JP5971252B2 - 計測装置及びセンサーチップ - Google Patents
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Description
本発明は、表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う計測装置及び表面プラズモン励起蛍光分光法による計測に用いられるセンサーチップに関する。
誘電体媒体の内部を進行する励起光が金属膜と誘電体媒体との界面に全反射条件を満たして入射する場合は、界面からエバネッセント波がもれだし、金属膜の表面のプラズモンとエバネッセント波とが干渉する。界面への励起光の入射角が共鳴角に設定されプラズモンとエバネッセント波とが共鳴する場合にエバネッセント波の電場は著しく増強される。表面プラズモン励起蛍光分光法（ＳＰＦＳ）による計測においては、この増強された電場が用いられる。
ＳＰＦＳによる計測においては、金属膜の表面に抗原が捕捉され、捕捉された抗原に蛍光標識された抗体が結合させられる。増強された電場は蛍光標識に作用し、蛍光標識から表面プラズモン励起蛍光が放射される。表面プラズモン励起蛍光の光量が測定され、抗原の有無、抗原の捕捉量等が求められる。
エバネッセント波のもれだしに寄与するのは、界面へ入射する励起光のｐ偏光成分である。したがって、ＳＰＦＳによる計測の感度及び精度を向上するためには、界面へ入射する励起光のｐ偏光成分の光量を安定させる必要がある。
一方、金属膜及び誘電体媒体を備えるセンサーチップは、計測の作業の効率、安全性等を考慮すると、望ましくは計測ごとに使い捨てにされる。このため、誘電体媒体は、望ましくは安価な樹脂からなる。
しかし、樹脂からなる誘電体媒体は、内部の密度の分布が不均一になりやすく、内部の歪が生じやすく、複屈折が生じやすい。複屈折は、誘電体媒体の内部を進行する励起光の偏光方向を回転させる。誘電体媒体が樹脂からなる場合は、界面に入射する励起光のｐ偏光成分が減少しやすく、表面プラズモン励起蛍光の光量が減少しやすく、計測の感度及び精度が低下しやすい。
また、誘電体媒体が樹脂からなる場合は、誘電体媒体が励起光を吸収しやすく、自家蛍光の光量が増加しやすく、計測の感度及び精度が低下しやすい。
特許文献１は、センサーチップ（測定チップ）が備える誘電体媒体（誘電体ブロック）の光弾性係数が５０×１０−１２Ｐａ−１未満であることを教示する。
本発明は、上記の問題を解決するためになされる。本発明の目的は、計測の感度及び精度が向上する計測装置及びセンサーチップを提供することである。
（計測装置）
本発明の第１から第６までの局面は、表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う計測装置に向けられる。
本発明の第１から第６までの局面は、表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う計測装置に向けられる。
本発明の第１の局面においては、照射機構、測定機構、誘電体媒体、金膜、抗原捕捉膜及び流路形成体が設けられる。
誘電体媒体は、入射面、反射面及び出射面を備える。入射面、反射面及び出射面は、励起光が入射面に入射し反射面に反射され出射面から出射するように配置される。
流路形成体には流路が形成される。
照射機構は、誘電体媒体に励起光を照射する。測定機構は、抗原捕捉膜から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量を測定する。
金膜の第１の主面には抗原捕捉膜が定着し、金膜の第２の主面には誘電体媒体が密着する。金膜は、（１１１）優先配向となっている。
抗原捕捉膜は、流路の内部に露出する。抗原捕捉膜は、抗原を捕捉する。
誘電体媒体は、樹脂の成形体である。誘電体媒体の屈折率は１．５以上である。誘電体媒体の光弾性係数は５×１０−１２Ｐａ−１以下である。誘電体媒体に励起光が照射されるとともに検出下限の抗原量の抗原を含む試料液が流路に供給された場合に誘電体媒体から放射される自家蛍光の光量は抗原捕捉膜から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量より少ない。
本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第２の局面においては、誘電体媒体が熱可塑性樹脂を射出成形により成形した成形体である。誘電体媒体の入射面から反射面までの区間におけるｐ偏光成分の維持率は９０％以上である。
本発明の第３の局面は、本発明の第１又は第２の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第３の局面においては、誘電体媒体が有機溶剤、酸性溶液及びアルカリ性溶液に対する耐性を持つ。耐性は、ＪＩＳ Ｋ７１１４において定められた試験方法により評価される。
本発明の第４の局面は、本発明の第１から第３までのいずれかの局面にさらなる事項を付加する。本発明の第４の局面においては、誘電体媒体の硬度がＨ以下である。硬度は、ＪＩＳ Ｋ５４０１において定められた試験方法により評価される。
本発明の第５の局面は、本発明の第１から第４までのいずれかの局面にさらなる事項を付加する。本発明の第５の局面においては、クロスカット法により測定される金膜の密着強度が１００／１００である。密着強度は、ＪＩＳ Ｋ５４０１において定められた試験方法により評価される。
本発明の第６の局面は、本発明の第１から第５までのいずれかの局面にさらなる事項を付加する。本発明の第６の局面においては、誘電体媒体の吸水率が０．２％以下である。吸水率は、ＪＩＳ Ｋ７２０９において定められた試験方法により評価される。
（センサーチップ）
本発明の第７の局面は、表面プラズモン励起蛍光分光法による計測に用いられるセンサーチップに向けられる。
本発明の第７の局面は、表面プラズモン励起蛍光分光法による計測に用いられるセンサーチップに向けられる。
本発明の第７の局面においては、誘電体媒体、金膜、抗原捕捉膜及び流路形成体が設けられる。
誘電体媒体は、入射面、反射面及び出射面を備える。入射面、反射面及び出射面は、励起光が入射面に入射し反射面に反射され出射面から出射するように配置される。
流路形成体には流路が形成される。
金膜の第１の主面には抗原捕捉膜が定着し、金膜の第２の主面には誘電体媒体が定着する。金膜は、（１１１）優先配向となっている。
抗原捕捉膜は、流路の内部に露出する。抗原捕捉膜は、抗原を捕捉する。
誘電体媒体は、樹脂の成形体である。誘電体媒体の屈折率は１．５以上である。誘電体媒体の光弾性係数は５×１０−１２Ｐａ−１以下である。誘電体媒体に励起光が照射されるとともに検出下限の抗原量の抗原を含む試料液が流路に供給された場合に誘電体媒体から放射される自家蛍光の光量は抗原捕捉膜から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量より少ない。
本発明の第１の局面によれば、金膜の屈折率と誘電体媒体の屈折率との差が大きくなり、エバネッセント波のもれだしが増加し、表面プラズモン励起蛍光の光量が増加する。また、誘電体媒体の内部の密度の分布が不均一になっても複屈折が生じにくくなり、金膜と誘電体媒体との界面に入射するｐ偏光成分が増加し、表面プラズモン励起蛍光の光量が増加する。さらに、検出下限量以上の抗原を含む抗体が流路に供給された場合に誘電体媒体から放射される自家蛍光の光量が抗原捕捉膜から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量より少なくなる。これらにより、計測の感度及び精度が向上する。また、本発明の第１の局面によれば、金膜が形成された誘電体媒体が液体に浸漬されても金膜が剥離しにくくなり、抗原捕捉膜が形成される場合に使用される液体の選択の自由度が増し、抗原捕捉膜が容易に形成される。
本発明の第２の局面によれば、表面プラズモン励起蛍光の光量が増加し、計測の感度及び精度が向上する。
本発明の第３の局面によれば、抗原捕捉膜が形成される場合に使用される液体の選択の自由度が増し、抗原捕捉膜が容易に形成される。
