JPH0933427A - Biosensor and concentration measuring device therewith - Google Patents
Biosensor and concentration measuring device therewithInfo
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- JPH0933427A JPH0933427A JP7276801A JP27680195A JPH0933427A JP H0933427 A JPH0933427 A JP H0933427A JP 7276801 A JP7276801 A JP 7276801A JP 27680195 A JP27680195 A JP 27680195A JP H0933427 A JPH0933427 A JP H0933427A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光学系を用いて被
測定溶液中の測定対象基質を測定するバイオセンサに関
し、詳しくは、金属薄膜が設けられた光反射面において
幾何学的な全反射条件で光を反射する透光性の光透過媒
体を有し、該光透過媒体と前記金属薄膜でエバネッセン
ト波結合を形成する光学系を用いたものに関する。ま
た、このバイオセンサを用いて被測定溶液中の測定対象
基質の濃度を求める濃度測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a biosensor for measuring a substrate to be measured in a solution to be measured using an optical system, and more specifically to a geometric total reflection on a light reflecting surface provided with a metal thin film. The present invention relates to an optical system that has a light-transmitting light-transmitting medium that reflects light under certain conditions and uses an optical system that forms an evanescent wave coupling between the light-transmitting medium and the metal thin film. Further, the present invention relates to a concentration measuring device that obtains the concentration of a substrate to be measured in a solution to be measured using this biosensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、バイオセンサでは、血液中の特
定蛋白や抗原等の血液中成分、或いは尿中のグルコー
ス,アスコルビン酸等の尿中成分である測定対象基質
を、これら基質に対する識別機能を有し当該基質と生物
化学的反応を起こす生体物質が用いられている。そし
て、この生物化学的反応の進行に伴う種々の物理化学的
な変位量を物理化学デバイスにより検出し、測定対象基
質の特定やその濃度等が検出される。例えば、生物化学
的反応により消費或いは生成する電極活性物質の電極反
応を介して基質濃度を検出するものや、生物化学的反応
の進行に伴って起きるエンタルピー変化をサーミスタで
検出して基質濃度を検出するものなどがあり、これらの
バイオセンサは早くから実用化されている。2. Description of the Related Art Generally, in a biosensor, a substrate to be measured, which is a blood component such as a specific protein or antigen in blood, or a urine component such as glucose or ascorbic acid in urine, has a function of discriminating these substrates. A biological substance that has a biochemical reaction with the substrate is used. Then, various physicochemical displacements associated with the progress of this biochemical reaction are detected by the physicochemical device, and the specification of the measurement target substrate, its concentration, etc. are detected. For example, one that detects the substrate concentration through the electrode reaction of an electrode active substance that is consumed or produced by a biochemical reaction, or one that detects the enthalpy change that occurs with the progress of the biochemical reaction with a thermistor to detect the substrate concentration. These biosensors have been put to practical use since early on.
【0003】その一方で、近年では、生物化学的反応の
進行に伴う誘電率の変化に着目し、光学的なデバイスを
用いて被測定溶液中の測定対象基質を測定するバイオセ
ンサが提案されている(特開平1−138443)。こ
のバイオセンサでは、光学系として、金属薄膜が設けら
れた光反射面において幾何学的な全反射条件で光を反射
する透光性の光透過媒体を有し、この光透過媒体と金属
薄膜でエバネッセント波結合を形成する光学系が用いら
れている。その測定原理は、次の通りである。On the other hand, in recent years, attention has been paid to changes in the dielectric constant with the progress of biochemical reactions, and biosensors have been proposed for measuring a substrate to be measured in a solution to be measured using an optical device. (JP-A-1-138443). In this biosensor, as an optical system, a light-transmitting light-transmitting medium that reflects light under a geometrical total reflection condition is provided on a light-reflecting surface provided with a metal thin film. An optical system that forms an evanescent wave coupling is used. The measuring principle is as follows.
【0004】エバネッセント波結合を形成する光学系の
光透過媒体にp偏光された光を全反射条件を満たした種
々の入射角で光反射面に照射すると、入射角がある値の
ときに特異な現象が起きる。即ち、p偏光された光が光
反射面に照射されると、金属薄膜の光透過媒体側膜面に
は入射角θを変数とする波数のエバネッセント波が生じ
る。そして、金属は固体プラズマと見なすことができる
ので、金属薄膜の反光透過媒体側膜面には、量子論的な
電荷密度の波としての表面プラズモン波が光のトンネル
効果により生じる。この表面プラズモン波は、金属薄膜
と反光透過媒体側膜面を境界面として接触する媒質との
間の波動として生じる。When p-polarized light is applied to a light-transmitting medium of an optical system for forming an evanescent wave coupling on a light-reflecting surface at various incident angles satisfying the condition of total internal reflection, when the incident angle has a certain value, it is peculiar. The phenomenon occurs. That is, when the p-polarized light is applied to the light reflecting surface, an evanescent wave having a wave number having an incident angle θ as a variable is generated on the light transmitting medium side film surface of the metal thin film. Since the metal can be regarded as a solid plasma, a surface plasmon wave as a wave of quantum charge density is generated by the light tunnel effect on the film surface of the metal thin film on the anti-light transmission medium side. The surface plasmon wave is generated as a wave between the metal thin film and the medium in contact with the film surface on the side opposite to the light-transmitting medium as a boundary surface.
【0005】そして、入射角θがある値のときには、こ
のエバネッセント波と表面プラズモン波とがその波数が
一致して共鳴する表面プラズモン共鳴現象が起き、光の
エネルギが表面プラズモン波の励起エネルギに使われ
る。この際、エネルギ的には、光反射面に入射した光の
エネルギは表面プラズモン波の励起に使われたエネルギ
と反射面からの反射光のエネルギの和に等しいという関
係がある。このため、反射角とエネルギ(光量)の変化
の様子を測定することで、表面プラズモン共鳴現象の有
無、延いては当該現象が起きた時の入射角を求めること
ができる。その一方、表面プラズモン共鳴現象が起きる
際の入射角と媒質の屈折率とは相関関係にあり、この屈
折率は、マクスウェルの方程式から媒質の誘電率で規定
でき、生体物質による生物化学的反応の進行と誘電率と
は相関関係にある。よって、反射光の光量が急激に減少
したときの反射角からその時の入射角が決まり、上記の
各相関関係から生体物質による生物化学的反応の進行の
程度、即ち基質濃度が算出される。When the incident angle θ has a certain value, a surface plasmon resonance phenomenon occurs in which the wave numbers of the evanescent wave and the surface plasmon wave coincide with each other, and the light energy is used as the excitation energy of the surface plasmon wave. Be seen. At this time, in terms of energy, there is a relation that the energy of the light incident on the light reflecting surface is equal to the sum of the energy used to excite the surface plasmon wave and the energy of the reflected light from the reflecting surface. Therefore, by measuring the state of changes in the reflection angle and the energy (light amount), it is possible to determine the presence or absence of the surface plasmon resonance phenomenon, and consequently the incident angle when the phenomenon occurs. On the other hand, there is a correlation between the incident angle when the surface plasmon resonance phenomenon occurs and the refractive index of the medium, and this refractive index can be defined by the dielectric constant of the medium from Maxwell's equation, and the biochemical reaction of biological substances There is a correlation between the progress and the dielectric constant. Therefore, the angle of incidence at that time is determined from the angle of reflection when the amount of reflected light suddenly decreases, and the degree of progress of the biochemical reaction by the biological substance, that is, the substrate concentration is calculated from the above correlations.
