JP2009264744A - 表面プラズモン共鳴測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型でしかも測定精度及び測定再現性を向上することができる表面プラズモン共鳴測定装置を提供する。
【解決手段】筐体３７の底面に配置した光源３２から筐体３７の上面付近に配置したプリズム３４に入射し、その上面に形成されたＳＰＲ部としての金属薄膜部３３の表面で反射させ、その反射光をプリズム３４を経て、筐体３７の底面に配置した検出器３５で受光し、金属薄膜部３３への入射角を変えて検出器３５で検出される信号強度が低下するＳＰＲの共鳴角を読み取る。熱源となる光源３２及び検出器３５と、プリズム３４及び金属薄膜部３３とを断熱板３６で空間的に遮断するように配置し、光源３２側の熱が金属薄膜部３３に伝わるのを低減する。
【選択図】図１
【解決手段】筐体３７の底面に配置した光源３２から筐体３７の上面付近に配置したプリズム３４に入射し、その上面に形成されたＳＰＲ部としての金属薄膜部３３の表面で反射させ、その反射光をプリズム３４を経て、筐体３７の底面に配置した検出器３５で受光し、金属薄膜部３３への入射角を変えて検出器３５で検出される信号強度が低下するＳＰＲの共鳴角を読み取る。熱源となる光源３２及び検出器３５と、プリズム３４及び金属薄膜部３３とを断熱板３６で空間的に遮断するように配置し、光源３２側の熱が金属薄膜部３３に伝わるのを低減する。
【選択図】図１
Description
本発明は、生体物質や化学物質の相互作用、濃度等を測定する為の、小型の表面プラズモン共鳴測定装置に関する。
近年タンパク質やＤＮＡ等の生体分子の検出や、タンパク質の相互作用を測定するための手段として、表面プラズモン共鳴（Surface Plasmon Resonance 以下ＳＰＲと呼ぶ)現象を利用した測定が行われるようになっている。
ＳＰＲ測定は、生体分子の標識化の作業が不要であり、測定が簡便である。その反面、ＳＰＲ測定装置は、大型で、据え置きで使用するものが多く、持ち運びが困難である。 上述のような観点から、小型のＳＰＲ測定装置の実用化が望まれており、研究・開発が進んでいる。
特許文献１には、光源と光検出器を実装したハウジング部分と、金属薄膜部と金属薄膜部へ角度を持った光を入射させるためのミラーを設けたプリズムを組み合わせる構成とした、小型のＳＰＲ測定装置が開示されている。
ＳＰＲ測定は、生体分子の標識化の作業が不要であり、測定が簡便である。その反面、ＳＰＲ測定装置は、大型で、据え置きで使用するものが多く、持ち運びが困難である。 上述のような観点から、小型のＳＰＲ測定装置の実用化が望まれており、研究・開発が進んでいる。
特許文献１には、光源と光検出器を実装したハウジング部分と、金属薄膜部と金属薄膜部へ角度を持った光を入射させるためのミラーを設けたプリズムを組み合わせる構成とした、小型のＳＰＲ測定装置が開示されている。
図１１は、この特許文献１に記載された従来のＳＰＲ測定装置の構成を説明するための図である。
透明な基板ハウジング１２と、プリズム１９とを組み合わせた構成であり、基板ハウジング１２には光源１０と、この光源１０近傍に迷光を防ぐ為の光シールド１４と、光源１０からの光を取り出す開口部１５と、偏光を得るための偏光子１６と、光検出器２８とを備えている。
また、プリズム１９は、光源１０からの光線１８の角度を変えるように配置した平面鏡２０と、ＳＰＲを発生させる金属薄膜部２２とを備えている。
基板ハウジング１２とプリズム１９は、図示されていない屈折率整合液を介して組み合わされている。
透明な基板ハウジング１２と、プリズム１９とを組み合わせた構成であり、基板ハウジング１２には光源１０と、この光源１０近傍に迷光を防ぐ為の光シールド１４と、光源１０からの光を取り出す開口部１５と、偏光を得るための偏光子１６と、光検出器２８とを備えている。
また、プリズム１９は、光源１０からの光線１８の角度を変えるように配置した平面鏡２０と、ＳＰＲを発生させる金属薄膜部２２とを備えている。
基板ハウジング１２とプリズム１９は、図示されていない屈折率整合液を介して組み合わされている。
ＳＰＲ測定は、プリズム１９の一面に設けた金属薄膜部２２の表面に測定対象の試料(図示なし)を配した状態で測定を行う。
光源１０から発せられた光線１８が平面鏡２０で反射され、金属薄膜部２２へ向かう。光線１８は、光跡の光路であり、平面鏡２０で反射された光線は、金属薄膜部２２に対して光線の各々が角度が異なる状態で入射される。
光線の角度が異なる状態で金属薄膜部２２へ入射されると、金属薄膜部２２の表面近傍の物質の屈折率に応じて、共鳴角と呼ばれる入射角度の光線で金属薄膜部２２表面にＳＰＲが生じ、入射光のエネルギーの一部がＳＰＲに移行した結果、金属薄膜部２２で反射された光の強度が低下する。光検出器２８は、反射光の強度の角度分布を測定し、ＳＰＲが起きた角度すなわち共鳴角を検出する。
この共鳴角のシフト量を読み取ることで、金属薄膜上の物質の状態の変化を測定することが出来る。
特開平１０-３８８００号公報
光源１０から発せられた光線１８が平面鏡２０で反射され、金属薄膜部２２へ向かう。光線１８は、光跡の光路であり、平面鏡２０で反射された光線は、金属薄膜部２２に対して光線の各々が角度が異なる状態で入射される。
光線の角度が異なる状態で金属薄膜部２２へ入射されると、金属薄膜部２２の表面近傍の物質の屈折率に応じて、共鳴角と呼ばれる入射角度の光線で金属薄膜部２２表面にＳＰＲが生じ、入射光のエネルギーの一部がＳＰＲに移行した結果、金属薄膜部２２で反射された光の強度が低下する。光検出器２８は、反射光の強度の角度分布を測定し、ＳＰＲが起きた角度すなわち共鳴角を検出する。
この共鳴角のシフト量を読み取ることで、金属薄膜上の物質の状態の変化を測定することが出来る。
前述した従来のＳＰＲ測定装置の構造では、光源１０と光検出器２８が熱源となり、光源１０周辺の光シールド１４やこれらを実装している基板ハウジング１２に伝熱し、さらに基板ハウジング１２とプリズム１９は屈折率整合液を介して接しているため、プリズム１９へと熱が伝わる。ひいては、プリズム１９の１面に備えた金属薄膜部２２へと熱が伝わる。
つまり、光源１０や光検出器２８からの熱が金属薄膜部２２に伝熱しやすい構造となる為、金属薄膜上に試料を配して測定する際に、試料の温度がこれに伴って変化し、試料の屈折率が変化、ひいては共鳴角が変化する為、測定精度が悪くなる恐れがある。
すなわち、小型化すればするほど、光源・光検出器と金属薄膜部２２までの距離がより接近する為、光源１０側の熱が金属薄膜部２２に伝導しやすくなり、測定精度及び測定再現性が悪<なる恐れがある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、小型でしかも測定精度及び測定再現性を向上することができる表面プラズモン共鳴測定装置を提供することを目的とする。
つまり、光源１０や光検出器２８からの熱が金属薄膜部２２に伝熱しやすい構造となる為、金属薄膜上に試料を配して測定する際に、試料の温度がこれに伴って変化し、試料の屈折率が変化、ひいては共鳴角が変化する為、測定精度が悪くなる恐れがある。
すなわち、小型化すればするほど、光源・光検出器と金属薄膜部２２までの距離がより接近する為、光源１０側の熱が金属薄膜部２２に伝導しやすくなり、測定精度及び測定再現性が悪<なる恐れがある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、小型でしかも測定精度及び測定再現性を向上することができる表面プラズモン共鳴測定装置を提供することを目的とする。
