JP3579321B2 - ２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定装置および測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系を用いて被測定溶液中の特定物質を定量あるいは定性的に測定する表面プラズモン共鳴測定装置および測定方法に関するものである。詳しくは、被測定物質に接した金属薄膜での表面プラズモン共鳴現象を利用して、液体やガスなどの被測定物質の屈折率変化を検知し定性・定量測定を行うものであり、金属薄膜面の２次元測定を可能とする測定装置、および、その測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、化学プロセス計測、環境計測や臨床検査等で呈色反応や免疫反応を利用した測定が行われている。しかしこのような測定方法では、被測定物質をサンプル抽出する必要があるほか、煩雑な操作や標識物質を必要とするなどの問題がある。これに対し、標識物質を必要とすることなく、高感度で被測定物質中の化学物質の定性・定量測定の可能なセンサとして光励起表面プラズモン共鳴現象を利用したセンサが提案・実用化されている。以下、表面プラズモン共鳴（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）をＳＰＲと略して用いることもある。
【０００３】
ＳＰＲセンサを構成するシステムとしては、例えば図１に示すように、光源１から発した光をｐ偏光光のみを通す偏光板２、及び集光レンズ３を通し高屈折率プリズム４にある入射角を持って入射させ、被測定物質６に接するセンサ膜を有した金属薄膜５に照射し、金属薄膜５からの反射光の強度変化をプリズム４を通して光電子検出器７で検出するシステムが一般的である。
【０００４】
光源１から発した光は、プリズム４と金属薄膜５の界面でエバネッセント波を生起させ、その波数は次式により定義される。
ｋ_ｅｖ＝ｋ_ｐ ｎ_ｐ ｓｉｎθ
ここで、ｋ_ｐ は入射光の波数、ｎ_ｐ はプリズムの屈折率、θは入射角である。
【０００５】
一方、金属薄膜５の表面では、表面プラズモン波が生じ、その波数は次式により定義される。
ｋ_ｓｐ＝（ｃ／ω）・√（εｎ^２ ／（ε＋ｎ^２ ））
ここで、ｃは光速、ωは角振動数、εは金属薄膜の誘電率、ｎは被測定物質の屈折率である。
【０００６】
このエバネッセント波と表面プラズモン波の波数が一致する入射角θのとき、エバネッセント波は表面プラズモンの励起に使われ、例えば図２に示すように、反射光として観測される光量が減少する。
【０００７】
ＳＰＲ現象は、プリズム・金属薄膜に接した被測定物質の屈折率に依存するために、例えば、被測定物質を水とした場合、図２に示すようにある一定の角度で極小を持つ曲線として検出することができ、被測定物質の化学的濃度変化による屈折率変化等を測定するばかりか、金属薄膜上に抗体等を固定化することにより、抗原と結合した抗体の屈折率変化を測定することにより、特定物質の定量を行うことができる。
【０００８】
しかし、近年、被測定物質の屈折率分布の測定、および、多試料の測定への対応が要求されている。
【０００９】
そこで、被測定物質の屈折率分布を測定するために、図３に示すように、光源１からの光を偏光板２を通し入射された光をレンズ３で平行光へと変換し、プリズム４を通して領域を持った金属薄膜５上の被測定物質６のＳＰＲ現象をＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）カメラ７で測定する装置が提案されている。もちろん、平行光はひとつの入射角しか持たないために、入射角と反射角とを常に同期して駆動しうる機構が必要である。しかし、図３のようなシステムの装置では、ある角度を持って反射した光を観測するために、実際の測定面、例えば図４（ａ）に示すように金属薄膜５ａ（例えば、金の薄膜）が２次元配列された計測面と、観測されるデータ取得面５ｂ（図４（ｂ））とではアスペクト比（縦横比）が異なるという問題があった。
【００１０】