【0006】ところで、このようなバイオセンサにあっ
ては、金属薄膜の反光透過媒体側膜面のごく近傍、詳し
くはトンネル効果を起こすエバネッセント領域(約10
0nm)において基質と生体物質との生物化学的反応が
起こる必要がある。このため、特許出願公表平4−50
1605に提案されているように、生体物質を固定した
層いわゆるリガンド層を金属薄膜の上記膜面に固定化す
ることが一般に行なわれている。By the way, in such a biosensor, the metal thin film is located in the vicinity of the film surface on the side opposite to the light-transmitting medium, specifically, in the evanescent region (about 10) which causes the tunnel effect.
At 0 nm), a biochemical reaction between the substrate and the biological substance needs to occur. Therefore, the patent application publication No. 4-50
As proposed in 1605, it is generally practiced to immobilize a layer on which a biological material is immobilized, a so-called ligand layer, on the above-mentioned film surface of a metal thin film.
【0007】このように、エバネッセント波結合を形成
する光学系を用いて被測定溶液中の測定対象基質を測定
するバイオセンサは、被測定溶液の着色程度や不透明さ
などの影響を受けない、或いは金属薄膜の反光透過媒体
側膜面に基質と生物化学的反応を起こす生体物質を固着
しておくだけでよい等の利点を有するので、急速に普及
しつつある。As described above, the biosensor for measuring the substrate to be measured in the solution to be measured using the optical system for forming the evanescent wave bond is not affected by the degree of coloring or opacity of the solution to be measured, or Since it has the advantage that it is only necessary to fix a biological substance that causes a biochemical reaction with a substrate on the surface of the metal thin film on the side of the anti-light transmission medium, it is rapidly spreading.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のバイオセンサにあっては、エバネッセント波結合を
金属薄膜とで形成する光透過媒体に光を扇形ビーム状に
入射するに当たり、プリズムや半球形レンズ或いは半円
柱状レンズ等を用いる。これら光学デバイスは、その加
工精度が高いことから高価であった。また、組み付け時
等における取扱いばかりか測定時においても、半球形レ
ンズ等に例えば手を触れて指紋を付けて光の透過を阻害
しないように注意を払う必要があり煩雑で使い勝手が悪
かった。However, in the above-mentioned conventional biosensor, when the light is incident in the fan-shaped beam on the light transmitting medium formed by the evanescent wave coupling with the metal thin film, the prism or the hemispherical lens is used. Alternatively, a semi-cylindrical lens or the like is used. These optical devices are expensive because of their high processing accuracy. Further, not only during handling during assembly but also during measurement, it is necessary to take care not to impede the transmission of light by touching a hemispherical lens or the like with a fingerprint, for example, and it is troublesome and inconvenient.
【0009】ところで、基質濃度の測定精度は、光反射
面に至る入射光の入射角と光反射面から反射して光透過
媒体から出射する反射光の光量変化との対応の精度に依
存する。しかし、上記公報で提案されているセンサで
は、エバネッセント波結合を金属薄膜とで形成する光透
過媒体とこれに光を扇形ビーム状に入射するためのプリ
ズムや半球形レンズとが別体である都合上、基質濃度の
測定精度に関して次のような問題がある。By the way, the measurement accuracy of the substrate concentration depends on the accuracy of the correspondence between the incident angle of the incident light reaching the light reflecting surface and the change in the light amount of the reflected light reflected from the light reflecting surface and emitted from the light transmitting medium. However, in the sensor proposed in the above publication, the light-transmitting medium that forms the evanescent wave coupling with the metal thin film and the prism or the hemispherical lens for making the light incident on the light-transmitting medium in a fan-shaped beam are separate bodies. In addition, there are the following problems regarding the measurement accuracy of the substrate concentration.
【0010】光透過媒体とプリズム,半球形レンズとが
別体である場合には、この両者の間における光の伝送に
悪影響を及ぼさないよう、光透過媒体とプリズム等との
間に適当な屈折率を有する屈折率調和流体、いわゆるマ
ッチングオイルを介在させることが不可欠である。従っ
て、環境温度の上昇等によりこのマッチングオイルの流
動性が高まり、当該オイルが光透過媒体とプリズム,半
球形レンズとの間から流動してプリズムの入射面,出射
面或いは半球形レンズのレンズ曲面に至ると、光の透過
を阻害すると共に不用意な散乱を起こす。しかも、この
阻害の程度や散乱の程度は光の入射側と出射側で一律と
なることはない。よって、入射光と反射光の光量変化の
対応精度を低下させ、結果的に測定精度の低下を招く。When the light transmission medium and the prism or hemispherical lens are separate bodies, an appropriate refraction is provided between the light transmission medium and the prism or the like so as not to adversely affect the transmission of light between the two. It is essential to interpose a refractive index-harmonic fluid having a refractive index, so-called matching oil. Therefore, the fluidity of the matching oil is increased due to an increase in the environmental temperature, etc., and the oil flows between the light transmission medium and the prism or hemispherical lens to enter or exit the prism or the curved surface of the hemispherical lens. In addition, the light transmission is hindered and inadvertent scattering occurs. Moreover, the degree of inhibition and the degree of scattering are not uniform on the light incident side and the light emitting side. Therefore, the accuracy of the correspondence between the changes in the amounts of the incident light and the reflected light is reduced, resulting in a decrease in the measurement accuracy.
【0011】従って、マッチングオイルの流動を招かな
いよう、その使用量(介在量)を厳格に管理したり、環
境温度が上昇しないよう或いは恒温環境下で測定したり
するよう配慮する必要がある。つまり、このような配慮
を必要とする点でも使い勝手に欠ける。Therefore, it is necessary to carefully control the amount of use (intervening amount) of the matching oil so as not to cause the matching oil to flow, and to prevent the ambient temperature from rising or to perform measurement in a constant temperature environment. In other words, it also lacks usability in that it requires such consideration.