本発明の第４の局面によれば、誘電体媒体の表面に混合層が形成されやすくなり、金膜の誘電体媒体への密着強度が向上する。その結果、金膜が形成された誘電体媒体が液体に浸漬されても金膜が剥離しにくくなり、抗原捕捉膜が形成される場合に使用される液体の選択の自由度が増し、抗原捕捉膜が容易に形成される。
本発明の第５の局面によれば、金膜が形成された誘電体媒体が液体に浸漬されても金膜が剥離しにくくなり、抗原捕捉膜が形成される場合に使用される液体の選択の自由度が増し、抗原捕捉膜が容易に形成される。
本発明の第６の局面によれば、誘電体媒体の液体への耐性が向上し、抗原捕捉膜が形成される場合に使用される液体の選択の自由度が増し、抗原捕捉膜が容易に形成される。
本発明の第７の局面によれば、金膜の屈折率と誘電体媒体の屈折率との差が大きくなり、エバネッセント波のもれだしが増加し、表面プラズモン励起蛍光の光量が増加する。また、誘電体媒体の内部の密度の分布が不均一になっても複屈折が生じにくくなり、金膜と誘電体媒体との界面に入射するｐ偏光成分が増加し、表面プラズモン励起蛍光の光量が増加する。さらに、検出下限量以上の抗原を含む抗体が流路に供給された場合に誘電体媒体により放射される自家蛍光の光量が抗原捕捉膜から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量より少なくなる。これらにより、計測の感度及び精度が向上する。
これらの及びこれら以外の本発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮されたときに下記の本発明の詳細な説明によってより明白となる。
（概略）
この望ましい実施形態は、表面プラズモン励起蛍光分光法（ＳＰＦＳ）による計測を行う計測装置及びＳＰＦＳによる計測に用いられるセンサーチップに関する。
この望ましい実施形態は、表面プラズモン励起蛍光分光法（ＳＰＦＳ）による計測を行う計測装置及びＳＰＦＳによる計測に用いられるセンサーチップに関する。
図１の模式図は、計測装置を示す。図２、図３及び図４の模式図は、それぞれ、センサーチップの斜視図、横断面図及び縦断面図である。
図１に示すように、計測装置１０００は、照射機構１０２０、測定機構１０２２、送液機構１０２４、センサーチップ１０２６、試薬チップ１０２８及びコントローラー１０３０を備える。照射機構１０２０は、レーザーダイオード１０５０、直線偏光板１０５２、ミラー１０５４及びミラー駆動機構１０５６を備える。測定機構１０２２は、光電子増倍管１０７０、ローパスフィルター１０７２、ローパスフィルター駆動機構１０７４及びフォトダイオード１０７６を備える。これらの構成物以外の構成物が計測装置１０００に付加されてもよい。これらの構成物の一部が計測装置１０００から省略されてもよい。
図２から図４までに示すように、センサーチップ１０２６は、プリズム１０９０、金膜１０９２、抗原捕捉膜１０９４（図２には不図示）及び流路形成体１０９６を備える。流路形成体１０９６は、流路形成シート１１１０及び流路形成蓋１１１２を備える。
図３に示すように、プリズム１０９０は、入射面１１７０、反射面１１７２及び出射面１１７４を備える。図３及び図４に示すように、流路形成体１０９６には、流路１１３０が形成される。図４に示すように、流路１１３０は、供給経路１１５０、反応室１１５２及び回収経路１１５４を備える。反応室１１５２は、流路形成シート１１１０に形成される。供給経路１１５０及び回収経路１１５４は、流路形成蓋１１１２に形成される。
計測が行われる前には、抗原捕捉膜１０９４に固定された抗体（以下では「固定化抗体」という。）に免疫反応（抗原抗体反応）により抗原が結合させられ、抗原が抗原捕捉膜１０９４に捕捉される。続いて、蛍光標識化された抗体（以下では「蛍光標識抗体」という。）が免疫反応により抗原に結合させられ、抗原捕捉膜１０９４に捕捉された抗原に蛍光標識が付加される。
計測が行われる場合には、図１に示すように、照射機構１０２０により励起光ＥＬがプリズム１０９０に照射される。プリズム１０９０に照射された励起光ＥＬは、プリズム１０９０の内部を進行し、プリズム１０９０と金膜１０９２との界面で反射され、プリズム１０９０から出射する。励起光ＥＬがプリズム１０９０に照射されている間は、プリズム１０９０と金膜１０９２との界面から金膜１０９２の側へエバネッセント波がもれだし、エバネッセント波と金膜１０９２の表面のプラズモンとが共鳴し、エバネッセント波の電場が増強される。プリズム１０９０と金膜１０９２との界面への励起光ＥＬの入射角θは、エバネッセント波の電場増強度が極大になるように選択される。増強された電場が蛍光標識に作用し、表面プラズモン励起蛍光ＦＬが抗原捕捉膜１０９４から放射される。表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量は、光電子増倍管１０７０により測定される。測定結果がコントローラー１０３０に転送され、固定化抗体と抗原との相互作用が検出され、抗原の有無、抗原量等が計測される。
（プリズムの屈折率）
図５のグラフは、表面プラズモン励起蛍光の光量（縦軸：ＳＰＦＳ蛍光シグナル）とプリズムの屈折率（横軸：屈折率）との関係を示す。図５のグラフには、プリズムの入射面から反射面までの区間におけるｐ偏光成分の維持率（ｐ偏光強度）が９０％である場合及び１００％である場合の２通りについて、表面プラズモン励起蛍光の光量とプリズムの屈折率との関係が示される。プリズム１０９０の入射面１１７０から反射面１１７２までの区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率は、ｐ偏光成分のみからなる励起光ＥＬがプリズム１０９０の入射面１１７０に入射した場合における、プリズム１０９０の入射面１１７０に入射するｐ偏光成分の光量に対するプリズム１０９０の反射面１１７２に入射するｐ偏光成分の光量の比である。
図５のグラフは、表面プラズモン励起蛍光の光量（縦軸：ＳＰＦＳ蛍光シグナル）とプリズムの屈折率（横軸：屈折率）との関係を示す。図５のグラフには、プリズムの入射面から反射面までの区間におけるｐ偏光成分の維持率（ｐ偏光強度）が９０％である場合及び１００％である場合の２通りについて、表面プラズモン励起蛍光の光量とプリズムの屈折率との関係が示される。プリズム１０９０の入射面１１７０から反射面１１７２までの区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率は、ｐ偏光成分のみからなる励起光ＥＬがプリズム１０９０の入射面１１７０に入射した場合における、プリズム１０９０の入射面１１７０に入射するｐ偏光成分の光量に対するプリズム１０９０の反射面１１７２に入射するｐ偏光成分の光量の比である。
図５に示すように、区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率にかかわらず、プリズム１０９０の屈折率が約１．３以上である場合に表面プラズモン励起蛍光ＦＬが観察され、プリズム１０９０の屈折率が１．５以上である場合に表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が飽和する。このため、プリズム１０９０の屈折率は、望ましくは１．５以上である。これにより、プリズム１０９０の屈折率と金膜１０９２の屈折率との差が大きくなり、エバネッセント波のもれだしが増加する。エバネッセント波のもれだしが増加した場合は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が増加し、計測の感度及び精度が向上する。
（プリズムの材質及び成形方法）
プリズム１０９０は、励起光ＥＬに対して透明な樹脂の成形体であり、望ましくは熱可塑性樹脂を射出成形により成形した成形体である。ただし、プリズム１０９０は、熱可塑性樹脂以外の樹脂の成形体であってもよく、射出成形以外の成形方法により成形された成形体であってもよい。例えば、プリズム１０９０が熱硬化性樹脂の硬化物を切削することにより成形された成形体であってもよい。
プリズム１０９０は、励起光ＥＬに対して透明な樹脂の成形体であり、望ましくは熱可塑性樹脂を射出成形により成形した成形体である。ただし、プリズム１０９０は、熱可塑性樹脂以外の樹脂の成形体であってもよく、射出成形以外の成形方法により成形された成形体であってもよい。例えば、プリズム１０９０が熱硬化性樹脂の硬化物を切削することにより成形された成形体であってもよい。