また、多試料の測定への対応については、入射光を並列に並べ、試料を入れるためのセルを同じく並列に並べることによって、数個の試料を同時に測定する装置が知られているが、それ以上の同時測定は不可能であり、限界がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、その課題は、アスペクト比を補正する機能を有することを特徴とし、被測定物質の実際のアスペクト比に合致した測定データの得られる２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定装置を提供することにある。さらに、本発明の別の課題は、本発明による装置を使用した抗体抗原反応などの生体物質や遺伝子の多チャンネル測定、生物や細胞の物質の代謝などの様子を測定する方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定装置において得られる画像が、被測定物質のアスペクト比と同じに得られるようにアスペクト比補正機能を加えたものである。すなわち、本発明に係る２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定装置は、被測定物質に接する金属薄膜を表面上に備えたプリズムと、光源からの光をｐ偏光光の平行な光束としてプリズム側から入射させる光学手段と、金属薄膜からの表面プラズモン共鳴現象による吸収を含んだ反射光の２次元の受光光量を測定する受光手段とを有し、前記入光手段により光束を前記金属薄膜の面に対し斜めに入射することによる、反射光のアスペクト比の被測定物質の金属薄膜への接触面におけるアスペクト比に対する歪みを補正する手段を備えたことを特徴とするものからなる。
【００１３】
アスペクト比補正には、受光手段の光検出器で検出されたデータをコンピュータなどの演算装置を用いて補正を行う演算方法と、反射光が光検出器に入る前に光学的手段で補正を行うものと、光検出器そのものの位置を常に補正しうるように駆動させる機械的方法が考えられる。
【００１４】
このようなアスペクト比の補正によって、被測定物質と同じアスペクト比の画像が得られ、２次元イメージセンサとしての応用が可能となる。
【００１５】
本発明に係る２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定方法は、上記のような２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定装置を用い、金属薄膜を区切り、分割して各金属薄膜上に異なる抗体や酵素等を固定化してセンサ膜を作製し、同一の被測定物質をセンサ膜に接触させることにより、または、分割した各金属薄膜に同じ抗体や酵素等を固定化したセンサ膜を作製し、それぞれに異なる被測定物質を接触させることによって、同時に多種類の化学物質の定量・定性を行うことを特徴とする方法からなる。すなわち、多チャンネルセンサとして使用できるように金属薄膜に区切りを形成し、それぞれに区切られた金属薄膜に、異なる抗体や酵素等を固定化したり異なる試料を乗せられるようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の各実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
本発明の第一の特徴はアスペクト補正機能を付与した点である。
演算方式によるアスペクト比補正機構として、図５にその例を示す。金属薄膜５からＳＰＲ吸収を含んだアスペクト比が正常でない反射光を一旦ＣＣＤカメラ９などで検出し、検出した画像をコンピュータ１０などの演算処理装置で適切なアスペクト比に補正する。セル８内の試料６（被測定物質）の実際の計測面１２に対し、ＣＣＤカメラ９で観測されるデータは画像１３のように歪むが、コンピュータ１０によって実際の計測面１２と同じ画像１４にアスペクト比が補正される。ただし、この方法ではＣＣＤの画素密度により補正時に画像が粗くなることがあり、適切な画像の補完処理が必要となる場合がある。
【００１７】