【0012】もっとも、プリズムや半球形レンズを光透
過媒体よりかなり大きなものとして当該レンズの平面部
を広くし、流動したマッチングオイルがレンズ曲面に到
達し難くすることもできるが、高価且つ取扱いが煩雑で
あることに変わりはない。また、金属薄膜をプリズムや
半球形レンズに直接設けてマッチングオイルを用いない
よう構成することもできるが、やはり、高価且つ取扱い
が煩雑であることに変わりはない。However, it is possible to make the prism or hemispherical lens much larger than the light transmitting medium to widen the flat portion of the lens and make it difficult for the flowing matching oil to reach the curved surface of the lens, but it is expensive and complicated to handle. There is no change. Further, the metal thin film may be directly provided on the prism or the hemispherical lens so that the matching oil is not used, but it is still expensive and complicated to handle.
【0013】本発明は、上記問題点を解決するためにな
され、センサの使い勝手の向上とコスト低下の両立を図
ることを目的とする。また、このバイオセンサを用いて
求める測定対象基質の濃度測定の精度向上を図ることを
もその目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to improve the usability of the sensor and reduce the cost. It is also an object of the present invention to improve the accuracy of the concentration measurement of the substrate to be measured, which is obtained by using this biosensor.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】か
かる課題を解決するため第1の発明のバイオセンサは、
金属薄膜が設けられた光反射面において幾何学的な全反
射条件で光を反射する透光性の光透過媒体を有し、該光
透過媒体と前記金属薄膜でエバネッセント波結合を形成
する光学系を用いて、前記金属薄膜に接触した被測定溶
液中の測定対象基質を測定するバイオセンサであって、
前記光学系は、光源からの光を前記光反射面に集光して
照射する入射光側光学系と、前記光反射面で反射し前記
光透過媒体から外部に出射する反射光を受光し、該反射
光の光量を反射角ごとに検出する出射側光学系と、前記
入射光側光学系又は前記出射側光学系において光をp偏
光する偏光手段と、幾何学的な全反射条件で光を反射す
る全反射面を対向させ、該全反射面間において光の波動
を閉じ込めて光を伝送する透光性基板とを備え、該透光
性基板は、前記光透過媒体に至るまでの前記入射光側光
学系の光の伝送路を形成すると共に、前記光透過媒体か
らの前記出射側光学系の光の伝送路を形成する。[Means for Solving the Problem and Its Action / Effect] In order to solve the problem, the biosensor of the first invention comprises:
An optical system having a light-transmissive light-transmitting medium that reflects light under a geometric total reflection condition on a light-reflecting surface provided with a metal thin film, and forming an evanescent wave coupling between the light-transmitting medium and the metal thin film. A biosensor for measuring a substrate to be measured in a solution to be measured in contact with the metal thin film,
The optical system is an incident light side optical system that collects and irradiates light from a light source on the light reflecting surface, and receives reflected light that is reflected by the light reflecting surface and is emitted to the outside from the light transmitting medium, An exit side optical system that detects the amount of the reflected light for each reflection angle, a polarization means that p-polarizes the light in the incident light side optical system or the exit side optical system, and a light that is geometrically totally reflected And a translucent substrate for transmitting the light by confining the wave of light between the totally reflective surfaces, and the translucent substrate is provided with the transmissive substrate to reach the light transmissive medium. A light transmission path for the light-emission-side optical system is formed, and a light transmission path for the light-emission-side optical system from the light transmission medium is formed.
【0015】上記構成を有する第1の発明のバイオセン
サでは、金属薄膜とでエバネッセント波結合を形成する
光透過媒体に入射光側光学系における光源から光を伝送
するに当たり、光の伝送路を透光性基板で形成する。ま
た、光反射面で反射して光透過媒体から外部に出射した
反射光を出射側光学系で受光する際の光の伝送路をも、
この透光性基板で形成する。透光性基板は、対向する全
反射面で光を全反射させつつ当該全反射面間において光
の波動を閉じ込めて光を伝送するので、この透光性基板
に入射した光を総て光透過媒体、延いては光反射面に伝
送し、その総ての光を光反射面での全反射を経て出射側
光学系での受光に供する。そして、光源から照射された
光は入射光側光学系又は出射側光学系において偏光手段
によりp偏光され、出射側光学系ではこのp偏光が受光
されてその光量が反射角ごとに検出される。In the biosensor of the first invention having the above structure, when transmitting light from the light source in the incident light side optical system to the light transmitting medium forming the evanescent wave coupling with the metal thin film, the light transmitting path is transmitted. It is formed of a light-sensitive substrate. Also, the transmission path of the light when receiving the reflected light reflected by the light reflection surface and emitted from the light transmission medium to the outside by the emission side optical system,
The transparent substrate is used. The translucent substrate transmits the light by confining the wave of the light between the total reflection surfaces while totally reflecting the light on the opposed total reflection surfaces, so that all the light incident on the translucent substrate is transmitted. The light is transmitted to the medium, and further to the light reflection surface, and all the light is subjected to total reflection on the light reflection surface and is then received by the emission side optical system. Then, the light emitted from the light source is p-polarized by the polarization means in the incident light side optical system or the emission side optical system, and the p-polarized light is received in the emission side optical system, and the light amount is detected for each reflection angle.
【0016】つまり、第1の発明のバイオセンサでは、
金属薄膜と光透過媒体とで形成される光反射面での表面
プラズモン共鳴現象を利用して光学的に基質測定を行な
うに当たり、光透過媒体への光の伝送および当該光透過
媒体からの光の伝送に、全反射面を対向させた透光性基
板を用いるに過ぎない。このため、プリズムや半球形レ
ンズ等の加工精度の高い光学デバイスを必要としないと
共に、その組み付け時等に透光性基板の表面に手を触れ
たりしても、当該表面は全反射面とされているので光の
伝送に支障はない。この結果、第1の発明のバイオセン
サによれば、センサの使い勝手の向上とコスト低下の両
立を図ることができる。That is, in the biosensor of the first invention,
In optically performing substrate measurement by utilizing the surface plasmon resonance phenomenon at the light reflecting surface formed by the metal thin film and the light transmitting medium, transmission of light to the light transmitting medium and light transmission from the light transmitting medium are performed. Only a translucent substrate with the total reflection surfaces facing each other is used for transmission. Therefore, an optical device with high processing accuracy such as a prism or a hemispherical lens is not required, and even if the surface of the translucent substrate is touched during assembly, the surface is regarded as a total reflection surface. Therefore, there is no problem in light transmission. As a result, according to the biosensor of the first invention, it is possible to improve both the usability of the sensor and the cost reduction.
【0017】更に、光透過媒体と透光性基板との間にマ
ッチングオイルを用いるにしても、その流動による不具
合につぎのように対処できる。まず、基板の大きさやそ
の形状を適宜変更することで、透光性基板における光透
過媒体の接合面と透光性基板への光の入射端面および出
射端面とを十分に離間させることができる。また、マッ
チングオイルの流動箇所にオイルたまりを設置すること
等もできる。更には、入射端面にこの入射端面より面積
の大きな偏光板を密着させることもできる。よって、こ
れらのことから流動オイルを透光性基板の入射端面や出
射端面に到達し難くできる。Further, even if the matching oil is used between the light transmitting medium and the light transmitting substrate, the problem caused by the flow can be dealt with as follows. First, by appropriately changing the size and shape of the substrate, it is possible to sufficiently separate the joining surface of the light transmissive medium in the translucent substrate and the light incident end surface and the light exit end surface of the light transmissive substrate. Further, an oil sump can be installed at a location where the matching oil flows. Further, a polarizing plate having a larger area than this incident end face can be closely attached to the incident end face. Therefore, from these things, it is possible to make it difficult for the flowing oil to reach the incident end face and the output end face of the translucent substrate.