熱可塑性樹脂が射出成形により成形される場合は、熱可塑性樹脂の溶融物が金型内に導入され、金型が冷却される。熱可塑性樹脂が硬化し、熱可塑性樹脂の成形体が形成される。
（プリズムの内部の密度の不均一性）
プリズム１０９０が樹脂の成形体である場合は、特に、プリズム１０９０が熱可塑性樹脂を射出成形により成形した成形体である場合は、プリズム１０９０の内部の密度が不均一になりやすく、プリズム１０９０の内部に成形歪が生じやすい。プリズム１０９０の内部に成形歪が生じた場合は、プリズム１０９０の内部を進行する励起光ＥＬに複屈折が生じる。プリズム１０９０の内部の密度が不均一になるのは主に樹脂の成形のときであるので、プリズム１０９０の内部の密度の不均一性の程度は、個々のプリズム１０９０により異なる。励起光ＥＬに複屈折が生じる場合は、ｐ偏光成分のみからなる直線偏光の励起光ＥＬがプリズム１０９０の入射面１１７０に入射しても、ｐ偏光成分及びｓ偏光成分からなる楕円偏光の励起光ＥＬがプリズム１０９０の反射面１１７２に入射する。エバネッセント波のもれだしに寄与するのはｐ偏光成分のみであるので、ｐ偏光成分の減少は、エバネッセント波のもれだしを減少させる。エバネッセント波のもれだしが減少した場合は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が減少し、計測の感度及び精度が低下する。このため、望ましくは、励起光ＥＬの複屈折が抑制され、区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率が高くされる。
プリズム１０９０が樹脂の成形体である場合は、特に、プリズム１０９０が熱可塑性樹脂を射出成形により成形した成形体である場合は、プリズム１０９０の内部の密度が不均一になりやすく、プリズム１０９０の内部に成形歪が生じやすい。プリズム１０９０の内部に成形歪が生じた場合は、プリズム１０９０の内部を進行する励起光ＥＬに複屈折が生じる。プリズム１０９０の内部の密度が不均一になるのは主に樹脂の成形のときであるので、プリズム１０９０の内部の密度の不均一性の程度は、個々のプリズム１０９０により異なる。励起光ＥＬに複屈折が生じる場合は、ｐ偏光成分のみからなる直線偏光の励起光ＥＬがプリズム１０９０の入射面１１７０に入射しても、ｐ偏光成分及びｓ偏光成分からなる楕円偏光の励起光ＥＬがプリズム１０９０の反射面１１７２に入射する。エバネッセント波のもれだしに寄与するのはｐ偏光成分のみであるので、ｐ偏光成分の減少は、エバネッセント波のもれだしを減少させる。エバネッセント波のもれだしが減少した場合は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が減少し、計測の感度及び精度が低下する。このため、望ましくは、励起光ＥＬの複屈折が抑制され、区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率が高くされる。
（プリズムの光弾性係数）
図６のグラフは、プリズムの入射面から反射面までの区間におけるｐ偏光成分の維持率（縦軸：ｐ偏光強度）とプリズムの光弾性係数（横軸：光弾性係数）との関係を示す。
図６のグラフは、プリズムの入射面から反射面までの区間におけるｐ偏光成分の維持率（縦軸：ｐ偏光強度）とプリズムの光弾性係数（横軸：光弾性係数）との関係を示す。
図６に示すように、プリズム１０９０の光弾性係数が大きくなるにつれて区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率が小さくなる。このため、プリズム１０９０の光弾性係数は、望ましくは５×１０−１２Ｐａ−１以下である。これにより、プリズム１０９０の内部の密度が不均一になっても複屈折が抑制され、プリズム１０９０の反射面１１７２に入射するｐ偏光成分の光量が増加する。プリズム１０９０の反射面１１７２に入射するｐ偏光成分の光量が増加した場合は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が増加し、計測の感度及び精度が向上する。プリズム１０９０の内部の密度が不均一になることが許容される場合は、樹脂の成形の難易度が低下し、樹脂の成形方法の自由度が増加し、プリズム１０９０の製造コストが低下する。
（プリズムの入射面から反射面までの区間におけるｐ偏光成分の維持率）
区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率は９０％以上になる。これにより、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が増加し、計測の感度及び精度が向上する。
区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率は９０％以上になる。これにより、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が増加し、計測の感度及び精度が向上する。
（プリズムの入射面から反射面までの区間におけるｐ偏光成分の維持率の測定）
図７のフローチャートは、プリズムの入射面から反射面までの区間におけるｐ偏光成分の維持率の測定の手順を示す。図８の模式図は、プリズムの入射面から反射面までの区間におけるｐ偏光成分の維持率の測定装置を示す。
図７のフローチャートは、プリズムの入射面から反射面までの区間におけるｐ偏光成分の維持率の測定の手順を示す。図８の模式図は、プリズムの入射面から反射面までの区間におけるｐ偏光成分の維持率の測定装置を示す。
区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率が測定される場合は、図７及び図８に示すように、プリズム１０９０及び基準プリズム１１９０が準備される（ステップＳ１０１）。基準プリズム１１９０は、励起光ＥＬに対して透明で複屈折を生じない材質からなる。基準プリズム１１９０は、例えば、ＢＫ７等のガラスからなる。望ましくは、プリズム１０９０の屈折率と基準プリズム１１９０の屈折率とは一致させられる。これにより、プリズム１０９０と基準プリズム１１９０との界面における光の屈折及び反射が抑制され、区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率が容易に測定される。ただし、プリズム１０９０の屈折率と基準プリズム１１９０の屈折率とが一致しなくても、区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率の測定は可能である。
プリズム１０９０及び基準プリズム１１９０が準備された後に、プリズム１０９０の反射面１１７２と基準プリズム１１９０の入射面１２１０とが貼りあわされる（ステップＳ１０２）。これにより、プリズム１０９０と基準プリズム１１９０との貼りあわせ体１２３０が作製される。貼りあわせにおいては、望ましくはプリズム１０９０の反射面１１７２と基準プリズム１１９０の入射面１２１０との間にマッチングオイル１２５０が介在させられる。これにより、プリズム１０９０の反射面１１７２と基準プリズム１１９０の入射面１２１０との間の空隙が減り、プリズム１０９０の反射面１１７２と基準プリズム１１９０の入射面１２１０との間における測定光ＭＬの散乱が抑制され、区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率が容易に測定される。プリズム１０９０の反射面１１７２と基準プリズム１１９０の入射面１２１０との密着性が良好である場合は、マッチングオイル１２５０が省略されてもよい。