請求項１に係る発明は、表面を含む筐体内に表面プラズモン共鳴を発生させる表面プラズモン共鳴部と、該表面プラズモン共鳴部に光を放射する光源と、前記表面プラズモン共鳴部からの反射光を検出する検出器と、前記光源からの光を前記表面プラズモン共鳴部に入射させると共に、前記表面プラズモン共鳴部からの反射光を前記検出器に導光する光学素子とを備えた表面プラズモン共鳴測定装置において、
前記表面プラズモン共鳴部及び前記光学素子と、前記光源及び前記検出器とを隔てる断熱板を前記筐体内に備えたことを特徴とする。
前記表面プラズモン共鳴部及び前記光学素子と、前記光源及び前記検出器とを隔てる断熱板を前記筐体内に備えたことを特徴とする。
請求項６に係る発明は、表面を含む筐体内に表面プラズモン共鳴を発生させる表面プラズモン共鳴部と、該表面プラズモン共鳴部に光を放射する光源と、前記表面プラズモン共鳴部からの反射光を検出する検出器と、前記光源からの光を前記表面プラズモン共鳴部に入射させると共に、前記表面プラズモン共鳴部からの反射光を前記検出器に導光する光学素子とを備えた表面プラズモン共鳴測定装置において、
前記光源及び検出器を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする。
前記光源及び検出器を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、表面を含む筐体内に表面プラズモン共鳴を発生させる表面プラズモン共鳴部と、該表面プラズモン共鳴部に光を放射する光源と、前記表面プラズモン共鳴部からの反射光を検出する検出器と、前記光源からの光を前記表面プラズモン共鳴部に入射させると共に、前記表面プラズモン共鳴部からの反射光を前記検出器に導光する光学素子とを備えた表面プラズモン共鳴測定装置において、
前記表面プラズモン共鳴部近傍に、温度調節手段を備えることを特徴とする。
前記表面プラズモン共鳴部近傍に、温度調節手段を備えることを特徴とする。
本発明によれば、光源および検出器が動作する際の熱が表面プラズモン共鳴部に影響を及ぼすことを低減でき、測定精度及び測定再現性を向上することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置（以下ＳＰＲ測定装置)３１の構成を示す断面図である。
第１の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１は、表面プラズモン共鳴(ＳＰＲ)を発生させる為の励起光を出射（放射）する光源３２と、測定対象の試料Ｓが載置され、ＳＰＲを発生させるＳＰＲ部を形成する金属薄膜部３３と、金属薄膜部３３で反射された反射光を受光してＳＰＲの共鳴角を検出する検出器３５とを備える。
また、このＳＰＲ測定装置３１は、この金属薄膜部３３に前置された光学素子としてのプリズム３４を備えている。より具体的には、このプリズム３４は、金属薄膜部３３の前方の入射光側に配置され、光源３２からの光を金属薄膜部３３に入射させるように導光する。また、このプリズム３４は、金属薄膜部３３での反射光を検出器３５で受光されるように導光する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表面プラズモン共鳴測定装置（以下ＳＰＲ測定装置)３１の構成を示す断面図である。
第１の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１は、表面プラズモン共鳴(ＳＰＲ)を発生させる為の励起光を出射（放射）する光源３２と、測定対象の試料Ｓが載置され、ＳＰＲを発生させるＳＰＲ部を形成する金属薄膜部３３と、金属薄膜部３３で反射された反射光を受光してＳＰＲの共鳴角を検出する検出器３５とを備える。
また、このＳＰＲ測定装置３１は、この金属薄膜部３３に前置された光学素子としてのプリズム３４を備えている。より具体的には、このプリズム３４は、金属薄膜部３３の前方の入射光側に配置され、光源３２からの光を金属薄膜部３３に入射させるように導光する。また、このプリズム３４は、金属薄膜部３３での反射光を検出器３５で受光されるように導光する。
また、このＳＰＲ測定装置３１は、前記光源３２及び検出器３５と、プリズム３４との間の空間を仕切るように配置される断熱板３６とを備えている。
また、このＳＰＲ測定装置３１は、光源３２、検出器３５、金属薄膜部３３が上面に設けられたプリズム３４及び断熱板３６を保持する筐体３７とを備える。
光源３２及び検出器３５は、筐体３７の例えば底面内側に、水平方向に離間して配置され、これに対して金属薄膜部３３及びプリズム３４は、筐体３７の上面付近に配置され、上下方向或いは高さ方向に離間する両者の間には、断熱するための透明な断熱板３６が配置されている。
従って、筐体３７の底面に配置された光源３２の光は、透明な断熱板３６を透過して、光源３２の斜め上方に配置され、光源３２に対向したプリズム面からプリズム３４に入射され、その上面のプリズム面に設けられた金属薄膜部３３で反射される。
また、このＳＰＲ測定装置３１は、光源３２、検出器３５、金属薄膜部３３が上面に設けられたプリズム３４及び断熱板３６を保持する筐体３７とを備える。
光源３２及び検出器３５は、筐体３７の例えば底面内側に、水平方向に離間して配置され、これに対して金属薄膜部３３及びプリズム３４は、筐体３７の上面付近に配置され、上下方向或いは高さ方向に離間する両者の間には、断熱するための透明な断熱板３６が配置されている。
従って、筐体３７の底面に配置された光源３２の光は、透明な断熱板３６を透過して、光源３２の斜め上方に配置され、光源３２に対向したプリズム面からプリズム３４に入射され、その上面のプリズム面に設けられた金属薄膜部３３で反射される。
この金属薄膜部３３で反射された反射光は、この金属薄膜部３３の斜め下側に配置された検出器３５に向けてプリズム面から出射され、途中の透明な断熱板３６を透過して対向する検出器３５で受光される。
上記のように下方に配置された光源３２及び検出器３５と、上方に配置された金属薄膜部３３が設けられたプリズム３４との間を仕切るように断熱板３６を配置した構成とすることにより、筐体３７内で（発熱する）熱源となる光源３２及び検出器３５側と、金属薄膜部３３及びプリズム３４とは断熱板３６により熱的に隔てられ（仕切られ）た２つの空間３８および３９が筐体３７内部に形成されることになる。
ここで、空間３８、空間３９は、内部が真空に近い状態で構成されていることが好ましい。真空に近い状態にすることにより空間３８、空間３９と断熱板３６とによる熱伝導は、十分に小さく、ないしは極小化される。
上記のように下方に配置された光源３２及び検出器３５と、上方に配置された金属薄膜部３３が設けられたプリズム３４との間を仕切るように断熱板３６を配置した構成とすることにより、筐体３７内で（発熱する）熱源となる光源３２及び検出器３５側と、金属薄膜部３３及びプリズム３４とは断熱板３６により熱的に隔てられ（仕切られ）た２つの空間３８および３９が筐体３７内部に形成されることになる。
ここで、空間３８、空間３９は、内部が真空に近い状態で構成されていることが好ましい。真空に近い状態にすることにより空間３８、空間３９と断熱板３６とによる熱伝導は、十分に小さく、ないしは極小化される。
ただし、空間３８、空間３９は、必ずしも真空に近い状態である場合に限定されるものでなく、例えば空気や窒素等の気体で充満された状態でも良い。
このように、筐体３７内部を断熱板３６により隔てることにより、光源３２及び検出器３５から発せられる熱は、プリズム３４及びこのプリズム３４の上面に設けられた金属薄膜部３３に伝導されにくくなる。