光学的手段によるアスペクト比補正機構として、シリンドリカルレンズ、もしくはそれを組合せたアナモフィックレンズ、プリズムを組合せたシステム等を使用できる。図６にそのシステムの例を示す。金属薄膜５から反射されたアスペクト比の正常でない光束を、アナモフィックレンズを使用したアスペクト比補正機構、あるいは補正用のプリズムを組合せ使用したアスペクト比補正機構１１を通してＣＣＤカメラ９などで検出することにより、アスペクト比が実際の試料と同じ画像１４を得ることができる。
【００１８】
以上の２つのシステムでは、入射角度によって反射光のアスペクト比が異なるために、その補正値を自由に変えられることが必要となってくる。
【００１９】
機械的方法によりアスペクト比を校正する方法として、例えば、図７、図８に示すような機構を使用できる。図において、入射光側では、光源１、レンズ２、偏光子３はアーム１５に取りつけられている。出射光側にはアーム１６が取りつけられており、両アーム１５、１６には、２本のアーム１７がジョイント部１８で連結されたリンク機構からなる補助機構が取りつけられており、入射光に対して、アーム１６が常に出射光に沿って駆動するようになっている。そして、さらにアーム１９を取りつけることができる。このアーム１９は金属薄膜面に常に平行であり、アーム１９の出射光側に２次元の受光素子７（受光器）を取りつけてある。各部のジョイント部分は可動でアーム１９とアーム１５の接合部は、アーム１９に細長い穴があいておりスライド可能となっている。アーム１７のジョイント部１８は試料に対して垂直なガイド上を動く。この方法によれば、図７、図８に示すように入射光の角度を変えても、受光素子７は常に金属薄膜面に平行になり、入射角度の変化に伴う出射光の角度変化にも追従していることがわかる。この受光素子７上には特別なアスペクト比変換機構なしに常に正常なアスペクト比を持った画像を得ることができる。
【００２０】
本発明では、光源として光ファイバを用いることができる。
単なるＬＥＤ光源やＬＤ光源では出射光量のプロファイルが均一でなく、金属薄膜に入射するとき明るさに斑ができてしまうという欠点があった。一度、光ファイバに光を通すことによって、ある程度均一な出射光量のプロファイルが得られ、均一な光束として金属薄膜面に光を当てることが可能となった。また、角度誤差のない平行光を得るためには点光源が必要であるが、光ファイバの光出射端を光源として選択すれば、目的に応じてコア径を数μｍから数百μｍまで選択することができる。
【００２１】
また、本発明においては、図９〜図１１に示すような工夫を加えることもできる。図９においては、例えば単色平行光を出射する熱的光源３１からの平行光を偏光子３２を通し、プリズム３３を通した金属薄膜３４からの反射光も偏光子３５を通して、ＣＣＤカメラ３６で画像を得る。偏光子３２、３５を組合せることによって解像度を上げることが可能になる。
【００２２】
図１０においては、白色平行光を出射する熱的光源４１を用い、白色光を使用することによりスペクトル変化を見ることができるようにしてある。プリズム４２を通して金属薄膜４３からの反射光を、２次元画像分光システム４４やイメージング分光器とピエゾ駆動を組合せて観測することにより、取得されるデータのスペクトル変化を見ることができる。
【００２３】
図１１においては、例えば半導体レーザ光源５１から格子状のレーザビーム５２を出射し、プリズム５３を通して金属薄膜５４からの反射光をＣＣＤカメラ５５で画像として得るようにしてある。格子状のレーザビーム５２を、例えば、マトリックス状に区画された各金属薄膜５４に対し個々に当てることにより、多チャンネルの同時測定が可能になる。
【００２４】
本発明は、上記のような２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定装置を使ったマルチチャンネルセンサとしての測定方法を提供する。その方法は、例えば、金属薄膜を分割した上に、それぞれ異なる物質に感応する抗体や酵素等を固定化し、一度に多種類の物質を定性・定量できるというものである。もしくは、分割した金属薄膜上に同じ抗体や酵素等を固定化しておき、異なる被測定物質をそれぞれに加えて定性・定量を行うものである。
【００２５】