貼りあわせ体１２３０が作製された後に、貼りあわせ体１２３０が測定装置１２７０に取りつけられ、貼りあわせ体１２３０に測定光ＭＬが照射される（ステップＳ１０３）。測定光ＭＬは、プリズム１０９０の入射面１１７０へ入射し、プリズム１０９０の反射面１１７２及び基準プリズム１１９０の入射面１２１０を通過し、基準プリズム１１９０の出射面１２３２から出射する。測定光ＭＬは、レーザーダイオード１２９０から放射され、偏光回転子１２９２を通過し、プリズム１０９０の入射面１１７０へ入射する。望ましくは、測定光ＭＬの波長、光量及び入射角θは、それぞれ、励起光ＥＬの波長、光量及び入射角θと一致させられる。これにより、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が測定される場合と同じ条件で区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率が測定される。測定光ＭＬは直線偏光であり、測定光ＭＬの偏光方向は固定された偏光回転子１２９２によりプリズム１０９０の反射面１１７２に対するｐ偏光と同じ偏光方向に調整される。レーザーダイオード１２９０は、例えば、放射する光の波長が６３２ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザーであり、断面の直径が１ｍｍのビームを放射する。
貼りあわせ体１２３０に測定光ＭＬが照射されている間に、プリズム１０９０の入射面１１７０から基準プリズム１１９０の出射面１２３２までの区間ＳＣ２におけるｐ偏光成分の維持率が測定される（ステップＳ１０４）。
基準プリズム１１９０は複屈折を生じないので、区間ＳＣ２におけるｐ偏光成分の維持率は区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率と同一視される。
測定装置１２７０においては、基準プリズム１１９０の出射面１２３２から出射した測定光ＭＬは、偏光回転子１２９４を通過し、パワーメーター１２９６へ至る。偏光回転子１２９４は、光軸の周りに１５°を単位として最大１８０°自転させられ、測定光ＭＬの光量はパワーメーター１２９６により測定される。これにより、区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率が測定される。ただし、他の測定方法により区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率が測定されてもよい。
区間ＳＣ１におけるｐ偏光成分の維持率が測定された後に、プリズム１０９０と基準プリズム１１９０とが分離される（ステップＳ１０５）。
（自家蛍光の光量と表面プラズモン励起蛍光の光量との関係）
自家蛍光の光量が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量より小さくなるようにプリズム１０９０の材質は選択される。「自家蛍光の光量」とは、計測が行われる場合にプリズム１０９０から放射される蛍光の光量である。「表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量」とは、計測が行われる場合に抗原捕捉膜１０９４から放射される表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量である。
自家蛍光の光量が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量より小さくなるようにプリズム１０９０の材質は選択される。「自家蛍光の光量」とは、計測が行われる場合にプリズム１０９０から放射される蛍光の光量である。「表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量」とは、計測が行われる場合に抗原捕捉膜１０９４から放射される表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量である。
計測装置１０００及びセンサーチップ１０２６の仕様には、抗原量の検出下限が定められる。計測装置１０００が検出下限の抗原量において抗原を検出できるためには、プリズム１０９０に励起光ＥＬが照射されるとともに検出下限の抗原量を含む試料液がセンサーチップ１０２６に供給された場合に表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量より自家蛍光の光量が少なくなるようにプリズム１０９０の材質が選択される必要がある。これにより、検出下限の抗原量以上の抗原を含む試料液がセンサーチップ１０２６に供給された場合に自家蛍光の光量が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量より少なくなり、計測の感度及び精度が向上する。検出下限の抗原量の具体値は、例えば、０．２５ａｍｏｌのような小さな値である。
図９のグラフは、測定される光量（縦軸：ＳＰＦＳ蛍光シグナル）と抗原量（横軸：抗原濃度）との関係を示す。図９のグラフは、２標準偏差（ＳＤ）法により求められる検出下限の抗原量が０．２５ａｍｏｌである場合を示す。
図９に示すように、抗原量が０である場合にはバックグラウンドの光量Ｂが測定される。抗原量が０でない場合には表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量Ｓとバックグラウンドの光量Ｂとの和Ｓ＋Ｂが測定される。表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量Ｓは抗原量に比例する。測定される光量Ｓ＋Ｂは抗原量が増加するにつれて大きくなる。
抗原量が検出下限以上である場合は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量Ｓ、バックグラウンドの光量Ｂ、測定される光量Ｓ＋Ｂの標準偏差σ（Ｓ＋Ｂ）及びバックグラウンドの光量Ｂの標準偏差σ（Ｂ）の間に式（１）の関係が成立する。
（Ｓ＋Ｂ）−２σ（Ｓ＋Ｂ）＞Ｂ＋２σ（Ｂ）・・・（１）
式（１）から式（２）が導かれる。
Ｓ＞２σ（Ｓ）＋４σ（Ｂ）・・・（２）
式（２）からさらに式（３）が導かれる。
Ｓ／σ（Ｂ）＞４・・・（３）
自家蛍光の光量が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量より小さくなるようにプリズム１０９０の材質が選択された場合は、バックグラウンドの光量Ｂが減少し、４以上のＳ／σ（Ｂ）が確保され、計測の感度及び精度が向上する。
（自家蛍光の光量の測定）
自家蛍光の光量が測定される場合は、ラマン分光器が準備され、蛍光スペクトルが測定される。プリズム１０９０には、励起光ＥＬの波長に一致する波長のレーザー光が照射される。波長が６３２ｎｍのレーザー光がプリズム１０９０に照射される場合は、自家蛍光の光量が測定されるときに６５０ｎｍ以下の波長の光を減衰させるフィルターが使用される。
自家蛍光の光量が測定される場合は、ラマン分光器が準備され、蛍光スペクトルが測定される。プリズム１０９０には、励起光ＥＬの波長に一致する波長のレーザー光が照射される。波長が６３２ｎｍのレーザー光がプリズム１０９０に照射される場合は、自家蛍光の光量が測定されるときに６５０ｎｍ以下の波長の光を減衰させるフィルターが使用される。
（液体に対する耐性）
プリズム１０９０は、望ましくは有機溶剤、酸性溶液及びアルカリ性溶液に対する耐性を持つ。これにより、抗原捕捉膜１０９４が形成される場合に使用される液体の選択の自由度が増し、抗原捕捉膜１０９４が容易に形成される。耐性は、ＪＩＳ Ｋ７１１４において定められた試験方法により評価される。
プリズム１０９０は、望ましくは有機溶剤、酸性溶液及びアルカリ性溶液に対する耐性を持つ。これにより、抗原捕捉膜１０９４が形成される場合に使用される液体の選択の自由度が増し、抗原捕捉膜１０９４が容易に形成される。耐性は、ＪＩＳ Ｋ７１１４において定められた試験方法により評価される。
有機溶剤は、例えば、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アセトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等である。酸性溶液は、ｐＨが４から７までの溶液である。アルカリ性溶液は、ｐＨが７から８までの溶液である。
（硬度）
プリズム１０９０の硬度は、望ましくはＨ以下である。これにより、プリズム１０９０の表面に混合層（金打ち込み層）が形成されやすくなり、金膜１０９２のプリズム１０９０への密着強度が向上する。硬度は、ＪＩＳ Ｋ５４０１において定められた試験方法により評価される。
