表面に固定し、 前記リガンド分子又はこのリガンド分子と反応させるた
めのアナライト分子に蛍光色素を標識し、 アナライト分子を前記リガンド分子に与えると共に、 前記光源手段から金属薄膜に光を照射して、金属薄膜に
おいて表面プラズモン共鳴現象を生じさせると共に、前
記蛍光色素を励起し、 リガンド分子とアナライト分子との相互作用により生じ
る金属薄膜表面の屈折率の変化を前記第１光検出手段で
検出すると共に、 リガンド分子とアナライト分子との相互作用により生じ
る蛍光偏光の偏光度変化を前記第２光検出手段で検出す
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
及び蛍光偏光測定用装置。 - 【請求項２】前記光源手段が一つであることを特徴とす
る請求項１に記載の表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光測
定用装置。 - 【請求項３】前記基板が光導波路であり、 前記光源手段が、 蛍光色素を励起させるための励起波長領域と共鳴波長の
検出用の波長領域とを含む範囲の波長領域を持つ光を発
することを特徴とする請求項２に記載の表面プラズモン
共鳴及び蛍光偏光測定用装置。 - 【請求項４】前記基板がプリズムであり、 前記光源手段が、 蛍光色素を励起させるための励起波長領域と共鳴角検出
用の単色光の波長領域との両方の波長領域のピークを有
する光を発することを特徴とする請求項２に記載の表面
プラズモン共鳴及び蛍光偏光測定用装置。 - 【請求項５】前記金属薄膜が金であり、 前記蛍光色素の蛍光波長が金の金属薄膜透過率が高い波
長６００ｎｍより短い波長を有し、前記蛍光色素の蛍光
を金の金属薄膜を通して検出することを特徴とする請求
項３又は４に記載の表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光測
定用装置。 - 【請求項６】前記光源手段が、 表面プラズモン共鳴測定用の光源と、 蛍光偏光測定用の光源とを備えていることを特徴とする
請求項１に記載の表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光測定
用装置。 - 【請求項７】前記基板が光導波路であり、 前記表面プラズモン共鳴測定用の光源が共鳴波長の検出
用の波長領域を有する光を発し、 前記蛍光偏光測定用の光源が蛍光色素を励起させるため
の励起波長領域を有する光を発することを特徴とする請
求項６に記載の表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光測定用
装置。 - 【請求項８】前記基板がプリズムであり、 前記表面プラズモン共鳴測定用の光源が共鳴角の検出用
の単色光の波長を有する光を発し、 前記蛍光偏光測定用の光源が蛍光色素を励起させるため
の励起波長領域を有する光を発することを特徴とする請
求項６に記載の表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光測定用
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002148886A JP3947685B2 (ja) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | 表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光測定用装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002148886A JP3947685B2 (ja) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | 表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光測定用装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003344273A true JP2003344273A (ja) | 2003-12-03 |
| JP3947685B2 JP3947685B2 (ja) | 2007-07-25 |
Family
ID=29767258
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2002148886A Expired - Fee Related JP3947685B2 (ja) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | 表面プラズモン共鳴及び蛍光偏光測定用装置 |
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-
2002
- 2002-05-23 JP JP2002148886A patent/JP3947685B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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