JP2006258636A - Measuring method and measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試料等の測定対象物に接した薄膜層と誘電体ブロックとの界面で光ビームを全反射させてエバネッセント波を発生させ、それにより全反射した光ビームのプロファイルに表れる変化を測定して試料の分析を行う測定方法および装置に関するものである。 The present invention generates an evanescent wave by totally reflecting a light beam at an interface between a thin film layer in contact with an object to be measured such as a sample and a dielectric block, thereby measuring a change appearing in the profile of the totally reflected light beam. The present invention relates to a measuring method and apparatus for analyzing a sample.
従来より、エバネッセント波を利用した測定装置の1つとして、表面プラズモンセンサーが知られている。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。表面プラズモンセンサーは、この表面プラズモンが光波によって励起される現象を利用して、試料の特性を分析するものであり、種々のタイプのセンサーが提案されている。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(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, a surface plasmon sensor is known as one of measuring devices using an evanescent wave. In the metal, free electrons collectively vibrate to generate a dense wave called a plasma wave. A quantized version of this dense wave generated on the metal surface is called surface plasmon. The surface plasmon sensor analyzes the characteristics of a sample using a phenomenon in which the surface plasmon is excited by a light wave, and various types of sensors have been proposed. Among them, one that uses a system called Kretschmann configuration is well known (see, for example, Patent Document 1).
上記の系を用いる表面プラズモンセンサーは基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されて試料に接触させられる金属膜と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を検出する光検出手段と、該光検出手段の検出結果に基づいて表面プラズモン共鳴の状態を測定する測定手段とを備えてなるものである。 A surface plasmon sensor using the above system basically includes, for example, a dielectric block formed in a prism shape, a metal film formed on one surface of the dielectric block and brought into contact with a sample, and a light source that generates a light beam. An optical system that causes the light beam to be incident on the dielectric block at various angles so that a total reflection condition is obtained at the interface between the dielectric block and the metal film, and a light beam that is totally reflected at the interface A light detecting means for detecting the intensity of the light and a measuring means for measuring the surface plasmon resonance state based on the detection result of the light detecting means.
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ー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ー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 a component incident on the light beam at various angles is included. As described above, a relatively thick light beam may be incident on the interface in a convergent light state or a divergent light state. In the former case, a light beam whose reflection angle changes according to the change in the incident angle of the incident light beam is detected by a small photodetector that moves in synchronization with the change in the reflection angle, or the direction in which the reflection angle changes Can be detected by an area sensor extending along the line. On the other hand, in the latter case, it can be detected by an area sensor extending in a direction in which all light beams reflected at various reflection angles can be received.
上記構成の表面プラズモンセンサーにおいて、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射角θSPで入射させると、該金属膜に接している試料中に電界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネッセント波によって金属膜と試料との界面に表面プラズモンが励起される。エバネッセント光の波数ベクトルが表面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立しているとき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面プラズモンに移行するので、誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射した光の強度が鋭く低下する。この光強度の低下は、一般に上記光検出手段により暗線として検出される。 In the surface plasmon sensor having the above configuration, when a light beam is incident on the metal film at a specific incident angle θ SP that is equal to or greater than the total reflection angle, an evanescent wave having an electric field distribution is generated in the sample in contact with the metal film, This evanescent wave excites surface plasmons at the interface between the metal film and the sample. When the wave number 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 the entire energy is transferred to the interface between the dielectric block and the metal film. The intensity of the reflected light decreases sharply. This decrease in light intensity is generally detected as a dark line by the light detection means.
この光強度の低下が生じる全反射角以上の特定入射角θSP(以後全反射減衰角θSPと記載)より表面プラズモンの波数が解ると、試料の誘電率が求められる。すなわち表面プラズモンの波数を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、試料の誘電率とすると、以下の関係がある。
試料の誘電率εsが分かれば、所定の較正曲線等に基づいて試料の屈折率等が分かるので、結局、全反射減衰角θSPを知ることにより、試料の誘電率つまりは屈折率に関連する特性を求めることができる。 Knowing the dielectric constant εs of the sample, the refractive index or the like of the sample is found based on a predetermined calibration curve or the like, after all, by knowing the total reflection attenuation angle theta SP, dielectric constant, that of the sample related to the refractive index Characteristics can be obtained.
また、エバネッセント波を利用した類似のセンサーとして、漏洩モードセンサーも知られている(例えば非特許文献1参照)。この漏洩モードセンサーは基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形成されて、試料に接触させられる光導波層と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを上記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定する光検出手段と、該光検出手段の検出結果に基づいて導波モードの励起状態を測定する測定手段とを備えてなるものである。 Further, a leak mode sensor is also known as a similar sensor using an evanescent wave (see, for example, Non-Patent Document 1). This leakage mode sensor is basically a dielectric block formed in a prism shape, for example, a clad layer formed on one surface of the dielectric block, and formed on the clad layer to be brought into contact with a sample. An optical waveguide layer, a light source that generates a light beam, and the light beam are incident on the dielectric block at various angles so that a total reflection condition is obtained at the interface between the dielectric block and the cladding layer. An optical system, a light detecting means for measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface, and a measuring means for measuring the excited state of the waveguide mode based on the detection result of the light detecting means. is there.
上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、光ビームを誘電体ブロックを通してクラッド層に対して全反射角以上の入射角で入射させると、このクラッド層を透過した後に光導波層においては、ある特定の波数を有する特定入射角の光のみが導波モードで伝搬するようになる。こうして導波モードが励起されると、入射光のほとんどが光導波層に取り込まれるので、上記界面で全反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。そして導波光の波数は光導波層の上の試料の屈折率に依存するので、全反射減衰角θSPを知ることによって、試料の屈折率や、それに関連する試料の特性を分析することができる。 In the leaky mode sensor having the above configuration, when a light beam is incident on the cladding layer through the dielectric block at an incident angle greater than the total reflection angle, the light waveguide layer transmits a specific wave number after passing through the cladding layer. Only light having a specific incident angle is propagated in the guided mode. When the waveguide mode is excited in this way, most of the incident light is taken into the optical waveguide layer, resulting in total reflection attenuation in which the intensity of light totally reflected at the interface is sharply reduced. Since the wave number of the waveguide light depends on the refractive index of the sample on the optical waveguide layer, by knowing the total reflection attenuation angle theta SP, it can be analyzed refractive index of the sample and the properties of the sample related thereto .