【0018】つまり、この第1の発明のバイオセンサで
は、マッチングオイルを用いた場合に何らかの原因でマ
ッチングオイルが流動しても、基板の大きさやその形状
等の適宜な変更等という簡単な対処を採るだけで、当該
マッチングオイルを透光性基板への光の入射端面や出射
端面に到達し難くできる。また、マッチングオイルが流
動して入射端面や出射端面に到達しても、その影響を無
くすことができる。このため、第1の発明のバイオセン
サによれば、マッチングオイルに起因する測定精度の低
下を回避して高い測定精度を維持することができる。That is, in the biosensor according to the first aspect of the present invention, when the matching oil is used, even if the matching oil flows for some reason, a simple measure such as an appropriate change in the size and shape of the substrate is taken. Only by collecting the matching oil, it is possible to make it difficult for the matching oil to reach the light incident end surface or the light exit end surface of the translucent substrate. Further, even if the matching oil flows and reaches the incident end face and the emitting end face, the influence thereof can be eliminated. Therefore, according to the biosensor of the first invention, it is possible to avoid a decrease in measurement accuracy due to the matching oil and maintain high measurement accuracy.
【0019】なお、第1の発明のバイオセンサにおける
光の挙動は、光透過媒体に至るまでの光の伝送および光
反射面で全反射して光透過媒体から出射してからの光の
伝送が透光性基板の全反射面で全反射しつつ行なわれる
点以外は、従来と同じである。従って、光源から光反射
面に集光して照射された光は、透光性基板を伝送されて
光透過媒体の光反射面に到達し当該光反射面で全反射す
る。そして、特定の入射角で入射した入射光について
は、金属薄膜の光透過媒体側膜面のエバネッセント波と
金属薄膜の露出面における表面プラズモン波とがその波
数が一致して共鳴する表面プラズモン共鳴現象を引き起
こす。この表面プラズモン共鳴現象が起きると、光のエ
ネルギは表面プラズモン波の励起エネルギに使われるの
で、光反射面から反射光のエネルギは減少する。この場
合、金属薄膜の露出面が測定対象基質の被測定溶液にリ
ガンド層を介して接触すると、この基質と生体物質との
生物化学的反応が進行して被測定溶液の誘電率、延いて
は屈折率が変化するので、上記入射角θは被測定溶液に
おける基質濃度が反映したものとなる。The behavior of light in the biosensor of the first invention is as follows: transmission of light up to the light transmitting medium and transmission of light after being totally reflected by the light reflecting surface and emitted from the light transmitting medium. It is the same as the conventional one except that the total reflection is performed on the total reflection surface of the transparent substrate. Therefore, the light that is condensed and emitted from the light source to the light reflecting surface is transmitted through the light transmitting substrate, reaches the light reflecting surface of the light transmitting medium, and is totally reflected by the light reflecting surface. Then, for incident light incident at a specific incident angle, a surface plasmon resonance phenomenon in which the evanescent wave on the light-transmitting medium-side film surface of the metal thin film and the surface plasmon wave on the exposed surface of the metal thin film resonate with their wave numbers matching each other. cause. When this surface plasmon resonance phenomenon occurs, the energy of light is used as the excitation energy of the surface plasmon wave, so the energy of light reflected from the light reflecting surface decreases. In this case, when the exposed surface of the metal thin film comes into contact with the solution to be measured of the substrate to be measured via the ligand layer, the biochemical reaction between this substrate and the biological substance proceeds, and the dielectric constant of the solution to be measured, Since the refractive index changes, the incident angle θ reflects the substrate concentration in the solution to be measured.
【0020】光反射面には集光により種々の入射角の光
が一度に入射して反射するので、光反射面からはそれぞ
れの入射角に対応する種々の反射角で全反射した反射光
が光透過媒体から透光性基板に一度に出射し、各反射角
の反射光は透光性基板を全反射面において全反射しつつ
通過する。この際、上記入射角θに対応する反射角の反
射光のみは、エネルギが損失した光量の低い光として光
透過媒体から出射して透光性基板に至り、θ以外の角度
の入射角に対応する反射角の反射光は、エネルギ損失の
ない高い光量の光として光透過媒体から透光性基板に出
射する。その後は、この透光性基板から外部に出射す
る。Light of various incident angles is incident on the light reflecting surface at one time by condensing and is reflected. Therefore, reflected light totally reflected at various reflecting angles corresponding to each incident angle is reflected from the light reflecting surface. The light emitted from the light transmissive medium to the translucent substrate at one time, and the reflected light of each reflection angle passes through the translucent substrate while being totally reflected at the total reflection surface. At this time, only the reflected light having a reflection angle corresponding to the incident angle θ is emitted from the light transmissive medium as light with a small amount of energy lost to reach the translucent substrate and corresponds to an incident angle other than θ. The reflected light having a reflection angle that is emitted from the light transmitting medium to the light transmissive substrate as light with a high light amount without energy loss. After that, the light is emitted from the transparent substrate to the outside.
【0021】このため、入射角ごとの光反射面からの反
射光を受光してその光量を検出すれば入射角とその光量
との相関がとれるので、反射光の光量が最低レベルのと
きの入射角θを求めることができる。この結果、この入
射角θと、この入射角と媒質の屈折率との相関関係,媒
質の屈折率と誘電率との関係,生体物質による生物化学
的反応の進行と誘電率との相関関係等から、基質濃度の
算出が可能となる。Therefore, if the reflected light from the light reflecting surface for each incident angle is received and the amount of the light is detected, the incident angle and the amount of the light can be correlated, so that the incident when the amount of the reflected light is at the lowest level. The angle θ can be obtained. As a result, the correlation between this incident angle θ and the refractive index of the medium, the correlation between the refractive index of the medium and the dielectric constant, the correlation between the progress of the biochemical reaction by the biological substance and the dielectric constant, etc. From this, the substrate concentration can be calculated.
【0022】上記の第1の発明の構成において、前記光
透過媒体を前記透光性基板の一部とし、前記光反射面を
前記透光性基板の一端面に前記金属薄膜を設けて形成し
た。In the structure of the above-mentioned first invention, the light transmitting medium is a part of the light transmitting substrate, and the light reflecting surface is formed by providing the metal thin film on one end surface of the light transmitting substrate. .