つまり、断熱板３６により、光源３２及び検出器３５が動作した場合の熱が金属薄膜部３３に影響することを十分に低減することができる構成にしている。
なお、本実施形態等においては、筐体３７の上面付近に金属薄膜部３３が配置されているが、この構成例に限定されるものでなく、筐体３７の高さよりも低い位置に金属薄膜部３３が配置された構成でも良い。つまり筐体３７の少なくとも（上面等の）表面からこれよりも筐体３７の内部側となる構成の場合に広く適用できる。
このように、筐体３７内部を断熱板３６により隔てることにより、光源３２及び検出器３５から発せられる熱は、プリズム３４及びこのプリズム３４の上面に設けられた金属薄膜部３３に伝導されにくくなる。
つまり、断熱板３６により、光源３２及び検出器３５が動作した場合の熱が金属薄膜部３３に影響することを十分に低減することができる構成にしている。
なお、本実施形態等においては、筐体３７の上面付近に金属薄膜部３３が配置されているが、この構成例に限定されるものでなく、筐体３７の高さよりも低い位置に金属薄膜部３３が配置された構成でも良い。つまり筐体３７の少なくとも（上面等の）表面からこれよりも筐体３７の内部側となる構成の場合に広く適用できる。
筐体３７と断熱板３６は、フリットガラス、ハンダ等の中間介在物や、局所加熱による溶接等で接合する。若しくは、嵌め込み実装や、筐体３７外部から前記断熱板３６およびプリズム３４をネジ等の手段で固定していてもよい。
断熱板３６は、特に低熱伝導率の材料を用いる。この断熱板３６としては、特に、ガラスや透明なプラスチック樹脂などの材料が適する。
なお、断熱板３６は１つの材料でなくともよ<、複数の材料を積層させて構成しても良い。
断熱板３６の形状は、図１の構成例では平板の場合で示しているが、光源３２からの光をプリズム３４に入射可能な形状であれば図１に示す平板である必要は無く、他の形状でもよい。
さらに、図１においては、断熱板３６が１枚の例を示しているが、複数枚の構成にしても良い。
断熱板３６は、特に低熱伝導率の材料を用いる。この断熱板３６としては、特に、ガラスや透明なプラスチック樹脂などの材料が適する。
なお、断熱板３６は１つの材料でなくともよ<、複数の材料を積層させて構成しても良い。
断熱板３６の形状は、図１の構成例では平板の場合で示しているが、光源３２からの光をプリズム３４に入射可能な形状であれば図１に示す平板である必要は無く、他の形状でもよい。
さらに、図１においては、断熱板３６が１枚の例を示しているが、複数枚の構成にしても良い。
また、図１においては、３角柱形状のプリズム本体と、このプリズム本体を筐体３７に取り付ける板形状のプリズム本体取付部とが一体化されたプリズム３４の構成例で示しているが、図２に示す変形例のＳＰＲ測定装置３１Ｂのように両者を分離して形成しても良い。
図２の構成例では、プリズム本体３４ａは、プリズム本体取付部３４ｂに固定され、このプリズム本体取付部３４ｂの端部が筐体３７に固定されている。この構成の場合には、プリズム本体取付部３４ｂは、プリズム本体３４ａと異なる材質の部材を用いることができる。また、プリズム本体取付部３４ｂは、例えば筐体３７と同じ材質の部材で形成しても良い。或いはプリズム本体取付部３４ｂは、例えば低熱伝導率の材質のものを用いて、断熱の機能を兼ねるようにしても良い。
断熱板３６には、光源３２から放射される光を、プリズム３４の上面の金属薄膜部３３にＳＰＲを発生させるように光線を通す光路部分に、例えば図２に示すように平行光にするコリメートレンズ４１や、Ｐ偏光の光で金属薄膜部３３に入射させるように偏光させる偏光子４２を追加形成していてもよい。また、図示しない絞りを追加形成しても良い。
図２の構成例では、プリズム本体３４ａは、プリズム本体取付部３４ｂに固定され、このプリズム本体取付部３４ｂの端部が筐体３７に固定されている。この構成の場合には、プリズム本体取付部３４ｂは、プリズム本体３４ａと異なる材質の部材を用いることができる。また、プリズム本体取付部３４ｂは、例えば筐体３７と同じ材質の部材で形成しても良い。或いはプリズム本体取付部３４ｂは、例えば低熱伝導率の材質のものを用いて、断熱の機能を兼ねるようにしても良い。
断熱板３６には、光源３２から放射される光を、プリズム３４の上面の金属薄膜部３３にＳＰＲを発生させるように光線を通す光路部分に、例えば図２に示すように平行光にするコリメートレンズ４１や、Ｐ偏光の光で金属薄膜部３３に入射させるように偏光させる偏光子４２を追加形成していてもよい。また、図示しない絞りを追加形成しても良い。
なお、コリメートレンズ４１の代わりに、金属薄膜部３３にスポット状に集光させる集光レンズ（図３参照）にしても良い。
また、図２の構成例では断熱板３６における金属薄膜部３３での反射光を検出器３５側に導光する光路部分を透明な断熱板４３により形成している。
そして、コリメートレンズ４１、偏光子４２及び透明な断熱板４３を除く部分の断熱板３６としては、透明な断熱材に限定されないで、不透明な材質のものを採用できる構成にしている。
なお、後述するように図２の構成例において、コリメートレンズ４１及び偏光子４２部分を透明な断熱材とし、コリメートレンズ４１（或いは集光レンズ）及び偏光子４２を光源３２側に設けるようにしても良い。
また、図２の構成例では断熱板３６における金属薄膜部３３での反射光を検出器３５側に導光する光路部分を透明な断熱板４３により形成している。
そして、コリメートレンズ４１、偏光子４２及び透明な断熱板４３を除く部分の断熱板３６としては、透明な断熱材に限定されないで、不透明な材質のものを採用できる構成にしている。
なお、後述するように図２の構成例において、コリメートレンズ４１及び偏光子４２部分を透明な断熱材とし、コリメートレンズ４１（或いは集光レンズ）及び偏光子４２を光源３２側に設けるようにしても良い。
なお、図２において、図１と同じ構成要素は、図１の場合と同じ符号を付けて、その説明を省略する。
図２の構成の場合には、断熱手段としての大部分を構成する断熱板３６として、透明な材質に限定されないため、より断熱機能が高い材質を選択したり、コストを考慮して材質を選択する等の自由度が増す。
筐体３７としては、箱型形状であって、その材料は、機械的に剛性が大きいものが望ましい。
ＳＰＲ測定装置３１（或いは３１Ｂ）の筐体３７は、同じ材料の板材もしくは異なる材料の板材を箱状に接合して形成したもの、機械加工等により１つの材質を箱状に加工したものであってもよい。
図２の構成の場合には、断熱手段としての大部分を構成する断熱板３６として、透明な材質に限定されないため、より断熱機能が高い材質を選択したり、コストを考慮して材質を選択する等の自由度が増す。
筐体３７としては、箱型形状であって、その材料は、機械的に剛性が大きいものが望ましい。
ＳＰＲ測定装置３１（或いは３１Ｂ）の筐体３７は、同じ材料の板材もしくは異なる材料の板材を箱状に接合して形成したもの、機械加工等により１つの材質を箱状に加工したものであってもよい。
使用できる材料としては、例えばステンレススチール等の金属材料、シリコン（Si）、ガラス等を用いることができ、熱の伝導を低下させるために、例えば低熱伝導率のセラミックが好適となる。
光源３２は、例えばレーザダイオード（ＬＤ）からなる半導体レーザや、発光ダイード（ＬＥＤ）等の発光素子であり、可視光から近赤外領域の波長のものを選択し、望ましくは半値幅が狭い発光素子を用いる。
光源３２の発光には、筐体３７外、若しくは、筐体３７内に図示しない電源手段を設置して、作動させる。