プリズム１０９０の硬度は、望ましくはＨ以下である。これにより、プリズム１０９０の表面に混合層（金打ち込み層）が形成されやすくなり、金膜１０９２のプリズム１０９０への密着強度が向上する。硬度は、ＪＩＳ Ｋ５４０１において定められた試験方法により評価される。
図１０及び図１１の模式図は、金膜とプリズムとの境界の近傍の断面図である。図１０は、プリズムの硬度がＨ以下である場合を示す。図１１は、プリズムの硬度がＨより大きい場合を示す。
硬度がＨ以下である場合、例えば、日本ゼオン社（東京都千代田区）製のＺＥＯＮＥＸ＿Ｅ４８Ｒからプリズム１０９０がなりプリズム１０９０の硬度がＨである場合は、図１０に示すように、プリズム１０９０の表面に２〜３ｎｍの層厚の混合層１３１０が形成される。集束イオンビーム−透過型電子顕微鏡（ＦＩＢ−ＴＥＭ）により断面が観察された場合は、金膜１０９２の断面上の観察視野ＯＰ１だけでなく混合層１３１０の断面上の観察視野ＯＰ２にも金が含まれることが確認される。
硬度がＨより大きい場合、例えば、日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸ＿３３０Ｒからプリズム１０９０がなりプリズム１０９０の硬度が３Ｈである場合は、図１１に示すように、混合層１３１０が形成されない。
（金膜の密着強度）
クロスカット法により測定される金膜１０９２の密着強度は、望ましくは１００／１００である。すなわち、クロスカット法により測定された場合に１００枚の金膜片のいずれにも剥離は生じない。密着強度は、ＪＩＳ Ｋ５４０１において定められた試験方法により評価される。
クロスカット法により測定される金膜１０９２の密着強度は、望ましくは１００／１００である。すなわち、クロスカット法により測定された場合に１００枚の金膜片のいずれにも剥離は生じない。密着強度は、ＪＩＳ Ｋ５４０１において定められた試験方法により評価される。
金膜１０９２のプリズム１０９０への密着強度が向上した場合は、金膜１０９２が形成されたプリズム１０９０の液体への耐性が向上し、抗原捕捉膜１０９４を形成する場合に使用される液体の選択の自由度が増し、抗原捕捉膜１０９４が容易に形成される。
（金膜の配向性）
金膜１０９２は、（１１１）優先配向となっている。これにより、金膜１０９２が形成されたプリズム１０９０が液体に浸漬されても金膜１０９２が剥離しにくくなり、抗原捕捉膜１０９４を形成する場合に使用される液体の選択の自由度が増し、抗原捕捉膜１０９４が容易に形成される。金膜１０９２の配向性は、Ｘ線回折により測定される。
金膜１０９２は、（１１１）優先配向となっている。これにより、金膜１０９２が形成されたプリズム１０９０が液体に浸漬されても金膜１０９２が剥離しにくくなり、抗原捕捉膜１０９４を形成する場合に使用される液体の選択の自由度が増し、抗原捕捉膜１０９４が容易に形成される。金膜１０９２の配向性は、Ｘ線回折により測定される。
（プリズムの吸水率）
プリズム１０９０の吸水率は、望ましくは０．２％以下であり、さらに望ましくは０．１％以下である。これにより、プリズム１０９０が液体に浸漬された場合にプリズム１０９０に吸収される水が減少する。吸水率は、ＪＩＳ Ｋ７２０９において定められた試験方法により評価される。ＪＩＳ Ｋ７２０９には、プラスチックの吸水率及び沸騰水吸水率の試験方法が定められている。
プリズム１０９０の吸水率は、望ましくは０．２％以下であり、さらに望ましくは０．１％以下である。これにより、プリズム１０９０が液体に浸漬された場合にプリズム１０９０に吸収される水が減少する。吸水率は、ＪＩＳ Ｋ７２０９において定められた試験方法により評価される。ＪＩＳ Ｋ７２０９には、プラスチックの吸水率及び沸騰水吸水率の試験方法が定められている。
（樹脂の具体例）
プリズム１０９０を構成する樹脂は、望ましくはシクロオレフィンポリマーであり、さらに望ましくは日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸ＿Ｅ４８Ｒ（以下では単に「Ｅ４８Ｒ」という）である。波長６３２ｎｍにおいて、Ｅ４８Ｒの屈折率は１．５１であり、Ｅ４８Ｒの光弾性係数は１．７３×１０−１２Ｐａ−１である。
プリズム１０９０を構成する樹脂は、望ましくはシクロオレフィンポリマーであり、さらに望ましくは日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸ＿Ｅ４８Ｒ（以下では単に「Ｅ４８Ｒ」という）である。波長６３２ｎｍにおいて、Ｅ４８Ｒの屈折率は１．５１であり、Ｅ４８Ｒの光弾性係数は１．７３×１０−１２Ｐａ−１である。
Ｅ４８Ｒには、放射する自家蛍光の光量が小さいという利点がある。
図１２のグラフは、自家蛍光の分光スペクトルを示す。図１２には、Ｅ４８Ｒ並びに比較される樹脂である「比較１」「比較２」「比較３」及び「比較４」の自家蛍光の分光スペクトルが示される。励起光ＥＬの波長が６３２ｎｍである場合に表面プラズモン励起蛍光ＦＬの測定波長領域（検出受光領域）となる６５０−６８０ｎｍの波長領域において、Ｅ４８Ｒにより放射される自家蛍光の光量は、比較される樹脂より著しく少ない。このため、当該測定波長領域における自家蛍光の積分強度も以下の表に示すようにＥ４８Ｒにおいては著しく小さく、ばらつきが考慮されても５０００ｃｐｓ未満であり、自家蛍光の光量が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量より少なくなる。
（センサーチップ）
図３及び図４に示すように、プリズム１０９０には金膜１０９２が密着させられ、金膜１０９２には抗原捕捉膜１０９４が定着させられる。プリズム１０９０、金膜１０９２及び抗原捕捉膜１０９４の複合体１３９０と流路形成蓋１１１２とは流路形成シート１１１０により接合される。プリズム１０９０は金膜１０９２の一方の主面１４１０に密着し、抗原捕捉膜１０９４は金膜１０９２の他方の主面１４１２に定着する。
図３及び図４に示すように、プリズム１０９０には金膜１０９２が密着させられ、金膜１０９２には抗原捕捉膜１０９４が定着させられる。プリズム１０９０、金膜１０９２及び抗原捕捉膜１０９４の複合体１３９０と流路形成蓋１１１２とは流路形成シート１１１０により接合される。プリズム１０９０は金膜１０９２の一方の主面１４１０に密着し、抗原捕捉膜１０９４は金膜１０９２の他方の主面１４１２に定着する。
センサーチップ１０２６は、「検査チップ」「分析チップ」「バイオチップ」「試料セル」等とも呼ばれる。センサーチップ１０２６は、望ましくは各辺の長さが数ｍｍから数ｃｍまでの範囲内にある構造物であるが、「チップ」とは呼びがたいより小型の又はより大型の構造物に置き換えられてもよい。
（プリズム）
図２から図４までに示すように、プリズム１０９０は、台形柱体である。望ましくはプリズム１０９０は、等脚台形柱体である。図３に示すように、プリズム１０９０の一方の傾斜側面は入射面１１７０になる。プリズム１０９０の幅広の平行側面は反射面１１７２になる。プリズム１０９０の他方の傾斜側面は出射面１１７４になる。
図２から図４までに示すように、プリズム１０９０は、台形柱体である。望ましくはプリズム１０９０は、等脚台形柱体である。図３に示すように、プリズム１０９０の一方の傾斜側面は入射面１１７０になる。プリズム１０９０の幅広の平行側面は反射面１１７２になる。プリズム１０９０の他方の傾斜側面は出射面１１７４になる。
励起光ＥＬが入射面１１７０へ入射し反射面１１７２に反射され出射面１１７４から出射するように入射面１１７０、反射面１１７２及び出射面１１７４は配置される。
プリズム１０９０の形状は、電場増強度が極大になる入射角θで励起光ＥＬを反射面１１７２へ入射させることができるように決められる。この条件が満たされる限り、プリズム１０９０が台形柱体以外でもよく、プリズム１０９０が「プリズム」とは呼びがたい形状物に置き換えられてもよい。例えば、プリズム１０９０が半円柱体であってもよく、プリズム１０９０が板に置き換えられてもよい。
プリズム１０９０は、励起光ＥＬに対して透明な樹脂からなる誘電体媒体である。
（金膜）
金膜１０９２は、薄膜である。金膜１０９２の膜厚は、望ましくは１００ｎｍ以下であり、さらに望ましくは４０〜５０ｎｍである。ただし、金膜１０９２の膜厚がこの範囲外であってもよい。