【0023】この構成のバイオセンサでは、光透過媒体
を透光性基板の一部とし、この透光性基板の一端面に金
属薄膜を設けて光反射面を形成するので、マッチングオ
イルを用いる必要がない。従って、この構成のバイオセ
ンサによれば、マッチングオイルの流動を起こす使用環
境温度等についての配慮を必要としなくなり、センサの
使い勝手を向上することができる。In the biosensor having this structure, since the light transmitting medium is used as a part of the light transmitting substrate and a metal thin film is provided on one end surface of the light transmitting substrate to form the light reflecting surface, it is necessary to use matching oil. There is no. Therefore, according to the biosensor having this configuration, it is not necessary to consider the use environment temperature or the like that causes the matching oil to flow, and the usability of the sensor can be improved.
【0024】また、上記の第1の発明の構成において、
前記入射光側光学系を、光源と該光源から照射された光
を焦点に集光するレンズとを一体化した光源ユニットを
備えるものとし、該光源ユニットと前記透光性基板と
を、前記レンズが前記光反射面に焦点を結ばせると共に
前記レンズの光軸を前記光反射面に対して傾斜させて、
前記透光性基板の前記一端面と交差する他の端面側で固
定して備え、前記出射側光学系を、前記光反射面で反射
し外部に出射する反射光を、前記光反射面における反射
角ごとに一度に受光し、該反射光の光量を反射角ごとに
検出する受光手段を備えるものとした。Further, in the above-mentioned first invention,
The incident light side optical system is provided with a light source unit that integrates a light source and a lens that focuses light emitted from the light source on a focal point, and the light source unit and the translucent substrate include the lens. Is focused on the light reflecting surface and tilts the optical axis of the lens with respect to the light reflecting surface,
The light-transmissive substrate is fixedly provided on the other end face side that intersects with the one end face, and the output side optical system is reflected at the light reflection face and reflected to the outside by the reflection light at the light reflection face. A light receiving unit that receives light at each angle at one time and detects the light amount of the reflected light at each reflection angle is provided.
【0025】この構成のバイオセンサでは、入射光側光
学系をなす光源ユニットを、透光性基板にその一端面と
交差する他の端面側で固定して備える。この固定に際し
ては、光源ユニットのレンズが光反射面に焦点を結ばせ
ると共に、このレンズの光軸を光反射面に対して傾斜さ
せる。よって、全反射面では、集光される光のうちの特
定入射角の入射光による表面プラズモン共鳴現象が起き
る。その一方、出射側光学系をなす受光手段を、光反射
面で反射した反射光を反射角ごとに一度に受光し反射角
ごとに光量を検出するものとした。よって、この受光手
段を介して入射角とその光量との相関をとることが、出
射側光学系を反射角ごとに移動させることなく可能とな
り、受光手段を固定することができる。In the biosensor having this structure, the light source unit forming the incident light side optical system is fixed to the translucent substrate at the other end face side intersecting with one end face thereof. At the time of this fixing, the lens of the light source unit focuses on the light reflecting surface, and the optical axis of this lens is tilted with respect to the light reflecting surface. Therefore, on the total reflection surface, a surface plasmon resonance phenomenon occurs due to incident light at a specific incident angle of the condensed light. On the other hand, the light receiving means forming the emission side optical system is configured to receive the reflected light reflected by the light reflecting surface at once for each reflection angle and detect the light amount for each reflection angle. Therefore, it becomes possible to correlate the incident angle and the light amount through the light receiving means without moving the emission side optical system for each reflection angle, and the light receiving means can be fixed.
【0026】このため、この構成のバイオセンサでは、
入射光側光学系をなす光源ユニットと透光性基板と出射
側光学系をなす受光手段との相対的な位置関係を一旦固
定すれば済み、当該位置関係は、外部からの振動等に左
右されず維持されたままとなる。この結果、この構成の
バイオセンサによれば、保守点検をセンサ完成後に必要
としないので、その使い勝手を更に向上させることがで
きる。Therefore, in the biosensor having this configuration,
The relative positional relationship between the light source unit forming the incident light side optical system, the translucent substrate, and the light receiving means forming the emission side optical system has only to be fixed once, and the positional relationship is affected by external vibration and the like. Without being maintained. As a result, according to the biosensor of this configuration, maintenance and inspection are not required after the sensor is completed, so that the usability can be further improved.
【0027】また、上記の第1の発明の構成において、
前記光源ユニットを、前記透光性基板の前記一端面と傾
斜して交差する前記他の端面に透光性の薄板を介在させ
て直接固定した。Further, in the above-mentioned first invention,
The light source unit was directly fixed to the other end surface of the translucent substrate that intersects the one end surface with an inclination, with a translucent thin plate interposed.
【0028】この構成のバイオセンサでは、光源ユニッ
トを透光性基板に固定するに当たり、透光性の薄板を介
在させて光源ユニットを透光性基板の他の端面に直接固
定した。このため、流動したマッチングオイルはこの薄
板に遮られて光源ユニットからの光路に至ることはな
く、当該光路は流動したマッチングオイルにより遮蔽さ
れない。よって、光学ユニットから透光性基板への光の
透過がなんら阻害されることなく行なわれる。この結
果、この構成のバイオセンサによれば、マッチングオイ
ルに起因する測定精度の低下をより確実に回避でき、高
い測定精度を維持することができる。In the biosensor having this structure, when fixing the light source unit to the translucent substrate, the light source unit was directly fixed to the other end surface of the translucent substrate with a translucent thin plate interposed. Therefore, the flowing matching oil is not blocked by the thin plate and reaches the optical path from the light source unit, and the optical path is not blocked by the flowing matching oil. Therefore, the transmission of light from the optical unit to the transparent substrate is performed without any hindrance. As a result, according to the biosensor having this configuration, it is possible to more reliably avoid a decrease in measurement accuracy due to matching oil, and it is possible to maintain high measurement accuracy.
【0029】また、上記の第1の発明の構成において、
前記偏光手段を、透過する光を該透過の間にp偏光する
偏光板とし、前記透光性の薄板として前記光源ユニット
と前記透光性基板の前記他の端面との間に介在させた。Further, in the above-mentioned first invention,
The polarizing means is a polarizing plate for p-polarizing transmitted light during the transmission, and is interposed between the light source unit and the other end surface of the transparent substrate as the transparent thin plate.
【0030】この構成のバイオセンサでは、偏光手段を
p偏光の薄板状の偏光板として光源ユニットと透光性基
板の他の端面との間に介在させたので、この偏光板によ
り、透過性基板へのp偏光の入射と、流動したマッチン
グオイルの光路遮蔽回避を図る。よって、この構成のバ
イオセンサによれば、流動したマッチングオイルの遮蔽
のためだけの部材を必要としないので、部品点数の低減
を通して一層のコスト低減を図ることができる。In the biosensor having this structure, the polarizing means is interposed between the light source unit and the other end face of the transparent substrate as a p-polarized thin plate-shaped polarizing plate. The incident of p-polarized light on the optical path and the avoidance of the flow path of the flowing matching oil are avoided. Therefore, according to the biosensor having this configuration, since a member only for shielding the flowing matching oil is not required, it is possible to further reduce the cost by reducing the number of parts.