図２の構成例では、筐体３７外に電源４４を設置した場合を示し、外部の電源４４から筐体３７の内部の光源３２に発光させる電力を供給する電源供給ケーブル４５により電気的導通部が設けられている。
光源３２は、例えばレーザダイオード（ＬＤ）からなる半導体レーザや、発光ダイード（ＬＥＤ）等の発光素子であり、可視光から近赤外領域の波長のものを選択し、望ましくは半値幅が狭い発光素子を用いる。
光源３２の発光には、筐体３７外、若しくは、筐体３７内に図示しない電源手段を設置して、作動させる。
図２の構成例では、筐体３７外に電源４４を設置した場合を示し、外部の電源４４から筐体３７の内部の光源３２に発光させる電力を供給する電源供給ケーブル４５により電気的導通部が設けられている。
光源３２から発せられた光は、図１の図示例では金属薄膜部３３の紙面に平行な面に入射され、金属薄膜部３３の水平面に入射される光が、全反射するような入射角度で入射されるように光源３２が配置されている。このため、図１に示すように光源３２は、この光源３２から光を出射（放射）する方向が、筐体３７の水平な底面に対して角度を付けた状態、つまり斜め上方に光を放射する状態で実装されている。
図１の構成例では、光源３２が筐体３７に固定された状態で示しているが、金属薄膜部３３への入射角度を適宜の角度範囲（具体的には、ＳＰＲが起きない入射角度からＳＰＲが起きる入射角度までの角度範囲）変化させられるようにしている。その具体例として、例えば図３は、金属薄膜部３３への入射角度を変化させて入射させる入射角度可変機能を持つ構成で示している。
図１の構成例では、光源３２が筐体３７に固定された状態で示しているが、金属薄膜部３３への入射角度を適宜の角度範囲（具体的には、ＳＰＲが起きない入射角度からＳＰＲが起きる入射角度までの角度範囲）変化させられるようにしている。その具体例として、例えば図３は、金属薄膜部３３への入射角度を変化させて入射させる入射角度可変機能を持つ構成で示している。
図３に示すＳＰＲ測定装置３１Ｃにおいては、光源３２は、筐体３７の底面に取り付けられた回転装置４６に取り付けられている。この回転装置４６は、例えば図３中の紙面に垂直な軸の回りで回転するモータ等の回転部４７を有し、この回転部４７の回転軸に光源３２が取り付けられている。そして、図示しない回転操作部を操作することにより、回転部４７を回転させて、光源３２から放射される光の方向を適宜の角度、可変することができる。
また、図１の光源３２部分に、金属薄膜部３３に小さいスポツト状の放射光や、偏光した光を生成するために、ピンホール状の開口や偏光子を光源３２の発光面側に設けるようにしても良い。
図３は図１の光源３２部分に、小さいスポツトの放射光と偏光を生成するために、遮光枠を用いてピンホール状の開口４８、集光レンズ４９及び偏光子４２を光源３２の発光面の直前に設けた構成例を示している。
また、図１の光源３２部分に、金属薄膜部３３に小さいスポツト状の放射光や、偏光した光を生成するために、ピンホール状の開口や偏光子を光源３２の発光面側に設けるようにしても良い。
図３は図１の光源３２部分に、小さいスポツトの放射光と偏光を生成するために、遮光枠を用いてピンホール状の開口４８、集光レンズ４９及び偏光子４２を光源３２の発光面の直前に設けた構成例を示している。
図３の構成の場合には、図１のような断熱板３６を採用することができる。或いは、図２におけるコリメートレンズ４１及び偏光子４２部分を透明な断熱板５０とした構成にしても良い。図３の例では、図２の透明な断熱板４３と上記透明な断熱板５０を用いた構成例で示している。
光源３２から出射された光を金属薄膜部３３に入射させると共に、金属薄膜部３３での反射光を検出器３５に入射させるように導光するプリズム３４は、ガラス、樹脂、などの透明な材料で形成される。
金属薄膜部３３は、プリズム３４に形成された（光の）入射面及び出射面と反対側となる上面に形成される。
光源３２から出射された光を金属薄膜部３３に入射させると共に、金属薄膜部３３での反射光を検出器３５に入射させるように導光するプリズム３４は、ガラス、樹脂、などの透明な材料で形成される。
金属薄膜部３３は、プリズム３４に形成された（光の）入射面及び出射面と反対側となる上面に形成される。
この金属薄膜部３３は、ＳＰＲ測定機能を達するため、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等の材料が蒸着等でプリズム３４の上面に形成されており、ＳＰＲ測定を行うためにはその膜厚は、１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲が適する。
また、金属薄膜部３３は、均質な膜でなくともよく、測定対象の試料Ｓに応じて微細パターニング加工やタンパク質結合性がある分子パターニング処理が施されている状態が使用しやすく好ましい。
検出器３５は、金属薄膜部３３から反射された光を受光し、ＳＰＲの共鳴角を得る機能を有するものであり、面受光素子としてのフォトダイオードやＰＳＤ(Position Sensitive Detector) 、電荷結合素子（ＣＣＤ）、ＣＭＯＳイメージャなどの受光デバイスを用いる。
検出器３５は、金属薄膜部３３から反射された光を受光し、ＳＰＲの共鳴角を得る機能を有するものであり、面受光素子としてのフォトダイオードやＰＳＤ(Position Sensitive Detector) 、電荷結合素子（ＣＣＤ）、ＣＭＯＳイメージャなどの受光デバイスを用いる。
検出器３５の近傍には、この検出器３５で検出され、光電変換された検出信号（電気信号）を基に共鳴角を表す信号に変換してＳＰＲ測定装置３１（３１Ｂ，３１Ｃ）の外部に出力する機能を有するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のマイクロコンピュータ、信号を記憶するメモリ、電気信号の入出力を入出力インタフェースを含む入出力装置を設けても良い。
例えば、図３においては、筐体３７内部における検出器３５に隣接して、入出力装置５１が設けられた構成例を示している。この入出力装置５１は、検出器３５により検出された検出信号がケーブル５２を介して入力される。また、この入出力装置５１には、外部の電源４４から電源供給ケーブル４５ｂを介して動作に必要な電力が供給される。
このようにした場合、外部で信号処理する必要が無く、ＳＰＲ測定装置３１Ｃ等を高集積化してより小型化することを実現できる。
なお、図１に示す検出器３５は、筐体３７外、または筐体３７内の図示しない電源から供給される電力により作動する。
図３においては、入出力装置５１を筐体３７の内部に設けた構成例を示しているが、筐体３７の外部に設けるようにしても良い。
次に、本ＳＰＲ測定装置３１等による測定方法を説明する。
このようにした場合、外部で信号処理する必要が無く、ＳＰＲ測定装置３１Ｃ等を高集積化してより小型化することを実現できる。
なお、図１に示す検出器３５は、筐体３７外、または筐体３７内の図示しない電源から供給される電力により作動する。
図３においては、入出力装置５１を筐体３７の内部に設けた構成例を示しているが、筐体３７の外部に設けるようにしても良い。
次に、本ＳＰＲ測定装置３１等による測定方法を説明する。
金属薄膜部３３上に測定対象の試料Ｓを配した状態で、光源３２から光を出射し、その光は、例えば図１の断熱板３６を屈折して透過し、プリズム３４の入射面に入射され、さらにその上面に設けられた金属薄膜部３３で反射される。
この金属薄膜部３３で反射された光は、図１の断熱板３６を透過して検出器３５で受光される。そして、検出器３５の検出信号の強度（レベル）は、金属薄膜部３３で反射された反射光の光量或いは光強度に対応した値となる。