金膜１０９２は、薄膜である。金膜１０９２の膜厚は、望ましくは１００ｎｍ以下であり、さらに望ましくは４０〜５０ｎｍである。ただし、金膜１０９２の膜厚がこの範囲外であってもよい。
金膜１０９２は、スパッタリング、蒸着、メッキ等により形成される。金膜１０９２は、望ましくはスパッタリングにより形成される。金膜１０９２がスパッタリングにより形成される場合は、プリズム１０９０の反射面１１７２に金膜１０９２が強く打ち込まれ、プリズム１０９０の反射面１１７２に混合層１３１０が形成されやすいからである。ただし、金膜１０９２が他の方法により形成されてもよい。
金膜１０９２が表面プラズモン共鳴を発生させる他の種類の導電体からなる膜に置きかえられてもよい。例えば、金膜１０９２が銀、銅、アルミニウム等の金属又はこれらの金属を含む合金からなる膜に置き換えられてもよい。
（抗原捕捉膜）
抗原捕捉膜１０９４は、計測される抗原を捕捉する担体である。
抗原捕捉膜１０９４は、計測される抗原を捕捉する担体である。
抗原捕捉膜１０９４は、流路１１３０の内部に露出する。したがって、試料液、蛍光標識液、バッファー液等の液体が流路１１３０に満たされた場合は、流路１１３０に満たされた液体が抗原捕捉膜１０９４に接触する。
抗原捕捉膜１０９４は、非流動体からなる。したがって、液体が抗原捕捉膜１０９４に接触しても、抗原捕捉膜１０９４は移動しない。
抗原捕捉膜１０９４は、ラバー製のアプリケーターによりパターニングされ、金膜１０９２の他方の主面１４１２の一部にのみ定着する。抗原捕捉膜１０９４が他の方法によりパターニングされてもよい。抗原捕捉膜１０９４の平面形状は、円形、多角形等である。抗原捕捉膜１０９４の径は、望ましくは数ｍｍである。抗原捕捉膜１０９４の厚さは、望ましくは１００ｎｍ以下であり、さらに望ましくは６０ｎｍ以下である。
金膜１０９２のプリズム１０９０への密着強度は高いので、ラバー製のアプリケーターが金膜１０９２へ着脱される場合に金膜１０９２はプリズム１０９０から剥離しない。
抗原捕捉膜１０９４が形成される場合は、金膜１０９２の他方の主面１４１２に自己組織化（ＳＡＭ）膜が形成され、自己組織化膜上に固相支持体層が形成される。自己組織化膜が形成される場合及び固相支持体層が形成される場合のいずれにおいても、金膜１０９２が形成されたプリズム１０９０が液体に浸漬される。しかし、プリズム１０９０の液体に対する耐性が高くプリズム１０９０の吸水率が低いので、金膜１０９２が形成されたプリズム１０９０が液体に浸漬されても問題は生じない。
自己組織化膜が形成される場合は、自己組織化膜を構成する物質が溶解又は分散させられた液体に金膜１０９２が形成されたプリズム１０９０が数時間浸漬される。例えば、１１−アミノ−１−ウンデカンチオール等のアルカンチオール誘導体のエタノール溶液に金膜１０９２が形成されたプリズム１０９０が数時間浸漬される。
固相支持体層が形成される場合は、固相支持体層を構成する物質が溶解又は分散させられた液体に金膜１０９２が形成されたプリズム１０９０が数時間浸漬される。例えば、カルボキシメチルデキストラン（ＣＭＤ）が溶解させられたバッファー液に金膜１０９２が形成されたプリズム１０９０が数時間浸漬される。バッファー液は、例えば、２−モルホリノエタンスルホン酸（ＭＥＳ）及び塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の水溶液であり、ｐＨを約６．０に維持する緩衝能を持つ。
（免疫反応）
図１３から図１５までの模式図は、抗原捕捉膜の断面図である。図１３は、試料液がセンサーチップに供給される前の状態を示す。図１４は、試料液がセンサーチップに供給された後であって蛍光標識液がセンサーチップに供給される前の状態を示す。図１５は、蛍光標識液がセンサーチップに供給された後の状態を示す。
図１３から図１５までの模式図は、抗原捕捉膜の断面図である。図１３は、試料液がセンサーチップに供給される前の状態を示す。図１４は、試料液がセンサーチップに供給された後であって蛍光標識液がセンサーチップに供給される前の状態を示す。図１５は、蛍光標識液がセンサーチップに供給された後の状態を示す。
図１３に示すように、抗原捕捉膜１０９４には、計測される抗原と結合する固定化抗体１４３０が固定される。
計測される抗原が含まれる試料液が反応室１１５２に満たされた場合は、抗原捕捉膜１０９４が反応室１１５２に露出しているため、図１４に示すように、抗原１４３２が固定化抗体１４３０に結合し、抗原１４３２が抗原捕捉膜１０９４に捕捉される。
抗原１４３２が抗原捕捉膜１０９４に捕捉された状態において蛍光標識抗体１４３４を含む蛍光標識液が反応室１１５２に満たされた場合は、図１５に示すように、抗原捕捉膜１０９４に捕捉された抗原１４３２に蛍光標識抗体１４３４が結合する。
（流路形成シート及び流路形成蓋）
図３及び図４に示すように、反応室１１５２は、流路形成シート１１１０に形成される。供給経路１１５０及び回収経路１１５４は、流路形成蓋１１１２に形成される。
図３及び図４に示すように、反応室１１５２は、流路形成シート１１１０に形成される。供給経路１１５０及び回収経路１１５４は、流路形成蓋１１１２に形成される。
反応室１１５２は、流路形成シート１１１０の両主面を貫通する孔である。反応室１１５２は、例えば、ピクナル型により穿孔される。流路形成シート１１１０は、ポリエチレンテレフタラート等からなる基材の両主面にアクリル系粘着剤等の粘着剤からなる層が形成された両面粘着シートであり、複合体１３９０と流路形成蓋１１１２とを接合する。複合体１３９０と流路形成蓋１１１２とが接合される場合には、複合体１３９０の平面位置と流路形成蓋１１１２の平面位置とが合わされ、複合体１３９０と流路形成蓋１１１２とが流路形成シート１１１０を挟んで加圧される。
供給経路１１５０は、供給口１４５０から反応室１１５２の一端へ至る孔である。回収経路１１５４は、反応室１１５２の他端から回収口１４５２へ至る孔である。
流路形成シート１１１０及び流路形成蓋１１１２が一体物であってもよい。
金膜１０９２のプリズム１０９０への密着強度は強いので、複合体１３９０と流路形成蓋１１１２とが流路形成シート１１１０により接合された場合でも、金膜１０９２は剥離しにくい。
（送液機構）
図１に示すように、送液機構１０２４は、試料液、蛍光標識液、バッファー液等の液体をセンサーチップ１０２６に供給し、試料液、蛍光標識液、バッファー液等の液体をセンサーチップ１０２６から回収する。液体がセンサーチップ１０２６に供給される場合は、供給口１４５０へ液体が供給され、反応室１１５２が液体で満たされ、液体が抗原捕捉膜１０９４に接触する。液体がセンサーチップ１０２６から回収される場合は、回収口１４５２から液体が回収され、反応室１１５２が空になる。送液機構１０２４が、試料液、蛍光標識液及びバッファー液以外の液体を供給及び回収してもよい。
図１に示すように、送液機構１０２４は、試料液、蛍光標識液、バッファー液等の液体をセンサーチップ１０２６に供給し、試料液、蛍光標識液、バッファー液等の液体をセンサーチップ１０２６から回収する。液体がセンサーチップ１０２６に供給される場合は、供給口１４５０へ液体が供給され、反応室１１５２が液体で満たされ、液体が抗原捕捉膜１０９４に接触する。液体がセンサーチップ１０２６から回収される場合は、回収口１４５２から液体が回収され、反応室１１５２が空になる。送液機構１０２４が、試料液、蛍光標識液及びバッファー液以外の液体を供給及び回収してもよい。
送液機構１０２４においては、例えば、ポンプにより送液元から液体が吸引され、送液元から送液先へポンプが搬送され、ポンプにより送液先へ液体が吐出される。送液元から送液先へ至る配管に液体が流されてもよい。
（試料液及び蛍光標識液）
試料液は、典型的には、血液等の人間からの採取物であるが、人間以外の生物からの採取物であってもよく、非生物からの採取物であってもよい。希釈、血球分離、試薬の混合等の前処理が採取物に行われてもよい。
試料液は、典型的には、血液等の人間からの採取物であるが、人間以外の生物からの採取物であってもよく、非生物からの採取物であってもよい。希釈、血球分離、試薬の混合等の前処理が採取物に行われてもよい。