また、上述した表面プラズモンセンサーや漏洩モードセンサーは、創薬研究分野等において、所望のリガンドに結合するアナライトを見いだすランダムスクリーニングへ使用されることがあり、この場合には前記薄膜層(表面プラズモンセンサーの場合は金属膜であり、漏洩モードセンサーの場合はクラッド層および光導波層)上にリガンドを固定し、該リガンド上に種々のアナライトを含有するバッファー(液体試料)を供給し、所定時間が経過する毎に前述の全反射減衰角θSPを測定している。バッファー中のアナライトが、リガンドと結合するものであれば、この結合によりリガンドの屈折率が時間経過に伴って変化する。したがって、所定時間経過毎に上記全反射減衰角θSPを測定し、全反射減衰角θSPに変化が生じているか否か測定することにより、アナライトとリガンドの結合が行われているか否か、すなわちアナライトがリガンドと結合する特定物質であるか否かを判定することができる。このようなアナライトとリガンドとの組み合わせとしては、例えば抗原と抗体あるいは抗体と抗体が挙げられ、そのようなものに関する具体的な測定としては、一例として、リガンドをウサギ抗ヒトIgG抗体とし、アナライトであるヒトIgG抗体との結合の有無検出とその定量分析を行う測定が挙げられる。 In addition, the surface plasmon sensor and leakage mode sensor described above may be used for random screening to find an analyte that binds to a desired ligand in the field of drug discovery research. In this case, the thin film layer (surface plasmon sensor) is used. In the case of a sensor, it is a metal film. In the case of a leak mode sensor, a ligand is fixed on a clad layer and an optical waveguide layer), and buffers (liquid samples) containing various analytes are supplied onto the ligand. every time elapses measures the ATR angle theta SP described above. If the analyte in the buffer is one that binds to the ligand, the binding causes the refractive index of the ligand to change over time. Therefore, the attenuated total reflection angle theta SP was measured every predetermined time, by a change in the attenuated total reflection angle theta SP to measure whether occurring, whether binding between the analyte and ligand have been made That is, it can be determined whether or not the analyte is a specific substance that binds to the ligand. Examples of such a combination of an analyte and a ligand include an antigen and an antibody or an antibody and an antibody. As a specific measurement related to such an analyte, for example, a ligand is a rabbit anti-human IgG antibody, Examples include detection of the presence or absence of binding to a human IgG antibody, which is a light, and quantitative analysis thereof.
なお、バッファー中のアナライトとリガンドの結合状態を測定するためには、必ずしも全反射減衰角θSPの角度そのものを検出する必要はない。例えば最初にアナライトを含まないバッファーを用いて基準となるベースラインを測定した後、リガンド上にアナライトが含まれたバッファーを供給した際の全反射減衰角θSPの角度変化量を測定して、その角度変化量の大小に基づいて結合状態を測定することもできる。 In order to measure a binding state between the analyte and ligand in buffer, it is not always necessary to detect the angle itself of an attenuated total reflection angle theta SP. For example after first measuring the baseline as a reference by using the buffer without analyte was measured angle variation of the attenuated total reflection angle theta SP at the time of supplying the buffer containing the analyte on the ligand Thus, the coupling state can be measured based on the magnitude of the angle change amount.
上記のような表面プラズモンセンサー等の測定装置においては、バッファーによるバルク効果や、リガンドおよびバッファーの温度変化や、光源変動等の外乱による測定結果の誤差をなくすため、リファレンス法と呼ばれる方法を用いて測定精度を向上させる方法が用いられている。 In measuring devices such as the above surface plasmon sensor, a method called a reference method is used to eliminate errors in measurement results due to disturbances such as bulk effects due to buffers, temperature changes of ligands and buffers, and light source fluctuations. A method for improving measurement accuracy is used.
このリファレンス法は、例えば、リガンドとアナライトの結合状態について測定を行う場合に、薄膜層上にリガンドを固定した検出系、および薄膜層上にリガンドを固定していない参照系の2つの系を用意し、例えば、検出系での測定結果から参照系の測定結果を引く等、参照系の測定結果に基づいて検出系の測定結果を校正することによって、上記のような外乱の影響を除外することができるものである。 In this reference method, for example, when measuring the binding state of a ligand and an analyte, there are two systems: a detection system in which a ligand is immobilized on a thin film layer, and a reference system in which the ligand is not immobilized on a thin film layer. Prepare and exclude the influence of disturbances as described above by calibrating the measurement result of the detection system based on the measurement result of the reference system, such as subtracting the measurement result of the reference system from the measurement result of the detection system It is something that can be done.
また、上記のような表面プラズモンセンサー等の測定装置においては、リガンドが固定された薄膜層上に流路機構を用いてバッファーを連続的に供給して測定を行うものが知られている。この形態のセンサーを用いれば、リガンドとアナライトとの結合状態を測定する際に、常に新しいバッファーが薄膜層上に供給されるため、バッファー中の被検体の濃度が変化せず、結合状態の測定を精度良く行うことができる。 In addition, a measuring device such as a surface plasmon sensor as described above is known in which measurement is performed by continuously supplying a buffer using a flow path mechanism onto a thin film layer on which a ligand is fixed. With this type of sensor, when measuring the binding state between the ligand and the analyte, a new buffer is always supplied onto the thin film layer, so the concentration of the analyte in the buffer does not change, and the binding state Measurement can be performed with high accuracy.
このような流路機構を備えた測定装置において、流路中に1つの検出系に対して1つの参照系を備えて既述のリファレンス法による校正を行って測定値を得る方法がBIACORE社により提案されている(非特許文献2参照)。
しかしながら、この流路機構を備えた測定装置において、流路内に参照系と検出系とを1つずつ設けてリファレンス法による校正を行う場合、流路サイズ(幅、高さ、断面積など)や流路内壁の表面粗さ等により、参照系と検出系との間で、流速、温度、濃度などの各種パラメータに位置ムラが生じるために測定誤差が生じることが本発明者の研究により明らかになった。具体的には、流速は流路入口側で早く、出口側で遅い、また、濃度は入口側で高く出口側で低い、さらに温度は流路全体に亘ってムラがあることなどが明らかになった。 However, in a measurement apparatus equipped with this flow path mechanism, when calibration is performed by the reference method with one reference system and one detection system in the flow path, the flow path size (width, height, cross-sectional area, etc.) Inventor's research reveals that measurement errors occur due to uneven position in various parameters such as flow velocity, temperature, concentration, etc. between the reference system and the detection system due to the surface roughness of the inner wall of the flow path, etc. Became. Specifically, it is clear that the flow rate is fast on the inlet side of the flow path and slow on the outlet side, the concentration is high on the inlet side and low on the outlet side, and the temperature is uneven throughout the flow path. It was.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、測定誤差を抑制し精度良く測定を行うことができる測定装置および測定方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a measuring apparatus and a measuring method that can perform measurement with high accuracy while suppressing measurement errors.