この状態で、光源３２の光の放射方向、つまり金属薄膜部３３への入射角度を変更（掃引）する。すると、ＳＰＲが発生していないと、検出器３５で検出される値は高い値のままであるが、金属薄膜部３３に入射した光が反射する際、共鳴角と呼ばれる角度でＳＰＲが起こると、入射光のエネルギーの一部がＳＰＲに移行する。
この金属薄膜部３３で反射された光は、図１の断熱板３６を透過して検出器３５で受光される。そして、検出器３５の検出信号の強度（レベル）は、金属薄膜部３３で反射された反射光の光量或いは光強度に対応した値となる。
この状態で、光源３２の光の放射方向、つまり金属薄膜部３３への入射角度を変更（掃引）する。すると、ＳＰＲが発生していないと、検出器３５で検出される値は高い値のままであるが、金属薄膜部３３に入射した光が反射する際、共鳴角と呼ばれる角度でＳＰＲが起こると、入射光のエネルギーの一部がＳＰＲに移行する。
この場合には、その共鳴角の条件を満たす時、検出器３５で検出される値が低下するので、その値が低下する共鳴角を読み取る。
共鳴角は、金属薄膜部３３の金属薄膜の材質・膜厚や、金属薄膜上の試料Ｓの屈折率等の状態により異なる。この共鳴角のシフト量を読み取ることで、タンパク質の相互作用等、試料Ｓの状態を測定することが出来る。
このような構成により、光源３２及び検出器３５がその動作で発生する熱がＳＰＲ部を形成する金属薄膜部３３に伝わりにくくする構成であるため、金属薄膜部３３及びその上に載置される試料Ｓの温度変化を小さくできる。
従って、本実施形態及び変形例によれば、温度変化による屈折率変化も小さくでき、小型化を維持しながら測定精度を向上すると共に、測定結果の再現性を向上することもできる。
また、温度変化により、金属薄膜部３３と試料Ｓとの接触部における熱的歪み等も低減でき、再現性を向上することができる。
なお、本実施形態等では、光学素子としてプリズム３４を用いた例で説明したが、回折格子を用いても良い。
共鳴角は、金属薄膜部３３の金属薄膜の材質・膜厚や、金属薄膜上の試料Ｓの屈折率等の状態により異なる。この共鳴角のシフト量を読み取ることで、タンパク質の相互作用等、試料Ｓの状態を測定することが出来る。
このような構成により、光源３２及び検出器３５がその動作で発生する熱がＳＰＲ部を形成する金属薄膜部３３に伝わりにくくする構成であるため、金属薄膜部３３及びその上に載置される試料Ｓの温度変化を小さくできる。
従って、本実施形態及び変形例によれば、温度変化による屈折率変化も小さくでき、小型化を維持しながら測定精度を向上すると共に、測定結果の再現性を向上することもできる。
また、温度変化により、金属薄膜部３３と試料Ｓとの接触部における熱的歪み等も低減でき、再現性を向上することができる。
なお、本実施形態等では、光学素子としてプリズム３４を用いた例で説明したが、回折格子を用いても良い。
（第２の実施形態）
次に図４を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１Ｄの概略の構成を断面図で示す。
以下、第１の実施形態のＳＰＲ測定装置３１及びその変形例と同じ構成要素についてはその詳細の説明を省き、異なる箇所のみを説明する。図５以降も同様である。
本実施形態では、断熱板３６の構成要素として断熱板３６の内部に中空部６１を設けている。この中空部６１の内部は、真空或いは気体充填とする。
本実施形態のＳＰＲ測定装置３１Ｄは、第１の実施形態のＳＰＲ測定装置３１に比べて中空部６１が設けてある為、その部分での熱伝導を殆ど無くすことができ、実質的に対流による熱の伝達のみにできる。
従って、断熱板３６による断熱性の機能を、第１の実施形態よりも向上することができる。
次に図４を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１Ｄの概略の構成を断面図で示す。
以下、第１の実施形態のＳＰＲ測定装置３１及びその変形例と同じ構成要素についてはその詳細の説明を省き、異なる箇所のみを説明する。図５以降も同様である。
本実施形態では、断熱板３６の構成要素として断熱板３６の内部に中空部６１を設けている。この中空部６１の内部は、真空或いは気体充填とする。
本実施形態のＳＰＲ測定装置３１Ｄは、第１の実施形態のＳＰＲ測定装置３１に比べて中空部６１が設けてある為、その部分での熱伝導を殆ど無くすことができ、実質的に対流による熱の伝達のみにできる。
従って、断熱板３６による断熱性の機能を、第１の実施形態よりも向上することができる。
さらに、中空部６１を真空とした場合は、対流も無くすことができるため、より断熱板３６による断熱性の機能を向上することができる。
このように本実施形態によれば、光源３２や検出器３５から発せられる熱がプリズム３４及び金属薄膜部３３に伝わることをより有効に防ぐことができ、より高精度の測定並びに再現性のよい測定結果を得ることが可能になる。
なお、図４においては、断熱板３６内に、この断熱板３６の外周面から完全に遮断された中空部６１の中空層を１層、形成した例としているが、中空部６１の層数は１層に限るものではな<、複数形成してもよい。この場合、中空層を複数とすることにより、断熱性を更に向上することができる。
なお、図４は、図１の構成に適用した場合で示しているが、図２或いは図３の構成の場合に適用しても良い。また、図２或いは図３に適用する場合、それらの図中の断熱板３６の他に、図４の中空部６１を有する断熱板３６を高さ方向に追加形成（つまり複数層となるように形成）するようにしても良い。
このように本実施形態によれば、光源３２や検出器３５から発せられる熱がプリズム３４及び金属薄膜部３３に伝わることをより有効に防ぐことができ、より高精度の測定並びに再現性のよい測定結果を得ることが可能になる。
なお、図４においては、断熱板３６内に、この断熱板３６の外周面から完全に遮断された中空部６１の中空層を１層、形成した例としているが、中空部６１の層数は１層に限るものではな<、複数形成してもよい。この場合、中空層を複数とすることにより、断熱性を更に向上することができる。
なお、図４は、図１の構成に適用した場合で示しているが、図２或いは図３の構成の場合に適用しても良い。また、図２或いは図３に適用する場合、それらの図中の断熱板３６の他に、図４の中空部６１を有する断熱板３６を高さ方向に追加形成（つまり複数層となるように形成）するようにしても良い。
（第３の実施形態）
次に図５を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１Ｅの概略の構成を示す断面図である。
本実施形態は、プリズム３４及び金属薄膜部３３を、熱源としての光源３２及び検出器３５から熱的に遮断する断熱手段として断熱板３６を有すると共に、さらに断熱板３６の表面に特定の波長領域を吸収するフィルタ６６を具備して、断熱手段の機能を向上している。
このフィルタ６６は、具体的には（遠赤外光を含む）赤外光の波長領域の光を遮光（カット）する赤外（ＩＲ）カットフィルタで構成され、このフィルタ６６は、この赤外光の波長領域以外のＳＰＲ測定に用いる波長の光、例えば可視光を透過する特性を持つ。
図５に示す第３の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１Ｅは、例えば図１のＳＰＲ測定装置３１において、光源３２からプリズム３４に入射する光路中における空間３９に臨む断熱板３６表面にフィルタ６６が配置、或いはＩＲカット処理が施された構成となっている。
次に図５を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１Ｅの概略の構成を示す断面図である。