蛍光標識液は、計測される抗原１４３２と結合可能であり蛍光標識化された蛍光標識抗体１４３４を含む。蛍光標識抗体１４３４は、蛍光を放射する蛍光標識となる化学構造を含む。
（レーザーダイオード）
図１に示すように、レーザーダイオード１０５０は励起光ＥＬを放射する。
図１に示すように、レーザーダイオード１０５０は励起光ＥＬを放射する。
レーザーダイオード１０５０が他の形式の光源に置き換えられてもよい。例えば、レーザーダイオード１０５０が発光ダイオード、水銀灯、レーザーダイオード以外のレーザー等に置き換えられてもよい。
光源から放射される光が平行光線でない場合は、レンズ、ミラー、スリット等により光が平行光線へ変換される。光が直線偏光でない場合は、直線偏光板等により光が直線偏光へ変換される。光が単色光でない場合は、回折格子等により光が単色光へ変換される。
（直線偏光板）
図１に示すように、直線偏光板１０５２は、励起光ＥＬの光路上に配置され、レーザーダイオード１０５０から放射された励起光ＥＬを直線偏光へ変換する。励起光ＥＬの偏光方向は、励起光ＥＬがプリズム１０９０の反射面１１７２に対してｐ偏光になるように選択される。これにより、エバネッセント波のもれだしが増加し、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が増加し、計測の感度及び精度が向上する。
図１に示すように、直線偏光板１０５２は、励起光ＥＬの光路上に配置され、レーザーダイオード１０５０から放射された励起光ＥＬを直線偏光へ変換する。励起光ＥＬの偏光方向は、励起光ＥＬがプリズム１０９０の反射面１１７２に対してｐ偏光になるように選択される。これにより、エバネッセント波のもれだしが増加し、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が増加し、計測の感度及び精度が向上する。
（ミラー及びミラー駆動機構）
図１に示すように、ミラー１０５４は、励起光ＥＬの光路上に配置され、直線偏光板１０５２を通過した励起光ＥＬを反射する。ミラー１０５４により反射された励起光ＥＬは、プリズム１０９０に照射される。プリズム１０９０に照射された光は、入射面１１７０へ入射し、反射面１１７２に反射され、出射面１１７４から出射する。反射面１１７２への励起光ＥＬの入射角θは、全反射条件θｃ≦θを満たす（θｃ：臨界角）。
図１に示すように、ミラー１０５４は、励起光ＥＬの光路上に配置され、直線偏光板１０５２を通過した励起光ＥＬを反射する。ミラー１０５４により反射された励起光ＥＬは、プリズム１０９０に照射される。プリズム１０９０に照射された光は、入射面１１７０へ入射し、反射面１１７２に反射され、出射面１１７４から出射する。反射面１１７２への励起光ＥＬの入射角θは、全反射条件θｃ≦θを満たす（θｃ：臨界角）。
ミラー駆動機構１０５６は、モーター、圧電アクチュエーター等の駆動力源を備え、ミラー１０５４を回転させ、ミラー１０５４の姿勢を調整する。また、ミラー駆動機構１０５６は、リニアステッピングモーター等の駆動力源を備え、レーザーダイオード１０５０の光軸方向にミラー１０５４を移動させ、ミラー１０５４の位置を調整する。これにより、プリズム１０９０の反射面１１７２における励起光ＥＬの入射位置を抗原捕捉膜１０９４が定着する領域の裏側に維持したままプリズム１０９０の反射面１１７２への励起光ＥＬの入射角θを調整できる。
（光電子増倍管）
図１に示すように、光電子増倍管１０７０は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置され、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量を測定する。光電子増倍管１０７０が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、光電子増倍管１０７０が電荷結合素子（ＣＣＤ）センサー等に置き換えられてもよい。
図１に示すように、光電子増倍管１０７０は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置され、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量を測定する。光電子増倍管１０７０が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、光電子増倍管１０７０が電荷結合素子（ＣＣＤ）センサー等に置き換えられてもよい。
（ローパスフィルター）
ローパスフィルター１０７２は、カットオフ波長より長い波長の光を透過し、カットオフ波長より短い波長の光を減衰させる。カットオフ波長は、励起光ＥＬの波長から表面プラズモン励起蛍光ＦＬの波長までの範囲内で選択される。
ローパスフィルター１０７２は、カットオフ波長より長い波長の光を透過し、カットオフ波長より短い波長の光を減衰させる。カットオフ波長は、励起光ＥＬの波長から表面プラズモン励起蛍光ＦＬの波長までの範囲内で選択される。
ローパスフィルター１０７２が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置される場合は、散乱された励起光ＥＬはローパスフィルター１０７２により減衰し、散乱された励起光ＥＬのごく一部が光電子増倍管１０７０に到達するが、表面プラズモン励起蛍光ＦＬはローパスフィルター１０７２を透過し、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの大部分が光電子増倍管１０７０に到達する。これにより、相対的に光量が小さい表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量が測定される場合に相対的に光量が大きい散乱された励起光ＥＬの影響が抑制され、計測の精度が向上する。ローパスフィルター１０７２がバンドパスフィルターに置き換えられてもよい。
（ローパスフィルター駆動機構）
図１に示すように、ローパスフィルター駆動機構１０７４は、ローパスフィルター１０７２が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置された状態とローパスフィルター１０７２が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置されない状態とを切り替える。
図１に示すように、ローパスフィルター駆動機構１０７４は、ローパスフィルター１０７２が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置された状態とローパスフィルター１０７２が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に配置されない状態とを切り替える。
（フォトダイオード）
図１に示すように、フォトダイオード１０７６は、プリズム１０９０と金膜１０９２との界面において反射された励起光ＥＬの光路上に配置されプリズム１０９０と金膜１０９２との界面において反射された励起光ＥＬの光量を測定する。フォトダイオード１０７６が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、フォトダイオード１０７６がフォトトランジスター、フォトレジスター等に置き換えられてもよい。
図１に示すように、フォトダイオード１０７６は、プリズム１０９０と金膜１０９２との界面において反射された励起光ＥＬの光路上に配置されプリズム１０９０と金膜１０９２との界面において反射された励起光ＥＬの光量を測定する。フォトダイオード１０７６が他の形式の光量センサーに置き換えられてもよい。例えば、フォトダイオード１０７６がフォトトランジスター、フォトレジスター等に置き換えられてもよい。
（コントローラー）
コントローラー１０３０は、制御プログラムを実行する組み込みコンピューターである。１個の組み込みコンピューターがコントローラー１０３０の機能を担ってもよいし、２個以上の組み込みコンピューターが分担してコントローラー１０３０の機能を担ってもよい。ソフトウエアを伴わないハードウエアがコントローラー１０３０の全部又は一部の機能を担ってもよい。ハードウエアは、例えば、オペアンプ、コンパレーター等の電子回路である。コントローラー１０３０による処理の全部又は一部が、手作業により実行されてもよく、計測装置１０００の外部において実行されてもよい。