本発明の測定方法は、平滑な一面に薄膜層が形成された誘電体ブロックと、試料液を注入する注入口から該試料液を排出する排出口に至る、前記薄膜層に沿って試料液を流動可能とする流路とを用い、
前記流路内の、前記薄膜層の所定領域と前記誘電体ブロックとの界面に該界面で全反射する角度で光ビームを入射させ、該界面で全反射した光ビームの強度を検出し、
該光検出手段の検出結果に基づいて、前記薄膜層上の測定対象物の屈折率情報を求める測定方法において、
前記流路内の、前記薄膜層の前記所定領域の近傍に設けられた2以上の参照領域と前記誘電体ブロックとの参照用界面にそれぞれ参照用の光ビームを入射させ、該参照用界面で全反射した光ビームの強度を検出し、
前記2以上の領域の参照用界面についての検出結果を元に内挿もしくは外挿して得られる値をリファレンス値として前記光検出手段の検出結果を校正し、前記屈折率情報を求めるものであることを特徴とするものである。
The measurement method according to the present invention includes a dielectric block having a thin film layer formed on a smooth surface and a sample solution along the thin film layer from an inlet for injecting the sample solution to an outlet for discharging the sample solution. Using a flow path that allows flow,
A light beam is incident on the interface between the predetermined region of the thin film layer and the dielectric block in the flow path at an angle that is totally reflected at the interface, and the intensity of the light beam that is totally reflected at the interface is detected;
In the measurement method for obtaining the refractive index information of the measurement object on the thin film layer based on the detection result of the light detection means,
A reference light beam is incident on a reference interface between two or more reference regions provided in the flow path in the vicinity of the predetermined region of the thin film layer and the dielectric block. Detect the intensity of the totally reflected light beam,
The refractive index information is obtained by calibrating the detection result of the light detection means using a value obtained by interpolation or extrapolation based on the detection result of the reference interface in the two or more regions as a reference value. It is characterized by.
本発明の測定装置は、平滑な一面に薄膜層が形成された誘電体ブロックと、
試料液を注入する注入口から該試料液を排出する排出口に至る、前記薄膜層に沿って試料液を流動可能とする流路と、
前記流路内の、前記薄膜層の所定領域と前記誘電体ブロックとの界面に該界面で全反射する角度で光ビームを入射させ、前記該界面で全反射した光ビームの強度を検出する光検出手段と、
該光検出手段の検出結果に基づいて、前記薄膜層上の測定対象物の屈折率情報を求める屈折率情報取得手段とを備えた測定装置において、
前記流路内の、前記薄膜層の前記所定領域の近傍に設けられた2以上の参照領域と前記誘電体ブロックとの参照用界面にそれぞれ参照用の光ビームを入射させ、該参照用界面で全反射した光ビームの強度を検出する参照用光検出手段を備え、
前記屈折率情報取得手段が、前記参照用検出手段による前記2以上の領域の参照用界面についての検出結果を元に内挿もしくは外挿して得られる値をリファレンス値として前記光検出手段の検出結果を校正し、前記屈折率情報を求めるものであることを特徴とするものである。
The measuring device of the present invention comprises a dielectric block having a thin film layer formed on a smooth surface,
A flow path that allows the sample liquid to flow along the thin film layer from the inlet for injecting the sample liquid to the outlet for discharging the sample liquid;
Light for detecting the intensity of the light beam totally reflected at the interface by causing the light beam to enter the interface between the predetermined region of the thin film layer and the dielectric block in the flow path at an angle that is totally reflected at the interface. Detection means;
In a measurement apparatus comprising refractive index information acquisition means for obtaining refractive index information of a measurement object on the thin film layer based on a detection result of the light detection means,
A reference light beam is incident on a reference interface between two or more reference regions provided in the flow path in the vicinity of the predetermined region of the thin film layer and the dielectric block. A reference light detection means for detecting the intensity of the totally reflected light beam,
The detection result of the light detection means using, as a reference value, a value obtained by the refractive index information acquisition means interpolating or extrapolating based on the detection results of the reference interfaces of the two or more regions by the reference detection means , And the refractive index information is obtained.
本発明の測定方法および測定装置においては、参照領域を、前記所定領域の前記流路の上流と下流および/または左右などに配置することができる。 In the measurement method and the measurement apparatus of the present invention, the reference area can be arranged upstream and downstream of the flow path in the predetermined area and / or right and left.
本発明の測定装置は、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う、所謂表面プラズモンセンサーとして構成されたものとすることができる。また、薄膜層を、誘電体ブロックの前記一面に形成されたクラッド層とクラッド層上に形成された光導波層からなるものとし、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う、所謂漏洩モードセンサーとして構成されたものとすることができる。 The measuring apparatus of the present invention can be configured as a so-called surface plasmon sensor that uses a metal film as a thin film layer and performs measurement using the effect of the surface plasmon resonance described above. In addition, the thin film layer is composed of a clad layer formed on the one surface of the dielectric block and an optical waveguide layer formed on the clad layer, and measurement is performed by using the effect of waveguide mode excitation in the optical waveguide layer. It can be configured as a so-called leakage mode sensor.
また、薄膜層上の状態の測定方法は、誘電体ブロックと薄膜層との界面に対して種々の入射角度で入射させた光ビームの該界面での反射光を検出して、全反射減衰角もしくはその角度変化を検出することにより屈折率もしくは屈折率変化を測定するものであってもよいし、また、D.V.Noort,K.johansen,C.-F.Mandenius, Porous Gold in Surface Plasmon 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屈折率もしくは屈折率変化を測定するものであってもよい。 The method for measuring the state on the thin film layer is to detect the reflected light at the interface between the dielectric block and the thin film layer at various incident angles and detect the total reflection attenuation angle. Alternatively, the refractive index or refractive index change may be measured by detecting the angle change, and DVNoort, K. johansen, C.-F. Mandenius, Porous Gold in Surface Plasmon Resonance Measurement, As described in EUROSENSORS XIII, 1999, pp.585-588, a light beam having a plurality of wavelengths is incident at an incident angle at which the total reflection condition is obtained at the interface, and is totally reflected at the interface for each wavelength. The refractive index or refractive index change may be measured by measuring the intensity of the light beam and detecting the degree of total reflection attenuation for each wavelength.