本実施形態は、プリズム３４及び金属薄膜部３３を、熱源としての光源３２及び検出器３５から熱的に遮断する断熱手段として断熱板３６を有すると共に、さらに断熱板３６の表面に特定の波長領域を吸収するフィルタ６６を具備して、断熱手段の機能を向上している。
このフィルタ６６は、具体的には（遠赤外光を含む）赤外光の波長領域の光を遮光（カット）する赤外（ＩＲ）カットフィルタで構成され、このフィルタ６６は、この赤外光の波長領域以外のＳＰＲ測定に用いる波長の光、例えば可視光を透過する特性を持つ。
図５に示す第３の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１Ｅは、例えば図１のＳＰＲ測定装置３１において、光源３２からプリズム３４に入射する光路中における空間３９に臨む断熱板３６表面にフィルタ６６が配置、或いはＩＲカット処理が施された構成となっている。
フィルタ６６によって、光源３２からプリズム３４に達する光成分における赤外光成分を吸収するため、光源３２からプリズム３４に赤外光成分が到達することを防止される。 本実施形態のＳＰＲ測定装置３１Ｅは、第１の実施形態のＳＰＲ測定装置３１に比べて、光源３２とプリズム３４との間の光路中での赤外光が遮断されることになり、赤外光によるプリズム３４及び金属薄膜部３３への熱放射を防ぐ作用がある。
つまり、赤外線は、プリズム３４及び金属薄膜部３３を加熱する機能を持つので、光源３２から放射される光からこの赤外線成分を除去することにより、金属薄膜部３３が加熱されることを防止できる。
この為、金属薄膜部３３における熱放射による温度上昇を抑制でき、より精度が良く、かつ再現性のよい測定結果を取得することが可能になる。
つまり、赤外線は、プリズム３４及び金属薄膜部３３を加熱する機能を持つので、光源３２から放射される光からこの赤外線成分を除去することにより、金属薄膜部３３が加熱されることを防止できる。
この為、金属薄膜部３３における熱放射による温度上昇を抑制でき、より精度が良く、かつ再現性のよい測定結果を取得することが可能になる。
なお、図５においては、フィルタ６６を断熱板３６の表面の一部に配しているが、フィルタ６６を断熱板３６の表面の全体に配していても良い。この場合、プリズム３４に入らない光に対しても赤外光遮断作用が及ぶので、より赤外光による熱放射を抑えられる。 また、フィルタ６６を、さらに空間３８,３９における筐体３７の壁面に配置しても良く、この場合、壁面でも赤外光を吸収することができるので、プリズム３４に入射する赤外光が少なくなることから、金属薄膜部３３における熱放射による温度上昇をより抑えられる。
図５のＳＰＲ測定装置３１Ｅは、第１の実施形態のＳＰＲ測定装置３１に適用した構成例を示しているが、第１の実施形態の変形例や、第２の実施形態のＳＰＲ測定装置３１Ｄに適用しても良い。
図５のＳＰＲ測定装置３１Ｅは、第１の実施形態のＳＰＲ測定装置３１に適用した構成例を示しているが、第１の実施形態の変形例や、第２の実施形態のＳＰＲ測定装置３１Ｄに適用しても良い。
（第４の実施形態）
次に図６を参照して本発明の第４の実施形態を説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１Ｆの概略の構成を示す断面図である。
本実施形態は、断熱手段として、断熱板３６と、この断熱板３６にさらに迷光防止手段７１を設けている。
この迷光防止手段７１は、光源３２から発せられる光で、ＳＰＲの発生及びその反射光の検出に利用されない迷光を低減或いは除去するためのものであり、具体的には反射防止材と遮光材を組み合わせて構成される。
図６に示すＳＰＲ測定装置３１Ｆは、例えば図１のＳＰＲ測定装置３１において、空間３８，３９に臨み、光源３２からプリズム３４ヘ入射する光路およびプリズム３４から検出器３５へ入射する光路における断熱板３６表面には、ＳＰＲの測定に用いられる波長の光を効率良く透過する反射防止材７１ａを配置する構成としている。そして、この反射防止材７１ａは、赤外光を透過しないで、カットする機能を備えている。
次に図６を参照して本発明の第４の実施形態を説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１Ｆの概略の構成を示す断面図である。
本実施形態は、断熱手段として、断熱板３６と、この断熱板３６にさらに迷光防止手段７１を設けている。
この迷光防止手段７１は、光源３２から発せられる光で、ＳＰＲの発生及びその反射光の検出に利用されない迷光を低減或いは除去するためのものであり、具体的には反射防止材と遮光材を組み合わせて構成される。
図６に示すＳＰＲ測定装置３１Ｆは、例えば図１のＳＰＲ測定装置３１において、空間３８，３９に臨み、光源３２からプリズム３４ヘ入射する光路およびプリズム３４から検出器３５へ入射する光路における断熱板３６表面には、ＳＰＲの測定に用いられる波長の光を効率良く透過する反射防止材７１ａを配置する構成としている。そして、この反射防止材７１ａは、赤外光を透過しないで、カットする機能を備えている。
また、上記反射防止材７１ａを設けない断熱板３６の空間３８および空間３９に接する表面には遮光材７１ｂを形成する。そして、上記反射防止材７１ａと遮光材７１ｂとにより、迷光防止手段７１を形成している。
本実施の形態のＳＰＲ測定装置は、第１の形態のＳＰＲ測定装置３１に比べて、光源３２からプリズム３４に至る間の光路中において、赤外光の迷光がプリズム３４に入射されるのを防止でき、赤外光が空間３９から空間３８側に透過しにくくでき、ひいてはプリズム３４および金属薄膜部３３へ赤外光を到達しにくくできる。このため、金属薄膜部３３における赤外光の熱放射による温度上昇がより抑えられる。
また、ＳＰＲ測定に用いる波長の光（但し、赤外光以外の波長）は、断熱板３６での反射が低減されて光源３２からプリズム３４へと、また、金属薄膜部３３での反射光は、断熱板３６での反射が低減されて検出器３５に入射される。このため、ＳＰＲ測定に用いる波長の光を効率良くＳＰＲ測定に用いることができる。
本実施の形態のＳＰＲ測定装置は、第１の形態のＳＰＲ測定装置３１に比べて、光源３２からプリズム３４に至る間の光路中において、赤外光の迷光がプリズム３４に入射されるのを防止でき、赤外光が空間３９から空間３８側に透過しにくくでき、ひいてはプリズム３４および金属薄膜部３３へ赤外光を到達しにくくできる。このため、金属薄膜部３３における赤外光の熱放射による温度上昇がより抑えられる。
また、ＳＰＲ測定に用いる波長の光（但し、赤外光以外の波長）は、断熱板３６での反射が低減されて光源３２からプリズム３４へと、また、金属薄膜部３３での反射光は、断熱板３６での反射が低減されて検出器３５に入射される。このため、ＳＰＲ測定に用いる波長の光を効率良くＳＰＲ測定に用いることができる。
また、光源３２からＳＰＲ測定に用いる光路以外の部分に赤外光等が放射されても、そのような光は、ＳＰＲ測定に用いる光路部分以外の断熱板３６の表面の遮光材７１ｂにより、ＳＰＲ測定の光に迷光として混入することを防止できる。
なお、迷光防止手段７１は、空間３８,３９における筐体３７の内壁面にも配置しても良い。この場合、付加効果として迷光が検出器３５により入射しにくくできるため、検出器３５へのノイズが少なくなり、測定精度が向上する。
（第５の実施形態）
次に図７を参照して本発明の第５の実施形態を説明する。図７は、本発明の第５の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１Ｇの概略の構成を示す断面図である。