測定に用いる金属薄膜は、例えば図１２に示すような構造をしており、分割された金属薄膜２１が各々独立して透明体２０上に配置しているものや、金属薄膜２１を高分子２２などで区切る構造などに構成できるが、その形状、材質等は特に限定されるものではない。
【００２６】
金属薄膜の分割の方法は、（１）金属薄膜を付けるときにマスクを使用する、（２）金属薄膜の上に光感応性樹脂などの高分子でパターンを作製する、（３）あらかじめパターンのついた高分子シートを貼り付ける、などの方法が考えられるが、それぞれの露出した金属薄膜に異なる抗体や酵素等を固定化したり、異なる被測定物質を導入することを考えると、金属薄膜の間には区切りがあったほうが望ましい。
【００２７】
以上のように作製した区切られた金属薄膜には、図１３に示すように異なった抗体や酵素等２３を固定化し、さらに被測定物質２４を加えることにより、試料中に固定化した抗体や酵素等に反応する抗原などが含まれていれば、図１４に示すようにその抗体や酵素等を固定化した部分２６でＳＰＲ角度の変化が生じ、他の部分２５とは異なって見える。このように、被測定物質中の成分をそれぞれの抗体や酵素等に反応する物質について多成分分析することができる。
【００２８】
また、図１５に示すように、すべてに同じ抗体２３などを固定化しておき、異なる被測定物質２４を加えれば、多種類の被測定物質中の１成分の検出が可能である。
【００２９】
さらに、２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定装置と、分割した金属薄膜を用いて、遺伝子の測定を行うことができる。
【００３０】
異なる配列を持つＤＮＡの末端にチオール基等を修飾し、金属薄膜上に固定化する。被測定物質としてさまざまな化学物質を使えば、特定のＤＮＡに与える影響を屈折率変化として捉えることができる。また、配列のわかっているＤＮＡを金属薄膜上に固定化し、未知の配列を持つＤＮＡを被測定物質とすれば、屈折率変化の生じた金属薄膜の座標から未知の遺伝子の塩基配列を知ることができる。
【００３１】
本発明ではさらに、本装置をイメージセンサとして用いることができる測定方法を確立した。
金属薄膜上に単に、屈折率分布をもった物体を置いた場合でもそのままで屈折率分布やその形状を測定できるばかりでなく、図１６のように、金属薄膜２１上に生物や細胞などが取りこんだり排出する物質に感応する抗体や酵素等を固定化しセンサ膜を作製する。その上に生物や細胞２７を配置する。すると、代謝により生物や細胞の周辺のＳＰＲに変化が生じ、代謝の様子２８や代謝しながら移動した跡２９を図１７のように測定することができるというものである。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
実施例１
図５に示したような構造を持つ装置を作製し、測定を行った。光源はＬＥＤとし、金属薄膜はプリズムと同じ屈折率のＢＫ７のガラス板にスパッタ法により形成した。金属薄膜の区切りは、金属薄膜上に光感応性高分子を均一に塗布し、マスクを通して紫外線を照射することによって必要な部分を硬化させ、未硬化部分は有機溶媒で落として作製した。そのパターンは図１２に示すような格子状のパターンである。金属薄膜をスパッタしたガラス板をマッチングオイルでプリズムに貼り付けて、被測定物質を水として測定を行った。図１８に示すように、アスペクト比未変換のＣＣＤの生の画像は、左右方向に圧縮された画像となっているが、コンピュータで画像処理を施し、図１９に示すような元の金属薄膜のパターンと同じアスペクト比を持つ画像が得られた。ここでは、水で表面プラズモン共鳴が起こるような入射角に固定しているので、高分子のパターンが無い部分（金属薄膜に直接、水が接している部分）は暗く映っている。
【００３３】
実施例２
図６に示すような構造を持つ装置を作製し、測定を行った。光源はＬＥＤの光をマルチモード光ファイバに入射し、ファイバの中を伝送され、出射された光を用いた。アスペクト比変換部分にはプリズムを２つ使用したもので、各々のプリズムはモータで回転が可能で、アスペクト比は自由に変えることができる。入射角の変化によるアスペクト比変換の比率は自動で変わるようになっている。金属薄膜は実施例１と同じ方法で作製したものを用いて、被測定物質を水として測定を行った。測定結果は図２０に示すように、元の金属薄膜のパターンと同じアスペクト比を持つ画像が得られた。