コントローラー１０３０は、制御プログラムを実行する組み込みコンピューターである。１個の組み込みコンピューターがコントローラー１０３０の機能を担ってもよいし、２個以上の組み込みコンピューターが分担してコントローラー１０３０の機能を担ってもよい。ソフトウエアを伴わないハードウエアがコントローラー１０３０の全部又は一部の機能を担ってもよい。ハードウエアは、例えば、オペアンプ、コンパレーター等の電子回路である。コントローラー１０３０による処理の全部又は一部が、手作業により実行されてもよく、計測装置１０００の外部において実行されてもよい。
（計測の手順）
計測装置１０００により計測が行われる場合は、センサーチップ１０２６及び試薬チップ１０２８が準備され計測装置１０００にとりつけられる。試薬チップ１０２８には、患者から採取された血液等の検体が注入される。
計測装置１０００により計測が行われる場合は、センサーチップ１０２６及び試薬チップ１０２８が準備され計測装置１０００にとりつけられる。試薬チップ１０２８には、患者から採取された血液等の検体が注入される。
センサーチップ１０２６及び試薬チップ１０２８がとりつけられた後に、前処理が送液機構１０２４により行われ、試料液が調製される。
前処理の前又は後に、送液機構１０２４によりセンサーチップ１０２６にバッファー液が供給され、バッファー液が反応室１１５２に満たされる。
反応室１１５２にバッファー液が満たされた後に、電場増強度が極大になる入射角θが特定される。電場増強度が極大になる入射角θが特定される場合は、コントローラー１０３０がレーザーダイオード１０５０に励起光ＥＬを放射させる。励起光ＥＬが放射されている間に、コントローラー１０３０は、ミラー駆動機構１０５６にミラー１０５４の姿勢及び位置を調整させ、入射角θを走査させる。コントローラー１０３０は、入射角θの走査と並行して、散乱された励起光ＥＬの光量の測定結果を光電子増倍管１０７０から取得する。このとき、ローパスフィルター駆動機構１０７４によりローパスフィルター１０７２が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上から退避させられる。コントローラー１０３０は、入射角θと散乱された励起光ＥＬの光量との関係から散乱された励起光ＥＬの光量が極大になる入射角θを特定する。散乱された励起光ＥＬの光量が極大となる入射角θと電場増強度が極大になる入射角θとはほぼ一致する。
入射角θと反射された励起光ＥＬの光量との関係から電場増強度が極大になる入射角θが特定されてもよい。この場合は、コントローラー１０３０は、反射された励起光ＥＬの光量の測定結果をフォトダイオード１０７６から取得する。反射された励起光ＥＬの光量が極小になる入射角θと電場増強度が極大になる入射角θとはわずかに異なるので、望ましくは反射された励起光ＥＬの光量が極小になる入射角θに微小角Δを加算又は減算する補正が行われる。
電場増強度が極大になる入射角θが特定された後に、コントローラー１０３０が送液機構１０２４を制御し、バッファー液がセンサーチップ１０２６から回収され、試料液がセンサーチップ１０２６へ供給される。これにより、試料液が反応室１１５２に満たされ、試料液に含まれる抗原１４３２が抗原捕捉膜１０９４に捕捉される。
抗原１４３２が抗原捕捉膜１０９４に捕捉された後に、コントローラー１０３０が送液機構１０２４を制御し、試料液がセンサーチップ１０２６から回収され、蛍光標識液がセンサーチップ１０２６へ供給される。これにより、蛍光標識液が反応室１１５２に満たされ、蛍光標識液に含まれる蛍光標識抗体１４３４が抗原１４３２に結合させられる。
蛍光標識抗体１４３４が抗原１４３２に結合された後に、コントローラー１０３０がミラー駆動機構１０５６を制御し、入射角θが電場増強度が極大になる入射角θに設定される。コントローラー１０３０は、表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光量の測定結果を光電子増倍管１０７０から取得し、必要な演算を行う。このとき、ローパスフィルター駆動機構１０７４によりローパスフィルター１０７２が表面プラズモン励起蛍光ＦＬの光路上に挿入される。
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において例示であり、この発明は上記の説明に限定されない。例示されない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定されうる。
１０００ 計測装置
１０２０ 照射機構
１０２２ 測定機構
１０２６ センサーチップ
１０９０ プリズム
１０９２ 金膜
１０９４ 抗原捕捉膜
１０９６ 流路形成体
１１３０ 流路
１０２０ 照射機構
１０２２ 測定機構
１０２６ センサーチップ
１０９０ プリズム
１０９２ 金膜
１０９４ 抗原捕捉膜
１０９６ 流路形成体
１１３０ 流路
Claims (7)
- 表面プラズモン励起蛍光分光法による計測を行う計測装置であって、
励起光を照射する照射機構と、
第１の主面及び第２の主面を有し、（１１１）優先配向となっている金膜と、
流路が形成された流路形成体と、
前記第１の主面に定着し前記流路の内部に露出し抗原を捕捉する抗原捕捉膜と、
前記抗原捕捉膜から放射される表面プラズモン励起蛍光の光量を測定する測定機構と、
前記励起光が照射され、入射面、反射面及び出射面を備え、前記励起光が前記入射面に入射し前記反射面に反射され前記出射面から出射するように前記入射面、前記反射面及び前記出射面が配置され、前記反射面が前記第２の主面に密着し、樹脂の成形体であり、屈折率が１．５以上であり、光弾性係数が５×１０−１２Ｐａ−１以下であり、前記励起光が照射されるとともに検出下限の抗原量の抗原を含む試料液が前記流路に供給された場合に放射する自家蛍光の光量が前記抗原捕捉膜から放射される前記表面プラズモン励起蛍光の光量より少ない誘電体媒体と、
を備える計測装置。 - 請求項１の計測装置において、
前記誘電体媒体が熱可塑性樹脂を射出成形により成形した成形体であり、
前記誘電体媒体の前記入射面から前記反射面までの区間におけるｐ偏光成分の維持率が９０％以上である
計測装置。 - 請求項１又は請求項２の計測装置において、
ＪＩＳ Ｋ７１１４において定められた試験方法により評価された場合に前記誘電体媒体が有機溶剤、酸性溶液及びアルカリ性溶液に対する耐性を持つ
計測装置。 - 請求項１から請求項３までのいずれかの計測装置において、
ＪＩＳ Ｋ５４０１において定められた試験方法により評価された場合に前記誘電体媒体の硬度がＨ以下である
計測装置。 - 請求項１から請求項４までのいずれかの計測装置において、
ＪＩＳ Ｋ５４０１において定められた試験方法により評価された場合にクロスカット法により測定される前記金膜の密着強度が１００／１００である
計測装置。 - 請求項１から請求項５までのいずれかの計測装置において、
ＪＩＳ Ｋ７２０９において定められた試験方法により評価された場合に前記誘電体媒体の吸水率が０．２％以下である
計測装置。 - 表面プラズモン励起蛍光分光法による計測に用いられるセンサーチップであって、
第１の主面及び第２の主面を有し、（１１１）優先配向となっている金膜と、
流路が形成された流路形成体と、
前記第１の主面に定着し前記流路の内部に露出し計測される抗原捕捉膜と、
入射面、反射面及び出射面を備え、励起光が前記入射面に入射し前記反射面に反射され前記出射面から出射するように前記入射面、前記反射面及び前記出射面が配置され、前記反射面が前記第２の主面に密着し、樹脂の成形体であり、屈折率が１．５以上であり、光弾性係数が５×１０ −１２ Ｐａ −１ 以下であり、前記励起光が照射されるとともに検出下限の抗原量の抗原を含む試料液が前記流路に供給された場合に放射する自家蛍光の光量が前記抗原捕捉膜により放射される表面プラズモン励起蛍光の光量より少ない誘電体媒体と、
を備えるセンサーチップ。
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