本実施形態は、筐体３７に冷却手段８１、より具体的には熱源となる光源３２と検出器３５付近に、これらを冷却する冷却手段（或いは放熱手段）８１を設けた構成としている。
この冷却手段８１は、筐体３７内部と筐体３７外部とを熱交換する機能を有するものであって、図７に示すように筐体３７における光源３２と検出器３５の近傍に冷却或いは放熱する冷却手段８１を配置することが好ましい。この冷却手段８１により、光源３２及び検出器３５から発生する熱を筐体３７の外部へ放出する。
冷却手段８１の具体的な構成例として、例えば銅（Ｃｕ）等の熱伝導率が高い金属を介して筐体３７外部と内部を結び、筐体３７内部の熱を筐体３７外部に逃がす構造、或いは、空冷式、水冷式のヒートシンク、放熱板、または電気冷却素子としてのペルチエ素子のような電流を流して吸熱する素子を用いることが出来る。
なお、迷光防止手段７１は、空間３８,３９における筐体３７の内壁面にも配置しても良い。この場合、付加効果として迷光が検出器３５により入射しにくくできるため、検出器３５へのノイズが少なくなり、測定精度が向上する。
（第５の実施形態）
次に図７を参照して本発明の第５の実施形態を説明する。図７は、本発明の第５の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１Ｇの概略の構成を示す断面図である。
本実施形態は、筐体３７に冷却手段８１、より具体的には熱源となる光源３２と検出器３５付近に、これらを冷却する冷却手段（或いは放熱手段）８１を設けた構成としている。
この冷却手段８１は、筐体３７内部と筐体３７外部とを熱交換する機能を有するものであって、図７に示すように筐体３７における光源３２と検出器３５の近傍に冷却或いは放熱する冷却手段８１を配置することが好ましい。この冷却手段８１により、光源３２及び検出器３５から発生する熱を筐体３７の外部へ放出する。
冷却手段８１の具体的な構成例として、例えば銅（Ｃｕ）等の熱伝導率が高い金属を介して筐体３７外部と内部を結び、筐体３７内部の熱を筐体３７外部に逃がす構造、或いは、空冷式、水冷式のヒートシンク、放熱板、または電気冷却素子としてのペルチエ素子のような電流を流して吸熱する素子を用いることが出来る。
上記の構成は、第１から第４の実施形態と比較した場合、光源３２及び検出器３５で発生する熱を冷却或いは外部に放出することができる。この為、光源３２及び検出器３５で発生する熱が金属薄膜部３３に伝導する等の影響を有効に防止でき、より精度が良く、再現性のよい測定結果を取得することが可能になる。つまり、測定精度と再現性を向上することができる。
図７では、冷却手段８１は、筐体３７の底面に配置されているが、これ以外、例えば基板の底面、側面であっても良い。この場合、筐体３７自体を伝わる熱が前記冷却手段により冷却されるため、筐体３７を伝わってプリズム３４へ伝熱する熱を冷却することが出来る。また、冷却手段８１を複数設置することによって、冷却機能を向上することができる。このように光源３２等の熱源とプリズム３４との間の熱が伝わる伝導路の間の筐体３７に設けるようにしても良い。
また、図７の構成例においては、図１等に示した断熱板３６を有しない構成であるが、断熱板３６を設けた構成にしても良い。図８は、図７の構成において、例えば第１の実施形態で示した断熱板３６を設けた変形例のＳＰＲ測定装置３１Ｈの構成を示す。本変形例は、プリズム３４へ熱が伝熱する機能をより低減できる。
図７では、冷却手段８１は、筐体３７の底面に配置されているが、これ以外、例えば基板の底面、側面であっても良い。この場合、筐体３７自体を伝わる熱が前記冷却手段により冷却されるため、筐体３７を伝わってプリズム３４へ伝熱する熱を冷却することが出来る。また、冷却手段８１を複数設置することによって、冷却機能を向上することができる。このように光源３２等の熱源とプリズム３４との間の熱が伝わる伝導路の間の筐体３７に設けるようにしても良い。
また、図７の構成例においては、図１等に示した断熱板３６を有しない構成であるが、断熱板３６を設けた構成にしても良い。図８は、図７の構成において、例えば第１の実施形態で示した断熱板３６を設けた変形例のＳＰＲ測定装置３１Ｈの構成を示す。本変形例は、プリズム３４へ熱が伝熱する機能をより低減できる。
（第６の実施形態）
次に図９を参照して本発明の第６の実施形態を説明する。図９は、本発明の第６の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１Ｉの概略の構成を示す断面図である。
本実施形態は、金属薄膜部３３近傍に、温度を検出する温度センサ８６、温度を調節する温度調節手段８７を配置した構成である。
温度センサ８６の具体例としては、サーミスタ、水晶温度計、ＩＣ温度計、熱電対等を用いることができる。例えば、熱電対を用いた場合では、プリズム３４上に白金（Ｐｔ）やＰｔ化合物等、一般的に熱電対に用いられる金属をパターニングする方法を用いればよい。
温度調節手段８７の具体例としては、抵抗によるヒーター素子（発熱素子）や、ペルチエ素子、水・空冷式のヒートシンク、及びこれらから実際に使用する素子等を駆動するドライバからなる。
次に図９を参照して本発明の第６の実施形態を説明する。図９は、本発明の第６の実施形態に係るＳＰＲ測定装置３１Ｉの概略の構成を示す断面図である。
本実施形態は、金属薄膜部３３近傍に、温度を検出する温度センサ８６、温度を調節する温度調節手段８７を配置した構成である。
温度センサ８６の具体例としては、サーミスタ、水晶温度計、ＩＣ温度計、熱電対等を用いることができる。例えば、熱電対を用いた場合では、プリズム３４上に白金（Ｐｔ）やＰｔ化合物等、一般的に熱電対に用いられる金属をパターニングする方法を用いればよい。
温度調節手段８７の具体例としては、抵抗によるヒーター素子（発熱素子）や、ペルチエ素子、水・空冷式のヒートシンク、及びこれらから実際に使用する素子等を駆動するドライバからなる。
そして、温度センサ８６が検出（測定）した温度出力により、温度調節手段８７は温度調節を行うように温度センサ８６と温度調節手段８７とを組み合わせて構成する。
ＳＰＲ測定時は、温度センサ８６の温度出力を温度調節手段８７に入力し、温度調節手段８７は、金属薄膜部３３近傍を任意の温度環境で行うことができるように温度調節する。
上記の構成とすることにより、第１の実施形態から第４の実施形態と比較した場合、金属薄膜部３３の温度が変化しても、温度センサ８６によりその温度を検出（測定）する。そして、温度調節手段８７により、温度調節して、金属薄膜部３３の温度を一定に保つようにする効果が得られるため、測定精度や測定再現性が良くなる。
ＳＰＲ測定時は、温度センサ８６の温度出力を温度調節手段８７に入力し、温度調節手段８７は、金属薄膜部３３近傍を任意の温度環境で行うことができるように温度調節する。
上記の構成とすることにより、第１の実施形態から第４の実施形態と比較した場合、金属薄膜部３３の温度が変化しても、温度センサ８６によりその温度を検出（測定）する。そして、温度調節手段８７により、温度調節して、金属薄膜部３３の温度を一定に保つようにする効果が得られるため、測定精度や測定再現性が良くなる。
また、第１の実施形態等と類似の効果として、熱源となる光源３２及び検出器３５側の熱が金属薄膜部３３に伝導して金属薄膜部３３の温度を上昇させようとした場合、温度調節手段８７により、温度調節して、金属薄膜部３３の温度を一定に保つため、熱源となる光源３２及び検出器３５による熱の影響を低減ないしは解消できる。
なお、本実施の形態では、温度調節手段８７と温度センサ８６の両方を用いているが、温度調節手段８７及び温度センサ８６をそれぞれ単独で使用しても良い。