【0031】また、上記の第1の発明の構成において、
前記光源ユニットを、前記透光性基板の前記他の端面側
に前記一端面に対して傾斜して形成された凹所に組み込
み、該凹所底部から前記透光性基板内に光を入射するも
のとした。Further, in the above-mentioned configuration of the first invention,
The light source unit is incorporated into a recess formed on the other end face side of the translucent substrate so as to be inclined with respect to the one end face, and light is incident from the bottom of the recess into the translucent substrate. I decided.
【0032】この構成のバイオセンサでは、透光性基板
の他の端面側に一端面に対して傾斜して形成された凹所
に光源ユニットを組み込み、凹所底部から透光性基板内
に光を入射する。この凹所は光反射面をなす一端面に対
して傾斜するので、光反射面から流動したマッチングオ
イルはこの凹所内部には入り込み難い。このため、この
構成のバイオセンサによれば、透光性基板への凹所形成
という簡単な構成で、マッチングオイルに起因する測定
精度の低下を回避して高い測定精度を維持することがで
きる。In the biosensor having this structure, the light source unit is incorporated in the recess formed on the other end face side of the transparent substrate so as to be inclined with respect to the one end face, and the light is introduced from the bottom of the recess into the transparent substrate. Incident. Since this recess is inclined with respect to the one end face forming the light reflecting surface, it is difficult for the matching oil flowing from the light reflecting surface to enter the inside of the recess. Therefore, according to the biosensor having this configuration, it is possible to maintain a high measurement accuracy by avoiding a decrease in the measurement accuracy due to the matching oil with a simple configuration in which a recess is formed in the translucent substrate.
【0033】また、上記の第1の発明の構成において、
前記形成された前記出射側光学系の光の伝送路の末端に
当たる前記透光性基板の端面を、前記対向する全反射面
に対して傾斜し、幾何学的な全反射条件で光を反射する
全反射傾斜端面とするものとし、該全反射傾斜端面で反
射した光が到達する範囲の前記対向する全反射面を、少
なくとも該範囲に限って外部に光を透過する透過面と
し、前記出射側光学系を、該透過面を透過して外部に出
射する光を受光するものとした。Further, in the above-mentioned configuration of the first invention,
The end face of the translucent substrate, which corresponds to the end of the transmission path of the formed optical system of the emission side, is inclined with respect to the facing total reflection surface, and reflects light under a geometric total reflection condition. The total reflection inclined end surface is assumed to be the total reflection inclined end surface, and the facing total reflection surface in the range where the light reflected by the total reflection inclined end surface reaches is a transmission surface that transmits light to the outside only at least in the range, and the emission side The optical system is configured to receive light that has passed through the transmission surface and is emitted to the outside.
【0034】この構成のバイオセンサでは、光反射面で
反射した反射光の透光性基板における挙動は、以下のよ
うになる。この反射光は、反射角ごとに透光性基板の全
反射面で全反射しつつ伝送され、この透光性基板が形成
する光の伝送路の末端に至る。この伝送路の末端に当た
る透光性基板の端面は、対向する全反射面に対して傾斜
し、且つ幾何学的な全反射条件で光を反射する全反射傾
斜端面とされている。よって、反射角ごとの反射光がこ
の全反射傾斜端面に至ると、その反射光は、当該端面で
全反射して透光性基板の対向する全反射面に向けてその
進行方向を変える。ところで、この全反射傾斜端面で反
射した光が到達する範囲の対向する全反射面は、少なく
ともその範囲に限っては外部に光を透過する透過面とさ
れているので、全反射傾斜端面で反射した反射光は、透
光性基板から外部に出射する。よって、透光性基板の全
反射面側にて反射光の受光が可能となり、この透過面を
透過して外部に出射する光を出射側光学系で受光する。In the biosensor having this structure, the behavior of the reflected light reflected by the light reflecting surface on the transparent substrate is as follows. The reflected light is transmitted while being totally reflected by the total reflection surface of the transparent substrate for each reflection angle, and reaches the end of the light transmission path formed by the transparent substrate. The end surface of the translucent substrate, which corresponds to the end of the transmission line, is a total reflection inclined end surface that is inclined with respect to the opposing total reflection surface and that reflects light under geometric total reflection conditions. Therefore, when the reflected light for each reflection angle reaches the total reflection inclined end face, the reflected light is totally reflected by the end face and changes its traveling direction toward the facing total reflection face of the translucent substrate. By the way, since the facing total reflection surfaces in the range where the light reflected by the total reflection inclined end surface reaches are the transmission surfaces that transmit the light to the outside at least within that range, the total reflection inclined end surface is reflected. The reflected light is emitted from the translucent substrate to the outside. Therefore, the reflected light can be received on the total reflection surface side of the translucent substrate, and the light transmitted through the transmission surface and emitted to the outside is received by the emission side optical system.
【0035】つまり、この構成のバイオセンサでは、透
光性基板における対向した全反射面の一部範囲を透過面
とし、光反射面で反射した反射光をこの光透過面から基
板外部に光を出射する。よって、この構成のバイオセン
サによれば、透光性基板の全反射面側に受光手段を設置
できるので、受光手段の設置場所を比較的広い全反射面
で行なうことを通して当該作業時の受光手段の取扱いを
容易とすると共に、受光手段の設置場所からの制約、例
えばその形状や大きさ等を緩和して汎用性を高めること
ができる。That is, in the biosensor having this structure, a part of the opposed total reflection surfaces of the translucent substrate is used as the transmissive surface, and the reflected light reflected by the light reflective surface is transmitted from the transmissive surface to the outside of the substrate. Emit. Therefore, according to the biosensor of this configuration, the light receiving means can be installed on the total reflection surface side of the light-transmitting substrate. In addition to facilitating the handling, it is possible to increase the versatility by relaxing restrictions from the installation location of the light receiving means, for example, its shape and size.
【0036】また、上記の第1の発明の構成において、
第1の前記透光性基板と第2の前記透光性基板とを有
し、該第1,第2の透光性基板を、両透光性基板が前記
形成した前記出射側光学系の光の伝送路を伝送された光
が単一の前記出射側光学系に受光されるよう配置して備
え、前記第1,第2の透光性基板の一方の透光性基板に
ついて、前記単一の出射側光学系に前記伝送された光が
受光されている場合には、他方の透光性基板について
は、前記単一の出射側光学系への光の受光を阻止する受
光阻止手段を有する。Further, in the configuration of the above first invention,
A first translucent substrate and a second translucent substrate, wherein both translucent substrates form the emission side optical system of the first and second translucent substrates. The light transmission path is arranged so that the transmitted light is received by a single emission-side optical system, and one of the first and second light-transmissive substrates is a transparent substrate. When the transmitted light is received by one emission side optical system, the other translucent substrate is provided with a light reception blocking means for blocking the reception of light by the single emission side optical system. Have.