【００３４】
実施例３
実施例２の装置を使用して、金属薄膜は実施例１と同じ方法で作製したものを使用し、被測定物質を水とし、入射角度を走査しながら測定を行った。角度の変化により、アスペクト比変換機構の比率が自動で変化し、入射角度を変化させてもアスペクト比が金属薄膜と同じ画像が得られた。画像を観察すると、全反射、水によるＳＰＲの吸収、全反射へと変化する様子が見られた。また、画像データから任意の点を指定し、その点での受光光量の変化を抽出し、その変化をグラフに表すことも可能である。
【００３５】
実施例４
実施例１と同じ方法で４つの領域（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に区切った金の薄膜パターンを作製した。各金属膜はアビジンで修飾した。５’の位置をビオチンで修飾したＤＮＡのＴＥＳ緩衝溶液をマイクロディスペンサーで滴下し、ビオチン−アビジン結合によりＤＮＡプローブを金属膜に固定化した。ここで、領域ａにはビオチン−５’−ＧＧＣＡＧＴＧＣＣＴＣＡＣＡＡ−３’、領域ｂにはビオチン−５’−ＧＧＣＡＧＴＧＧＣＴＣＡＣＡＡ−３’、領域ｃにはビオチン−５’−ＧＧＣＡＧＴＧＡＣＴＣＡＣＡＡ−３’、領域ｄにはビオチン−５’−ＧＧＣＡＧＴＧＴＣＴＣＡＣＡＡ−３’のＤＮＡを固定化した。非特異的に吸着したＤＮＡはＮａＯＨ溶液で洗浄した。作製したセンサーをＳＰＲ用のフローセルに組み込んだ。
【００３６】
次にターゲットＮｏ．１として５’−ＴＴＧＴＧＡＧＧＣＡＣＴＧＣＣ−３’のＨＥＰＥＳ緩衝溶液をセンサに流しながらＳＰＲ測定を行ったところ、領域ａの部分のみＳＰＲシグナルの変化を観測することができた。これはターゲットＮｏ．１が領域ａに固定化されたＤＮＡと相補関係にあるために、ハイブリダイゼーションを起こしたためである。次に高濃度の尿素を流したところ、領域ａの部分のＳＰＲシグナルは他の領域と同じになった。尿素によって二重らせんがほどけセンサを再生することができた。同様にターゲットＮｏ．２として５’−ＴＴＧＴＧＡＧＣＣＡＣＴＧＣＣ−３’のＨＥＰＥＳ緩衝溶液を流したところ、領域ｂの部分のみＳＰＲシグナルの変化を観測することができた。
【００３７】
以上示したように、インターカレータや蛍光ラベルを使用することなくＤＮＡを選択的に検出することができた。金薄膜をさらに多くの領域にわけ、異なるＤＮＡを配置すれば、より多くの塩基の解析が可能になる。これにはフォトリソグラフィを応用した金薄膜上へのＤＮＡの直接合成が利用できる。
【００３８】
実施例５
実施例１と同じ方法で５つの領域（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）に区切った金の薄膜パターンを作製した。領域ａには西洋わさびペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）を含んだＯｓポリマー（ＢＡＳ社製）を塗布し、その後ヒスタミン酸化酵素を固定化した。領域ｂには同じくＨＲＰを含んだＯｓポリマーを塗布し、その後グルタミン酸酸化酵素を固定化した。領域ｃにはＨＲＰを含んだＯｓポリマーを塗布し、その後、ラクテート（乳酸）酸化酵素を固定化した。領域ｄ、ｅには参照計測として、それぞれ、Ｏｓポリマーのみと、何も塗布しない領域を設けた。
【００３９】
ヒスタミン酸化酵素はヒスタミンを分解し、過酸化水素を生成する。過酸化水素はＨＲＰによって還元され水となり、ＨＲＰ自身は酸化状態となり、Ｏｓの価数が２価から３価となる。グルタミン酸酸化酵素はグルタミン酸を、ラクテート酸化酵素はラクテートを分解し過酸化水素を生成し、同様の反応を起こす。
【００４０】
したがって、試料としてヒスタミンを加えれば領域ａの明暗が変化し、グルタミン酸を加えれば領域ｂの明暗が変化し、ラクテートを加えれば領域ｃの明暗が変化する。試料として過酸化水素が含まれている場合、領域ａ、ｂ、ｃともに変化してしまうが、領域ｄも明暗が変化するので検出が可能である。その変化する領域とその領域の受光光量から試料中のヒスタミン、グルタミン酸、ラクテート、過酸化水素の検出、定量をすることができる。また、高濃度の試料が流れてきても、領域ａ、ｂ、ｃ、ｄの明暗の反応領域と、領域ｅの受光光量変化から検出・定量することが可能である。