本発明の測定方法および測定装置によれば、1つの所定領域に対して該所定領域の近傍に設けられた2以上の参照領域を設定し、該2以上の参照領域の検出結果を元に内挿もしくは外挿して得られる値をリファレンス値として校正に用いるので、参照領域が1箇所のみであった従来と比較して、参照領域と所定領域との濃度差などによる誤差を軽減し、より精度良く測定を行うことができる。 According to the measurement method and the measurement apparatus of the present invention, two or more reference areas provided in the vicinity of the predetermined area are set for one predetermined area, and the internal is based on the detection results of the two or more reference areas. Since the value obtained by interpolation or extrapolation is used as a reference value for calibration, errors due to density differences between the reference area and the specified area are reduced and more accurate than in the conventional case where there is only one reference area. It can measure well.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本発明の第1の実施の形態の測定装置は、測定ユニットの複数の測定部に光ビームを並列的に入射させることにより複数の試料の分析を同時に行うことが可能な表面プラズモンセンサーであり、図1は本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、図2はこの表面プラズモンセンサーの測定系の平面図、図3はこの表面プラズモンセンサーの測定系の側面図、図4〜図7は測定ユニットの詳細を説明するための図、図8は図2中のVIII−VIII線断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention is a surface plasmon sensor capable of simultaneously analyzing a plurality of samples by allowing light beams to enter the plurality of measurement units of the measurement unit in parallel. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a surface plasmon sensor according to the present embodiment, FIG. 2 is a plan view of a measurement system of the surface plasmon sensor, FIG. 3 is a side view of the measurement system of the surface plasmon sensor, and FIGS. FIG. 7 is a diagram for explaining the details of the measurement unit, and FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
この表面プラズモンセンサー1は、図1に示すように、測定ユニット10に設けられた複数の測定部毎に光ビームを並列的に入射させることにより複数の試料の分析を同時に行うことが可能な表面プラズモンセンサーであり、同様の構成の複数の表面プラズモン測定系1A、1B…により構成されている。各測定系の構成について、個別の要素を表す符号であるA、B…の符号は省略して説明する。
As shown in FIG. 1, the
図2、図3および図8に示すように、各測定系は、1本の光ビーム13を発生させる半導体レーザ等からなる光源14(以下、レーザ光源14という)と、上記光ビーム13を測定ユニット10に通し、流路60(測定部63)の下の誘電体ブロック50と金属膜55との3箇所の界面40、41および42に対して、種々の入射角が得られるように並列的に入射させる光学系15と、上記界面40、41および42で全反射した光ビーム13を各々平行光化する3つのコリメーターレンズ16と、この平行光化された光ビーム13を各々検出する3つのフォトダイオードアレイ17と、3つのフォトダイオードアレイ17に接続された差動アンプアレイ18と、ドライバ19と、コンピュータシステム等からなる信号処理部20と、この信号処理部20に接続された表示部21とを備えている。なお、信号処理部20は、後述する補正動作の際に使用される補正手段を内蔵するものである。
As shown in FIGS. 2, 3, and 8, each measurement system measures a light source 14 (hereinafter referred to as a laser light source 14) composed of a semiconductor laser or the like that generates one
まず、測定ユニット10について説明する。図4は測定ユニット10の斜視図、図5は上記測定ユニットの分解斜視図、図6は上記測定ユニットの上面図、図7は図6中のVII−VII線断面図である。
First, the
測定ユニット10は、光ビームに対して透明であり、平滑な上面50aに薄膜層としての金属膜55が形成された誘電体ブロック50と、この誘電体ブロック50の金属膜55上に密接される流路部材(試料供給機構)51と、誘電体ブロック50と係合して、流路部材51を誘電体ブロック50の上面50a上に保持する保持部材52とから構成される。
The
誘電体ブロック50は、例えば透明樹脂等からなるものであり、長手方向に直交する断面が上底よりも下底の方が短い台形状の本体を有し、この本体の長手方向の両端部に上面(もしくは下面)方向から見たときの幅が本体よりも薄く形成された保持部50bが形成されたもので、後述の測定装置の光源から出射された光ビームを誘電体ブロック50と金属膜55との界面に入射させるとともに、この界面で全反射した光ビームを測定装置の光検出手段に向けて出射させるプリズム部が一体的に形成されたものである。本体の長手方向の両側面には後述の保持部材52に形成された係合孔52cに係合させるための係合凸部50cと側面が垂直に形成された垂直凸部50dとが両側面で各々互いに対向するように形成されており、底面には長手方向に平行に延びる摺動溝50eが形成されている。
The
流路部材51は、入口61から測定部63に至る供給路62、および測定部63から出口65に至る排出路64から構成される流路60が、流路部材51の長手方向に渡って複数形成されており、この複数の流路60は直線状に配置されている。
The
図7に示すように、流路部材51の下部部分には、供給路62の出口と排出路64の入口が開口され、また流路部材51の下面に位置する金属膜55の表面と接する領域に、この供給路62の出口と排出路64の入口を囲むシール部51aが形成されており、このシール部51aの内側が測定部63となる。このため、流路部材51を誘電体ブロック50の金属膜55上に密接させた場合に、このシール部51a内の測定部63が流路として機能するようになる。なお、シール部51aは、流路部材51の上部部分と一体形成されたものであってもよいし、上部部分とは異なる素材により形成され、後付されたものであってもよく、例えばOリング等を流路部材51の下部部分に取り付けたものであってもよい。
As shown in FIG. 7, the lower portion of the
本発明の測定ユニットを使用する表面プラズモンセンサー等の測定装置では、蛋白質を含む液体試料が使用されることが想定されるが、流路60内で液体試料中の蛋白質が固着してしまうと測定を正確に行うことが困難となってしまうため、流路部材51の材料としては蛋白質に対する非特異吸着性を有しないことが好ましく、具体的にはシリコン、ポリプロピレン等を用いるとよい。また、流路部材51をこのような弾性材料からなるものとすることにより、流路部材51を金属膜55上に確実に密接させることができるため、接触面からの液体試料の液漏れを防止することができる。
In a measuring device such as a surface plasmon sensor using the measuring unit of the present invention, it is assumed that a liquid sample containing a protein is used. However, if the protein in the liquid sample is fixed in the