【0037】この構成のバイオセンサでは、光透過媒体
への光の伝送および当該光透過媒体からの光の伝送を行
なう第1,第2の透光性基板を有し、この二つの透光性
基板でそれぞれ伝送された光を、光反射面での全反射を
経て単一の出射側光学系で受光する。この際、第1,第
2の透光性基板の一方の透光性基板について、出射側光
学系で光の受光がされている場合には、受光阻止手段に
より、他方の透光性基板については、出射側光学系への
光の受光は阻止される。よって、出射側光学系では、こ
の一方の透光性基板についてのみ光の受光を行ない、そ
の光量を反射角ごとに検出する。このため、この構成の
バイオセンサによれば、単一の出射側光学系を用いるだ
けで、第1と第2の透光性基板にそれぞれ対応する被測
定溶液の基質濃度を高い精度で検出できる。The biosensor having this structure has first and second translucent substrates for transmitting light to and from the light transmissive medium. The light transmitted by each of the substrates is received by a single emission side optical system after being totally reflected by the light reflecting surface. At this time, when light is received by the emission side optical system for one of the first and second light-transmitting substrates, the other light-transmitting substrate is detected by the light-reception blocking unit. The reception of light into the emission side optical system is blocked. Therefore, in the emission side optical system, light is received only by this one transparent substrate, and the amount of light is detected for each reflection angle. Therefore, according to the biosensor of this configuration, the substrate concentration of the solution to be measured corresponding to each of the first and second translucent substrates can be detected with high accuracy by using a single emission-side optical system. .
【0038】この場合、第1,第2の透光性基板をその
伝送路を伝送された光が単一の出射側光学系に受光され
るよう配置するには、次のようにすればよい。まず、第
1,第2の透光性基板をその基板主面同士が接合するよ
う、或いはその基板主面同士が僅かの距離を隔て対向す
るよう、両透光性基板を配置する。そして、単一の出射
側光学系を、その光の受光箇所が接合或いは近接対向し
た両基板主面の延長上に来るように配置すればよい。In this case, in order to arrange the first and second translucent substrates so that the light transmitted through the transmission paths is received by the single emission side optical system, the following may be done. . First, both translucent substrates are arranged such that the principal surfaces of the first and second translucent substrates are bonded to each other, or the principal surfaces of the substrates are opposed to each other with a slight distance therebetween. Then, the single emission side optical system may be arranged so that the light receiving portion of the light is on the extension of the main surfaces of both substrates which are joined or closely opposed to each other.
【0039】なお、第1と第2の透光性基板の一方を基
質に対する活性のある生体物質を固定化したリガンド層
を対応付け、他方を基質に対して失活した生体物質を固
定化したリガンド層を対応付けるようにすれば、単一の
出射側光学系を用いるだけで、被測定溶液の基質濃度を
より高い精度で検出できる。It should be noted that one of the first and second translucent substrates is associated with a ligand layer on which a biological substance having an activity on a substrate is immobilized, and the other is immobilized on the substrate with a deactivated biological substance. If the ligand layers are made to correspond to each other, the substrate concentration of the solution to be measured can be detected with higher accuracy only by using a single emission side optical system.
【0040】また、上記の第1の発明の構成において、
前記受光阻止手段は、前記第1の透光性基板が前記形成
した前記入射光側光学系の光の伝送路に光を導くための
第1の光源と、前記第2の透光性基板が前記形成した前
記入射光側光学系の光の伝送路に光を導くための第2の
光源と、前記第1,第2の光源の一方の光源が点灯状態
にある場合には、他方の光源を消灯状態にして両光源を
点灯制御する点灯手段とを有する。Further, in the above-mentioned first invention,
The light reception blocking means includes a first light source for guiding light to a light transmission path of the incident light side optical system formed by the first light transmissive substrate, and the second light transmissive substrate. A second light source for guiding light to the formed light transmission path of the incident light side optical system, and when one of the first and second light sources is in a lighting state, the other light source. And a lighting means for controlling lighting of both light sources.
【0041】この構成のバイオセンサでは、第1,第2
の光源の一方が点灯状態にある場合には、点灯手段によ
り他方の光源は消灯状態に点灯制御されるので、いずれ
か一方の光源の光しか、いずれかの透光性基板により光
反射面に伝送されない。よって、このいずれかの透光性
基板についてのみ、出射側光学系により光の受光が行な
われる。このため、この構成のバイオセンサによって
も、単一の出射側光学系を用いるだけで、第1と第2の
透光性基板にそれぞれ対応する被測定溶液の基質濃度を
高い精度で検出できる。In the biosensor having this structure, the first, second
When one of the light sources is in a lighting state, the lighting means controls the other light source to be in a non-lighting state, so that only the light of either one of the light sources is reflected on the light reflecting surface by one of the translucent substrates. Not transmitted. Therefore, light is received by the emission side optical system only for any one of the transparent substrates. Therefore, even with the biosensor having this configuration, the substrate concentration of the solution to be measured corresponding to each of the first and second translucent substrates can be detected with high accuracy only by using a single emission-side optical system.
【0042】また、上記の第1の発明の構成において、
前記受光阻止手段は、前記第1の透光性基板における前
記光の伝送路の入口側端面と出口側端面の少なくとも一
方に設けられ、前記光の伝送路に対する光の遮蔽と透過
を行なう第1のシャッターと、前記第2の透光性基板に
おける前記光の伝送路の入口側端面と出口側端面の少な
くとも一方に設けられ、前記光の伝送路に対する光の遮
蔽と透過を行なう第2のシャッターと、前記第1,第2
のシャッターの一方のシャッターが透過状態である場合
には、他方のシャッターを遮蔽状態にして両シャッター
を制御するシャッター制御手段とを有する。Further, in the configuration of the above first invention,
The light-reception blocking means is provided on at least one of an entrance-side end surface and an exit-side end surface of the light transmission path in the first light-transmissive substrate, and shields and transmits light to the light transmission path. And a second shutter that is provided on at least one of an end face and an end face of the light transmission path of the second light-transmissive substrate and shields and transmits light to the light transmission path. And the first and second
When one of the two shutters is in the transmissive state, the other shutter is closed to control both shutters.
【0043】この構成のバイオセンサでは、第1,第2
のシャッターの一方が透過状態にある場合には、シャッ
ター制御手段により他方のシャッターは遮蔽状態に制御
されるので、シャッターが透過状態にある側の透光性基
板しか、光源の光は光反射面での反射を経て出射側光学
系に到達しない。よって、このいずれかの透光性基板に
ついてのみ、出射側光学系により光の受光が行なわれ
る。このため、この構成のバイオセンサによっても、単
一の出射側光学系を用いるだけで、第1と第2の透光性
基板にそれぞれ対応する被測定溶液の基質濃度を高い精
度で検出できる。In the biosensor having this structure, the first and second
When one of the shutters is in the transmissive state, the other shutter is controlled by the shutter control means to be in the shielded state. It does not reach the emission side optical system after being reflected at. Therefore, light is received by the emission side optical system only for any one of the transparent substrates. Therefore, even with the biosensor having this configuration, the substrate concentration of the solution to be measured corresponding to each of the first and second translucent substrates can be detected with high accuracy only by using a single emission-side optical system.