【００４１】
以上の方法で、金属薄膜の区切りをより多くし、固定化する酵素をより多くすることによって、より多種類の同時検出、定量が可能である。
【００４２】
実施例６
実施例２で作製した装置を用いて、ガラス板に金薄膜をスパッタしたものを計測チップとし、計測チップをプリズムの上にマッチングオイルで貼り付ける。そして、計測チップの上に細胞を置く。すると、屈折率の違いから細胞の像を得ることが可能である。さらに、細胞の代謝にかかわる物質に特異的に反応する抗体や酵素等を固定化しておけば、細胞の代謝の様子も観察できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定装置及び測定方法によれば、ＳＰＲ測定時の反射光のアスペクト比の歪みを適性に補正できるようにしたので、被測定物質の実際のアスペクト比に合致した測定データを正確に得ることができる。
【００４４】
また、金属薄膜を適切に区切って２次元ＳＰＲ測定に供することにより、抗原抗体反応や遺伝子、生物や細胞の物質代謝などの様子を多チャンネルで測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＳＰＲセンサの概略構成図である。
【図２】従来のＳＰＲセンサで得られる測定結果の一例を示す特性図である。
【図３】従来の２次元ＳＰＲセンサの概略構成図である。
【図４】（ａ）は２次元ＳＰＲセンサに使用される金属薄膜パターンであり、（ｂ）は上記パターンを従来の２次元ＳＰＲセンサで測定した場合の測定結果の概略図である。
【図５】本発明に係るアスペクト比をコンピュータで補正するシステムの概略構成図である。
【図６】アスペクト比を光学的手段で補正する場合のシステムの概略構成図である。
【図７】アスペクト比を機械的手段で補正する場合のシステムの概略構成図である。
【図８】図７のシステムの角度を変えた場合の概略構成図である。
【図９】本発明に係る別の形態を示す概略構成図である。
【図１０】本発明に係るさらに別の形態を示す概略構成図である。
【図１１】本発明に係るさらに別の形態を示す概略構成図である。
【図１２】２次元ＳＰＲセンサに使用される金属薄膜パターンの概略図である。
【図１３】異なる抗体や酵素等を固定化した多チャンネルセンサとしての応用を示す概略断面図である。
【図１４】多チャンネルセンサの測定結果の一例を示す概略図である。
【図１５】異なる試料を測定する多チャンネルセンサとしての応用を示す概略断面図である。
【図１６】イメージセンサとしての応用の一例を示す概略図である。
【図１７】図１６のイメージセンサとして応用した時の測定結果の概略図である。
【図１８】実施例１におけるアスペクト比変換機構なしの場合の測定結果を撮影した図である。
【図１９】実施例１におけるコンピュータにてアスペクト比変換を行った場合の測定結果を撮影した図である。
【図２０】実施例２におけるアスペクト比変換を行った場合の測定結果を撮影した図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ 偏光板・偏光子
３ レンズ
４ プリズム
５ 金属薄膜
５ａ 計測面を形成する、複数に区切られた金属薄膜
５ｂ 観測されるデータ取得面
６ 試料（被測定物質）
７ 光電子検出器
８ セル
９ ＣＣＤカメラ
１０ コンピュータ
１１ アスペクト比補正機構
１２ 実際の計測面
１３ 観測される歪んだ画像
１４ 補正された画像
１５ 入射光側アーム
１６ 出射光側アーム
１７ アーム
１８ ジョイント部
１９ アーム
２０ 透明体
２１ 分割された金属薄膜
２２ 高分子
２３ 抗体や酵素等
２４ 被測定物質
２５ 抗体や酵素等を固定化していない部分
２６ 抗体や酵素等を固定化した部分
２７ 生物や細胞
２８ 生物や細胞などが代謝している部分
２９ 代謝跡
３１、４１ 熱的光源
３２、３５ 偏光子
３３、４２、５３ プリズム
３４、４３ 金属薄膜
３６、５５ ＣＣＤカメラ