保持部材52は、ポリプロピレン等の弾性材料からなり、長手方向と直交する方向の断面が略冂字形状をしており、保持部材52の上板(保持板部)の流路部材51の入口61および出口65と対向する位置には流路部材51に向けて狭くなるテーパー状のピペット挿入孔52aが形成されており、保持部材52の上面の各ピペット挿入孔52aの中間、および両端のピペット挿入孔52aのさらに外側には位置決め用のボス52bが形成されている。
The holding
また、この保持部材52の上面には、蒸発防止部材54が両面テープ(接着部材)53により貼付されている。図5に示すように、両面テープ53のピペット挿入孔52aと対向する位置にはピペット挿入用の孔53aが形成され、ボス52bと対向する位置には位置決め用の孔53bが形成されており、同様に、蒸発防止部材54のピペット挿入孔52aと対向する位置にはスリット54aが形成され、ボス52bと対向する位置には位置決め用の孔54bが形成されており、ボス52bに両面テープ53の孔53bおよび蒸発防止部材54の孔54bを挿通した状態で、蒸発防止部材54を保持部材52の上面に貼付することにより、蒸発防止部材54のスリット54aと流路部材51の入口61および出口65とが対向するように構成される。この蒸発防止部材54は、スリット54aからピペットを挿入できるように弾性を有する材料である必要があり、具体的にはシリコンまたはポリプロピレン等を用いるとよい。なお、上記の保持部材52と蒸発防止部材54とは一体的に形成してもよく、これに加えてさらに流路部材51も一体的に形成してもよい。
Further, an
さらに、保持部材52の長手方向側板には、誘電体ブロック50に形成された係合凸部50cに係合させるための係合孔52cが形成されており、この係合孔52cを係合凸部50cに係合させて保持部材52と誘電体ブロック50とを係合させた状態で、流路部材51が保持部材52と誘電体ブロック50とに挟持され、流路部材51が誘電体ブロック50の上面50a上に保持されるように構成されている。
Furthermore, an
図7に示すように、流路部材51が保持部材52と誘電体ブロック50とに挟持された状態では、流路部材51の入口61および出口65は、蒸発防止部材54のスリット54aにより外気から遮断され、流路60内に注入された液体試料の蒸発を防止するように構成されている。
As shown in FIG. 7, in a state where the
入射光学系15は、レーザ光源14から発散光状態で出射した光ビーム13を平行光化するコリメーターレンズ15aと、該平行光化された光ビーム13を分割するハーフミラー15cおよび15dと、ハーフミラー15cにより反射されハーフミラー15dを透過した光ビームを測定ユニット10方向に反射させるミラー15eと、ハーフミラー15cを透過した光ビーム13、ハーフミラー15dにより反射された光ビーム13およびミラー15dにより反射された光ビーム13を上記界面40、41および42上で各々収束させる3つの集光レンズ15bとから構成されている。
The incident
光ビーム13は、上述のように集光されるので、界面40、41および42に対して種々の入射角θで入射する成分を含むことになる。なおこの入射角θは、全反射角以上の角度とされる。そこで、光ビーム13は界面40、41および42で全反射し、この反射した光ビーム13には、種々の反射角で反射する成分が含まれることになる。なお、上記光学系15は、光ビーム13を界面40、41および42にデフォーカス状態で入射させるように構成されてもよい。そのようにすれば、表面プラズモン共鳴の状態検出の誤差が平均化されて、測定精度が高められる。
Since the
なお光ビーム13は、界面40、41および42に対してp偏光で入射させる。そのようにするためには、予めレーザ光源14をその偏光方向が所定方向となるように配設すればよい。その他、波長板で光ビーム13の偏光の向きを制御してもよい。
The
図8に示すように、本実施の形態において、測定ユニット10の各流路60の測定部63には3箇所の界面40、41および42に対して光ビーム13が並列的に入射されるが、このうち流路上流側および下流側に位置する界面40および42上の金属膜55上は何も固定していない参照領域Rとし、両界面に挟まれた界面41上の金属膜55上はリガンド73を固定した検出領域(所定領域)Aとし、後述のリファレンス法による測定結果の校正を行うことができるようにしている。
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the
以下、上記構成の表面プラズモンセンサー1による試料分析について説明する。測定に先立ち、恒温室2からチップ保持部11上の測定位置へ向けて測定ユニット10が移動される。チップ保持部11には誘電体ブロック50に形成された摺動溝50eと係合するレール11aが形成されており、測定ユニット10を移動させる際に高い位置精度を確保することができるようになっている。さらに、測定ユニット10がチップ保持部11上に載置された後、誘電体ブロック50に形成された垂直凸部50dが不図示の固定機構により挟持されてチップ保持部11上の測定位置に固定される。その後、図8に示すように流路部材51の入口61に液体試料供給用ピペットチップ70を挿入し、出口65に液体試料吸入用ピペットチップ71を挿入し、液体試料供給用ピペットチップ70から液体試料としてアナライトを含有するバッファー72を流路60の測定部63に供給した後、測定を開始する。
Hereinafter, sample analysis by the
図3に示す通り、レーザ光源14から発散光状態で出射した光ビーム13は、光学系15の作用により、測定部63の下の誘電体ブロック50と金属膜55との界面40、41および42上で収束する。この際、光ビーム13は、界面40、41および42に対して種々の入射角θで入射する成分を含むことになる。なおこの入射角θは、全反射角以上の角度とされる。そこで、光ビーム13は界面40、41および42で全反射し、この反射した光ビーム13には、種々の反射角で反射する成分が含まれることになる。
As shown in FIG. 3, the
界面40および41で全反射した後、2つのコリメーターレンズ16によって各々平行光化された2本の光ビーム13は、2つのフォトダイオードアレイ17により各々検出される。本例におけるフォトダイオードアレイ17は、複数のフォトダイオード17a、17b、17c……が1列に並設されてなり、図3の図示面内において、平行光化された光ビーム13の進行方向に対してフォトダイオード並設方向がほぼ直角となる向きに配設されている。したがって、上記界面40、41および42において種々の反射角で全反射した光ビーム13の各成分を、それぞれ異なるフォトダイオード17a、17b、17c……が受光することになる。
After total reflection at the
図9は、この表面プラズモンセンサーの電気的構成を示すブロック図である。図示の通り上記ドライバ19は、差動アンプアレイ18の各差動アンプ18a、18b、18c……の出力をサンプルホールドするサンプルホールド回路22a、22b、22c……、これらのサンプルホールド回路22a、22b、22c……の各出力が入力されるマルチプレクサ23、このマルチプレクサ23の出力をデジタル化して信号処理部20に入力するA/D変換器24、マルチプレクサ23とサンプルホールド回路22a、22b、22c……とを駆動する駆動回路25、および信号処理部20からの指示に基づいて駆動回路25の動作を制御するコントローラ26から構成されている。なお、差動アンプアレイ18、ドライバ19、信号処理部20は、3つのフォトダイオードアレイ17からの入力に対して、同様の処理を並列的に行うように構成されている。
FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of the surface plasmon sensor. As shown in the figure, the
上記フォトダイオード17a、17b、17c……の各出力は、差動アンプアレイ18の各差動アンプ18a、18b、18c……に入力される。この際、互いに隣接する2つのフォトダイオードの出力が、共通の差動アンプに入力される。したがって各差動アンプ18a、18b、18c……の出力は、複数のフォトダイオード17a、17b、17c……が出力する光検出信号を、それらの並設方向に関して微分したものと考えることができる。
The outputs of the
各差動アンプ18a、18b、18c……の出力は、それぞれサンプルホールド回路22a、22b、22c……により所定のタイミングでサンプルホールドされ、マルチプレクサ23に入力される。マルチプレクサ23は、サンプルホールドされた各差動アンプ18a、18b、18c……の出力を、所定の順序に従ってA/D変換器24に入力する。A/D変換器24はこれらの出力をデジタル化して信号処理部20に入力する。
The outputs of the
図10は、界面41で全反射した光ビーム13の入射角θ毎の光強度と、差動アンプ18a、18b、18c……の出力との関係を説明するものである(界面40および42についても同様である)。ここで、光ビーム13の界面41への入射角θと上記光強度Iとの関係は、同図(1)のグラフに示すようなものであるとする。