温度調節手段８７を単独で用いる場合には、金属薄膜部３３近傍を一定の温度になるように温度調節すればよい。
また、温度センサ８６を単独で用いる場合には、温度センサ９６の温度出力を検出して、検出器３５の出力に熱の影響を加味した補正を行えばよい。
なお、本実施の形態では、温度調節手段８７と温度センサ８６の両方を用いているが、温度調節手段８７及び温度センサ８６をそれぞれ単独で使用しても良い。
温度調節手段８７を単独で用いる場合には、金属薄膜部３３近傍を一定の温度になるように温度調節すればよい。
また、温度センサ８６を単独で用いる場合には、温度センサ９６の温度出力を検出して、検出器３５の出力に熱の影響を加味した補正を行えばよい。
また、図９の構成例では、断熱板３６を有しない構成であるが、断熱板３６を設けた構成にしても良い。
図１０は、第６の実施形態の変形例のＳＰＲ測定装置３１Ｊの構成を示す。このＳＰＲ測定装置３１Ｊは、図９の構成において、断熱板３６を備える。また、さらに金属薄膜部３３及び試料Ｓとを外部と熱的に遮断するようにその周囲を覆う断熱蓋９１を備えている。
また、温度調節手段８７の温度情報は、ケーブル９２により入出力装置５１に入力される。また、この入出力装置５１には検出器３５により検出された検出信号がケーブル９３を経て入力され、この検出信号と温度情報とを関連付けて測定情報として記録する。
本変形例によれば、筐体３７の外部（周囲）の温度が異なる場合にも、その影響を低減して同じ温度の環境でＳＰＲ測定ができる。
図１０は、第６の実施形態の変形例のＳＰＲ測定装置３１Ｊの構成を示す。このＳＰＲ測定装置３１Ｊは、図９の構成において、断熱板３６を備える。また、さらに金属薄膜部３３及び試料Ｓとを外部と熱的に遮断するようにその周囲を覆う断熱蓋９１を備えている。
また、温度調節手段８７の温度情報は、ケーブル９２により入出力装置５１に入力される。また、この入出力装置５１には検出器３５により検出された検出信号がケーブル９３を経て入力され、この検出信号と温度情報とを関連付けて測定情報として記録する。
本変形例によれば、筐体３７の外部（周囲）の温度が異なる場合にも、その影響を低減して同じ温度の環境でＳＰＲ測定ができる。
また、実際に設定した温度の情報と共にＳＲＰ測定した測定情報を記録できる。従って、異なる温度に設定した場合にも、比較等がし易い測定データを取得できる。
以上、第１から第６の実施形態を説明し、測定再現性が良く、かつ精度を向上できるＳＰＲ測定装置を説明した。
上記の実施形態を個別に用いて構成した場合に限らず、それぞれの実施形態を組み合わせた場合においても本発明は効果があることは明らかである。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、変更、改変等が可能であり、そのような構成も本発明に属する。
例えば、断熱手段として、例えば図１０に示す断熱板３６を板形状でなく、断熱蓋９１のように箱形形状とし、中央のプリズム３４部分を下側から覆う形状にしても良い。
以上、第１から第６の実施形態を説明し、測定再現性が良く、かつ精度を向上できるＳＰＲ測定装置を説明した。
上記の実施形態を個別に用いて構成した場合に限らず、それぞれの実施形態を組み合わせた場合においても本発明は効果があることは明らかである。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、変更、改変等が可能であり、そのような構成も本発明に属する。
例えば、断熱手段として、例えば図１０に示す断熱板３６を板形状でなく、断熱蓋９１のように箱形形状とし、中央のプリズム３４部分を下側から覆う形状にしても良い。
ＳＰＲにより金属薄膜部にセットされる測定対象の試料の性状を評価する。
３１…ＳＰＲ測定装置、３２…光源、３３…金属薄膜部、３４…プリズム、３５…検出器、３６…断熱板、３７…筐体、３８，３９…空間、４４…電源、４６…回転装置、５１…入出力装置、６１…中空部、６６…フィルタ、７１…迷光防止手段、８１…冷却手段、８６…温度センサ、８７…温度調節手段
Claims (8)
- 表面を含む筐体内に表面プラズモン共鳴を発生させる表面プラズモン共鳴部と、該表面プラズモン共鳴部に光を放射する光源と、前記表面プラズモン共鳴部からの反射光を検出する検出器と、前記光源からの光を前記表面プラズモン共鳴部に入射させると共に、前記表面プラズモン共鳴部からの反射光を前記検出器に導光する光学素子とを備えた表面プラズモン共鳴測定装置において、
前記表面プラズモン共鳴部及び前記光学素子と、前記光源及び前記検出器とを隔てる断熱板を前記筐体内に備えたことを特徴とする表面プラズモン共鳴測定装置。 - 前記断熱板は、中空構造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測定装置。
- 前記断熱板は、表面に反射防止処理が施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面プラズモン共鳴測定装置。
- 前記断熱板は、表面に赤外カツト処理が施されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの請求項に記載の表面プラズモン共鳴測定装置。
- 前記断熱板は、前記光源から前記表面プラズモン共鳴部に入射し、前記表面プラズモン共鳴部での反射光が前記検出器に入射する光路に臨む光透過箇所以外が遮光されることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面プラズモン共鳴測定装置。
- 表面を含む筐体内に表面プラズモン共鳴を発生させる表面プラズモン共鳴部と、該表面プラズモン共鳴部に光を放射する光源と、前記表面プラズモン共鳴部からの反射光を検出する検出器と、前記光源からの光を前記表面プラズモン共鳴部に入射させると共に、前記表面プラズモン共鳴部からの反射光を前記検出器に導光する光学素子とを備えた表面プラズモン共鳴測定装置において、
前記光源及び検出器を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする表面プラズモン共鳴測定装置。 - 表面を含む筐体内に表面プラズモン共鳴を発生させる表面プラズモン共鳴部と、該表面プラズモン共鳴部に光を放射する光源と、前記表面プラズモン共鳴部からの反射光を検出する検出器と、前記光源からの光を前記表面プラズモン共鳴部に入射させると共に、前記表面プラズモン共鳴部からの反射光を前記検出器に導光する光学素子とを備えた表面プラズモン共鳴測定装置において、
前記表面プラズモン共鳴部近傍に、温度調節手段を備えることを特徴とする表面プラズモン共鳴測定装置。 - 前記表面プラズモン共鳴部近傍に、温度センサを備えることを特徴とする請求項７に記載の表面プラズモン共鳴測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008110592A JP2009264744A (ja) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | 表面プラズモン共鳴測定装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2008
- 2008-04-21 JP JP2008110592A patent/JP2009264744A/ja not_active Withdrawn
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