４４ ２次元画像分光システム
５１ 半導体レーザ光源
５２ 格子状のレーザビーム
５４ マトリックス状に区画された金属薄膜

Claims (15)

1. 被測定物質に接する金属薄膜を表面上に備えたプリズムと、光源からの光をｐ偏光光の平行な光束としてプリズム側から入射させる入光手段と、金属薄膜からの表面プラズモン共鳴現象による吸収を含んだ反射光の２次元の受光光量を測定する受光手段とを有し、前記入光手段により光束を前記金属薄膜の面に対し斜めに入射することによる、反射光のアスペクト比の被測定物質の金属薄膜への接触面におけるアスペクト比に対する歪みを補正する手段を備えたことを特徴とする２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定装置。
2. 前記アスペクト比を補正する手段が、コンピュータなどの演算処理手段からなる、請求項１に記載の測定装置。
3. 前記アスペクト比を補正する手段が、反射光をアナモフィックレンズを使用して補正する手段からなる、請求項１に記載の測定装置。
4. 前記アスペクト比を補正する手段が、反射光をアスペクト比補正用のプリズムを使用して補正する手段からなる、請求項１に記載の測定装置。
5. 前記アスペクト比を補正する手段が、２次元の受光光量を測定する素子を測定面に平行に保ったまま、反射光の角度に応じて移動させる機構を有する手段からなる、請求項１に記載の測定装置。
6. 前記アスペクト比を補正する手段が、アスペクト比の補正量を任意に変えることのできる手段からなる、請求項１〜５のいずれかに記載の測定装置。
7. 光源に、光ファイバにより伝播された光が用いられている、請求項１〜６のいずれかに記載の測定装置。
8. 角度を走査して得られた複数の画像データにおいて、ある一点もしくは複数の点を指定し、その点における反射強度を抽出、グラフとして描画することのできるコンピュータなどの演算処理装置を有する、請求項１〜７のいずれかに記載の測定装置。
9. 被測定物質の任意の領域を測定するため、被測定物質、あるいは、プリズムと被測定物質の両方を測定面に平行に移動することができる機構を有する、請求項１〜８のいずれかに記載の測定装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定装置を用い、金属薄膜を区切り、分割した各金属薄膜上に異なる抗体や酵素等を固定化したセンサ膜を作製し、同一の被測定物質をセンサ膜に接触させることにより、または、分割した各金属薄膜に同じ抗体や酵素等を固定化したセンサ膜を作製し、それぞれに異なる被測定物質を接触させることによって、同時に多種類の化学物質の定量・定性を行うことを特徴とする、２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定方法。
11. 遺伝子を固定化したセンサ膜を作製し、被測定物質として各種の化学物質を導入することによって、遺伝子に影響を与える化学物質を検知する、請求項１０の測定方法。
12. 既知の配列を持った遺伝子を固定化したセンサ膜を作製し、被測定物質として未知の配列を持った遺伝子を導入することによって、反応を起こした金属薄膜表面での座標から未知の遺伝子の配列を検知する、請求項１０の測定方法。
13. 生体物質を固定化したセンサ膜を作製し、被測定物質として各種の化学物質を導入することによって、生体物質に影響を与える化学物質を検知する、請求項１０に記載の測定方法。
14. 金属薄膜上の被測定物質の屈折率分布を測定する、請求項１０〜１３のいずれかに記載の測定方法。
15. 請求項１〜９のいずれかに記載の２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定装置を用い、金属薄膜上に生物や細胞が取りこむ物質または排出する物質に感応する抗体や酵素等を配置もしくは固定化したセンサ膜を作製し、その上に生物や細胞を置くことによって、その代謝の様子を測定することを特徴とする、２次元イメージング表面プラズモン共鳴測定方法。

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