FIG. 10 illustrates the relationship between the light intensity for each incident angle θ of the
界面41にある特定の入射角θSPで入射した光は、金属膜55とバッファー72との界面に表面プラズモンを励起させるので、この光については反射光強度Iが鋭く低下する。つまりθSPが全反射減衰角であり、この角度θSPにおいて反射光強度Iは最小値を取る。この反射光強度Iの低下は、図3にDで示すように、反射光中の暗線として観察される。
Light which enters at a predetermined angle theta SP at the
また図10の(2)は、フォトダイオード17a、17b、17c……の並設方向を示しており、先に説明した通り、これらのフォトダイオード17a、17b、17c……の並設方向位置は上記入射角θと一義的に対応している。
(2) in FIG. 10 shows the direction in which the
そしてフォトダイオード17a、17b、17c……の並設方向位置、つまりは入射角θと、差動アンプ18a、18b、18c……の出力I´(反射光強度Iの微分値)との関係は、同図(3)に示すようなものとなる。
The relationship between the positions of the
信号処理部20は、A/D変換器24から入力された微分値I´の値に基づいて、差動アンプ18a、18b、18c……の中から、全反射減衰角θSPに対応する微分値I´=0に最も近い出力が得られているもの(図10の例では差動アンプ18dとなる)を選択し、それが出力する微分値I´に所定の補正処理を施してから、その値を表示部21に表示させる。なお、場合によっては微分値I´=0を出力している差動アンプが存在することもあり、そのときは当然その差動アンプが選択される。
Based on the value of the differential value I ′ input from the A /
以後、所定時間が経過する毎に上記のように選択された差動アンプのいずれかが出力する微分値I´が、所定の補正処理を受けてから表示部21に表示される。この微分値I´は、測定ユニットの金属膜55に接している物質の誘電率つまりは屈折率が変化し、全反射減衰角θSPが変化して、図10(1)に示す曲線が左右方向に移動する形で変化すると、それに応じて上下する。したがって、この微分値I´を時間の経過とともに測定し続けることにより、金属膜55に接しているバッファー72(またはリガンド73)の屈折率変化を調べることができる。
Thereafter, the differential value I ′ output from one of the differential amplifiers selected as described above every time a predetermined time elapses is displayed on the
特に本実施形態では検出領域において、バッファー72に含まれるアナライトがリガンド73と結合する特定物質であれば、リガンド73とアナライトとの結合状態に応じてリガンド73の屈折率が変化するので、上記微分値I´を測定し続けることにより、アナライトがリガンド73と結合する特定物質であるか否かを検出することができる。
In particular, in this embodiment, in the detection region, if the analyte contained in the
本実施の形態においては、1つの検出領域Aに対してその流路上流および下流にそれぞれ参照領域Rが設けられており、3つの領域についての測定を同時に行い、信号処理部20の補正手段において、2つの参照領域Rにおける測定値を元に内挿もしくは外挿して得られる値をリファレンス値とし、検出領域の測定値を補正する。例えば、内挿の例として、2つの参照領域Rにおける測定値の平均値をリファレンス値とする場合を例に挙げる。所定時刻において、2つの参照領域の測定値がそれぞれSr1およびSr2であったとき、その平均値をリファレンス値Sr=(Sr1+Sr2)/2とし、検出領域の測定値Soからリファレンス値を差し引くことによりバッファー等による誤差を差し引き校正された測定値S=So―Srを得る。なお、校正の方法は単純に差を求める方法に限定されるものではなく、例えばS0とSrとの間に感度の相違等による重み付けの違いがある場合は、それぞれの感度による重み付けをG0、Grとして、S=G0×S0−Gr×Srを得るようにしてもよい。 In the present embodiment, a reference area R is provided upstream and downstream of the flow path for one detection area A, and measurement for three areas is performed simultaneously. A value obtained by interpolation or extrapolation based on the measurement values in the two reference regions R is used as a reference value, and the measurement value in the detection region is corrected. For example, as an example of interpolation, a case where an average value of measured values in two reference regions R is used as a reference value will be described as an example. When the measured values of the two reference regions are Sr1 and Sr2 at a predetermined time, the average value is set to the reference value Sr = (Sr1 + Sr2) / 2, and the buffer is obtained by subtracting the reference value from the measured value So of the detection region. The measured value S = So−Sr is obtained by subtracting the error due to the above or the like. Incidentally, the method of calibration is not limited to the method of determining the simple difference, for example, when there is a difference in the weighting by the difference or the like of the sensitivity between S 0 and Sr is, G 0 weighted by the respective sensitivity , Gr may be obtained as S = G 0 × S 0 −Gr × Sr.
このように、1つの参照領域からの測定値をリファレンス値として用い校正していた従来の測定装置と比較して、本実施の形態の測定装置は2つの参照領域からの測定値を元に内挿もしくは外挿して得られる値をリファレンス値として用い校正するため、測定位置に依存する種々のパラメータ(流速、濃度および温度など)による誤差を緩和することができ、測定精度をより向上させることができる。 As described above, compared with the conventional measurement apparatus in which the measurement value from one reference area is calibrated as the reference value, the measurement apparatus of the present embodiment is based on the measurement values from the two reference areas. Since calibration is performed using the value obtained by insertion or extrapolation as a reference value, errors due to various parameters (flow rate, concentration, temperature, etc.) depending on the measurement position can be mitigated, and measurement accuracy can be further improved. it can.
なお、本実施の形態において金属膜55上の参照領域には何も固定していないが、参照領域はバッファー72中のアナライトと結合しない機能を有している方が好ましい。そのような態様とするためには、例えばアルキルチオール、アミノアルコールまたはアミノエーテル等を金属膜55上に固定すればよい。
In the present embodiment, nothing is fixed to the reference region on the
さらに、測定装置については、複数の表面プラズモン測定系により測定ユニットに設けられた全ての流路に対して同時に測定を行う態様に限定されるものではなく、一つの表面プラズモン測定系のみを備え、測定ユニットの位置を測定系に対して相対的に移動させることによって測定ユニットに設けられた複数の流路の測定を順次行う態様としてもよい。 Furthermore, the measuring device is not limited to a mode in which the measurement is simultaneously performed for all the channels provided in the measurement unit by a plurality of surface plasmon measurement systems, and includes only one surface plasmon measurement system, It is good also as an aspect which measures the several flow path provided in the measurement unit sequentially by moving the position of a measurement unit relatively with respect to a measurement system.
次に、図11および図12を参照して本発明の第2の実施の形態について説明する。なおこの図11および図12において、図3および図8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。この第2の実施の形態の測定ユニットは漏洩モードセンサーに対応したものであり、測定系は第1の実施の形態の表面プラズモンセンサーと同じ構成である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 11 and FIG. In FIG. 11 and FIG. 12, elements that are the same as those in FIG. 3 and FIG. 8 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted unless particularly necessary. The measurement unit of the second embodiment corresponds to a leaky mode sensor, and the measurement system has the same configuration as the surface plasmon sensor of the first embodiment.
この測定ユニット10´の誘電体ブロック50の一面(図中の上面)には薄膜層としてのクラッド層56および光導波層57が順に積層されている。誘電体ブロック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56は、誘電体ブロック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57は、クラッド層56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56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57の膜厚は、例えばPMMAから形成する場合で700nm程度とされる。
On one surface (upper surface in the figure) of the
上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、レーザ光源14から出射した光ビーム13を誘電体ブロック50を通してクラッド層56に対して全反射角以上の入射角で入射させると、光ビーム13が誘電体ブロック50とクラッド層56との界面40、41および42で全反射するが、クラッド層56を透過して光導波層57に特定入射角で入射した特定波数の光は、該光導波層57を導波モードで伝搬するようになる。こうして導波モードが励起されると、入射光のほとんどが光導波層57に取り込まれるので、上記界面40、41および42で全反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。
In the leakage mode sensor configured as described above, when the
光導波層57における導波光の波数は、該光導波層57の上のバッファー72もしくはリガンド73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、バッファー72もしくはリガンド73の屈折率を知ることができる。また、差動アンプアレイ18の各差動アンプが出力する微分値I´に基づいてリガンド73とバッファー72の中の被検体との結合状態の変化の様子を調べることができる。
Since the wave number of guided light in the
本実施形態においても第1の実施形態の測定装置と同様に、測定ユニット10’の各流路60の測定部63には3箇所の界面40、41および42に対して光ビーム13が並列的に入射されるが、このうち流路上流側および下流側に位置する界面40および42上の光導波層57上は何も固定していない参照領域Rとし、両界面に挟まれた界面41上の光導波層57上はリガンド73を固定した検出領域(所定領域)Aとしリファレンス法による測定結果の校正を行うものとしている。そして、信号処理手段20において、検出領域Aの測定値を2つの参照領域Rの測定値を元に内挿もしくは外挿して得られる値(例えば平均値)で校正するので、測定位置に依存する種々のパラメータ(流速、濃度および温度など)による誤差を緩和することができ、測定精度をより向上させることができる。
Also in the present embodiment, as in the measurement apparatus of the first embodiment, the
なお、上記実施形態においては流路の上流、下流に検出領域を挟むようにして2つの参照領域を設けたものを挙げたが、参照領域は検出領域を挟むようにして2以上設けてあれば数および配置は特に限定されるものではない。流路中の検出領域と参照領域の別の配置例を図13〜図16に示す。図13〜図16は、測定ユニットの流路の測定部63における検出領域Aおよび参照領域Rの配置を模式的に示すものである。図中矢印は液体試料の流れの向きを示す。
In the above embodiment, two reference areas are provided so as to sandwich the detection area upstream and downstream of the flow path. However, the number and arrangement of the reference areas are two or more as long as two or more reference areas are provided so as to sandwich the detection area. It is not particularly limited. Another arrangement example of the detection area and the reference area in the flow path is shown in FIGS. FIGS. 13 to 16 schematically show the arrangement of the detection region A and the reference region R in the
ここで、検出領域Aは誘電体ブロック上の薄膜層上にリガンドが固定された領域であり、参照領域は薄膜層上に何も固定されていない領域である。 Here, the detection region A is a region where a ligand is fixed on the thin film layer on the dielectric block, and the reference region is a region where nothing is fixed on the thin film layer.
図13に示すように、測定部63において検出領域Aの左右に参照領域Rを設けてもよいし、図14に示すように、検出領域Aの上流、下流および左右の4箇所に参照領域Rを設けてもよい。さらに、図15に示すように検出領域Aを取り囲む8箇所に参照領域Rを設けてもよい。いずれの場合も検出領域Aにおける測定値を、参照領域Rの測定値を元に内挿もしくは外挿して得られる値で校正することにより測定精度を向上させることができる。
As shown in FIG. 13, reference regions R may be provided on the left and right sides of the detection region A in the
また、図16に示すように、流路が部分的に枝分かれして複数の枝路を有する場合、そのうちの1つの枝路を検出領域Aとして用い、他の枝路を参照領域Rとして用いるようにしてもよい。 Further, as shown in FIG. 16, when the flow path is partially branched and has a plurality of branches, one of the branches is used as the detection region A and the other branch is used as the reference region R. It may be.
さらに、図17に示すように、参照領域Rと検出領域Aとを液の流れと垂直かつ直列に交互に配置するようにしてもよい。このように、参照領域Rと検出領域Aとが液の流れと垂直かつ直列に配置されており、単純に流速/流量のみにより反応の違い(置換効率等)が生じると仮定できる場合は、流速の理論曲線(一般に、図中点線で示すような放物線)にてフィッティング(内挿もしくは外挿)を行い、その値をリファレンス値として用いるとより精度の高い測定値を得ることができる。参照領域R1とR2の測定値の平均値をS1に対するリファレンス値としてもよいが、R1、R2およびR3の値を用い、放物線でフィッティングしてリファレンス値を得た方がより精度を向上させることができる。 Furthermore, as shown in FIG. 17, the reference region R and the detection region A may be alternately arranged perpendicularly and in series with the liquid flow. As described above, when the reference region R and the detection region A are arranged vertically and in series with the liquid flow, and it can be assumed that a difference in reaction (substitution efficiency, etc.) is caused simply by the flow rate / flow rate, When a fitting (interpolation or extrapolation) is performed with a theoretical curve (generally a parabola as shown by a dotted line in the figure) and the value is used as a reference value, a more accurate measurement value can be obtained. The average value of the measured values in the reference regions R1 and R2 may be used as a reference value for S1, but using the values of R1, R2, and R3 and fitting with a parabola to obtain the reference value may improve accuracy. it can.
上記各例においては、参照領域Rが検出領域Aの上流および下流もしくは左右に、検出領域Aを挟むように設けられた例を挙げたが、図18に示すように、検出領域Aの近傍に参照領域Rが検出領域Aを挟むことなく配置されていてもよい。この場合、参照領域Rの検出結果を元に外挿して得られる値をリファレンスとして用いればよい。 In each of the above examples, the reference region R is provided upstream and downstream of the detection region A or on the left and right sides so as to sandwich the detection region A. However, as shown in FIG. The reference region R may be arranged without sandwiching the detection region A. In this case, a value obtained by extrapolation based on the detection result of the reference region R may be used as a reference.
なお、図13〜図18に示す流路中の検出領域Aと参照領域Rをそれぞれ同時に測定するに当たっては、検出領域および複数の参照領域の薄膜層と誘電体ブロックとの界面に対して同時に光ビームを入射し、該界面からの全反射光を検出できるように、既述の実施形態に示した測定系の光学系および検出系の構成および配置から適宜変更する必要がある。 Note that when the detection region A and the reference region R in the flow path shown in FIGS. 13 to 18 are simultaneously measured, light is simultaneously applied to the interfaces between the detection region and the thin film layers of the plurality of reference regions and the dielectric block. It is necessary to appropriately change the configuration and arrangement of the optical system and the detection system of the measurement system described in the above-described embodiment so that the beam can be incident and the total reflection light from the interface can be detected.
10 測定ユニット
13 光ビーム
14 レーザ光源
15 光学系
16 コリメーターレンズ
17 フォトダイオードアレイ
17a、17b、17c…… フォトダイオード
18 差動アンプアレイ
18a、18b、18c…… 差動アンプ
19 ドライバ
20 信号処理部
21 表示部
40、41、42 界面
50 誘電体ブロック
51 流路部材
52 保持部材
55 金属膜
63 測定部
60 流路
72 液体試料
A 検出領域
R 参照領域
10 Measuring unit
13 Light beam
14 Laser light source
15 Optical system
16 Collimator lens
17 Photodiode array
17a, 17b, 17c …… Photodiode
18 Differential amplifier array
18a, 18b, 18c ... Differential amplifier
19 Drivers
20 Signal processor
21 Display
40, 41, 42 interface
50 dielectric block
51 Channel member
52 Holding member
55 Metal film
63 Measurement unit
60 channels
72 Liquid sample A Detection area R Reference area
Claims (2)
前記流路内の、前記薄膜層の所定領域と前記誘電体ブロックとの界面に該界面で全反射する角度で光ビームを入射させ、該界面で全反射した光ビームの強度を検出し、
該光検出手段の検出結果に基づいて、前記薄膜層上の測定対象物の屈折率情報を求める測定方法において、
前記流路内の、前記薄膜層の前記所定領域の近傍に設けられた2以上の参照領域と前記誘電体ブロックとの参照用界面にそれぞれ参照用の光ビームを入射させ、該参照用界面で全反射した光ビームの強度を検出し、
前記2以上の領域の参照用界面についての検出結果を元に内挿もしくは外挿して得られる値をリファレンス値として前記光検出手段の検出結果を校正し、前記屈折率情報を求めるものであることを特徴とする測定方法。 A dielectric block having a thin film layer formed on a smooth surface, and a flow path that allows the sample liquid to flow along the thin film layer from the inlet for injecting the sample liquid to the outlet for discharging the sample liquid; Use
A light beam is incident on the interface between the predetermined region of the thin film layer and the dielectric block in the flow path at an angle that is totally reflected at the interface, and the intensity of the light beam that is totally reflected at the interface is detected;
In the measurement method for obtaining the refractive index information of the measurement object on the thin film layer based on the detection result of the light detection means,
A reference light beam is incident on a reference interface between two or more reference regions provided in the flow path in the vicinity of the predetermined region of the thin film layer and the dielectric block. Detect the intensity of the totally reflected light beam,
The refractive index information is obtained by calibrating the detection result of the light detection means using a value obtained by interpolation or extrapolation based on the detection result of the reference interface in the two or more regions as a reference value. Measuring method characterized by
試料液を注入する注入口から該試料液を排出する排出口に至る、前記薄膜層に沿って試料液を流動可能とする流路と、
前記流路内の、前記薄膜層の所定領域と前記誘電体ブロックとの界面に該界面で全反射する角度で光ビームを入射させ、前記該界面で全反射した光ビームの強度を検出する光検出手段と、
該光検出手段の検出結果に基づいて、前記薄膜層上の測定対象物の屈折率情報を求める屈折率情報取得手段とを備えた測定装置において、
前記流路内の、前記薄膜層の前記所定領域の近傍に設けられた2以上の参照領域と前記誘電体ブロックとの参照用界面にそれぞれ参照用の光ビームを入射させ、該参照用界面で全反射した光ビームの強度を検出する参照用光検出手段を備え、
前記屈折率情報取得手段が、前記参照用検出手段による前記2以上の領域の参照用界面についての検出結果を元に内挿もしくは外挿して得られる値をリファレンス値として前記光検出手段の検出結果を校正し、前記屈折率情報を求めるものであることを特徴とする測定装置。 A dielectric block having a thin film layer formed on a smooth surface;
A flow path that allows the sample liquid to flow along the thin film layer from the inlet for injecting the sample liquid to the outlet for discharging the sample liquid;
Light for detecting the intensity of the light beam totally reflected at the interface by causing the light beam to enter the interface between the predetermined region of the thin film layer and the dielectric block in the flow path at an angle that is totally reflected at the interface. Detection means;
In a measurement apparatus comprising refractive index information acquisition means for obtaining refractive index information of a measurement object on the thin film layer based on a detection result of the light detection means,
A reference light beam is respectively incident on a reference interface between two or more reference regions provided in the flow path in the vicinity of the predetermined region of the thin film layer and the dielectric block, and A reference light detection means for detecting the intensity of the totally reflected light beam,
The detection result of the light detection unit using the refractive index information acquisition unit as a reference value based on a value obtained by interpolation or extrapolation based on a detection result of the reference interface of the two or more regions by the reference detection unit Is calibrated to obtain the refractive index information.
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2005
- 2005-03-17 JP JP2005077052A patent/JP2006258636A/en not_active Withdrawn
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