【0044】この場合、第1,第2のシャッターは、遮
蔽板を開閉駆動するいわゆるメカ式のシャッターや、液
晶の分子配列の状態により光の遮蔽・透過を行なういわ
ゆる液晶シャッター等、種々の構成を採ることができ
る。In this case, the first and second shutters have various structures such as a so-called mechanical shutter that opens and closes the shield plate, a so-called liquid crystal shutter that shields and transmits light depending on the molecular arrangement of liquid crystals. Can be taken.
【0045】また、かかる課題を解決するため第2の発
明の濃度測定装置は、被測定溶液中の測定対象基質の濃
度を求める濃度測定装置であって、請求項1ないし請求
項10いずれか記載のバイオセンサと、該バイオセンサ
の前記出射側光学系と接続され、該出射側光学系が検出
した前記反射角ごとの反射光光量を入力信号とし、入力
信号に所定のフィルタ処理を施してノイズを除去した信
号を出力信号とするフィルタ手段と、該フィルタ手段か
らの出力信号に基づいて、前記測定対象基質の濃度を演
算する演算手段と、を備える。Further, in order to solve such a problem, the concentration measuring device of the second invention is a concentration measuring device for obtaining the concentration of the substrate to be measured in the solution to be measured, and the concentration measuring device according to any one of claims 1 to 10. Of the biosensor and the emission side optical system of the biosensor, the amount of reflected light for each reflection angle detected by the emission side optical system is used as an input signal, and the input signal is subjected to predetermined filtering to produce noise. Filter means that uses the signal from which the signal has been removed as an output signal, and computing means that computes the concentration of the substrate to be measured based on the output signal from the filter means.
【0046】この第2の発明の濃度測定装置では、バイ
オセンサの出射側光学系が検出した反射角ごとの反射光
光量を、フィルタ手段による所定のフィルタ処理を経て
ノイズが除去され出力信号とする。よって、入射角とそ
の光量との相関を高い精度で得て、反射光の光量が最低
レベルのときの入射角θも精度よく判別できる。この場
合のノイズとしては、入射光側或いは出射光側の光学系
や透光性基板等の物理的或いは化学的特性に起因して起
きるノイズがあり、その程度は、光学系や透光性基板等
の個体差に左右される。そして、濃度演算をこの高精度
の出力信号に基づいて行なうことで、演算手段による測
定対象基質の濃度の演算精度を高める。この結果、第2
の発明の濃度測定装置によれば、反射光の光量が最低レ
ベルのときの入射角θの演算精度を高めて、測定対象基
質の濃度の演算精度を向上させることができる。In the concentration measuring apparatus according to the second aspect of the present invention, the amount of reflected light for each reflection angle detected by the optical system on the emission side of the biosensor is output as an output signal after noise is removed through a predetermined filtering process by the filter means. . Therefore, the correlation between the incident angle and the light amount thereof can be obtained with high accuracy, and the incident angle θ when the light amount of the reflected light is at the lowest level can be accurately determined. The noise in this case includes noise caused by the physical or chemical characteristics of the optical system or the transparent substrate on the incident light side or the outgoing light side, and the degree of the noise depends on the optical system or the transparent substrate. It depends on individual differences such as. By performing the concentration calculation based on this highly accurate output signal, the calculation precision of the concentration of the measurement target substrate by the calculation means is increased. As a result, the second
According to the concentration measuring device of the invention described above, it is possible to improve the calculation accuracy of the incident angle θ when the light amount of the reflected light is at the minimum level, and improve the calculation accuracy of the concentration of the measurement target substrate.
【0047】なお、濃度演算には、従来と同様、入射角
と媒質の屈折率との相関関係,媒質の屈折率と誘電率と
の関係,生体物質による生物化学的反応の進行と誘電率
との相関関係等も考慮される。In the concentration calculation, as in the conventional case, the correlation between the incident angle and the refractive index of the medium, the relationship between the refractive index of the medium and the dielectric constant, the progress of the biochemical reaction by the biological substance and the dielectric constant are calculated. The correlation and the like are also taken into consideration.
【0048】[0048]
【発明の実施の形態】次に、本発明に係るバイオセンサ
の実施の形態をその実施例に基づき説明する。図1は第
1実施例のバイオセンサ20の正面図,平面図および右
側面図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an embodiment of the biosensor according to the present invention will be described based on its examples. FIG. 1 is a front view, a plan view and a right side view of a biosensor 20 of the first embodiment.
【0049】図示するように、バイオセンサ20は、ほ
ぼ名刺サイズの大きさの直方体をなし、2枚のアクリル
基板22R,22Lを基板主面23で接合して形成され
ている。各アクリル基板22R,22Lは、図1および
概略分解斜視図である図2に示すように、その外観形状
は同じであり、半球断面の光源ユニット収納凹所24の
形成において左右対称とされている。各アクリル基板2
2R,22Lの表裏の基板主面23には、周知の蒸着,
スパッタリング法等によりその全面に亘ってクロム薄膜
が形成されており、各アクリル基板22R,22Lの周
囲端面には、いずれもクロム薄膜は形成されていない。
この場合、各アクリル基板22R,22Lにおける光源
ユニット収納凹所24では、少なくともその底面にはク
ロム薄膜は形成されていない。As shown in the figure, the biosensor 20 is formed into a rectangular parallelepiped approximately the size of a business card, and is formed by joining two acrylic substrates 22R and 22L at the substrate main surface 23. As shown in FIG. 1 and FIG. 2 which is a schematic exploded perspective view, the acrylic substrates 22R and 22L have the same external shape, and are symmetrical in forming the light source unit housing recess 24 having a hemispherical cross section. . Each acrylic substrate 2
2R, 22L front and back substrate main surface 23, well-known evaporation,
A chromium thin film is formed over the entire surface by a sputtering method or the like, and no chromium thin film is formed on the peripheral end faces of each acrylic substrate 22R, 22L.
In this case, the light source unit housing recess 24 in each of the acrylic substrates 22R and 22L has no chrome thin film formed on at least the bottom surface thereof.
【0050】よって、各アクリル基板22R,22L
は、幾何学的な全反射条件で光を反射する全反射面とし
て表裏の基板主面23を対向させる。このため、各アク
リル基板22R,22Lは、周囲端面又は光源ユニット
収納凹所24底面から入射した光を、この表裏の基板主
面23間において光の波動を閉じ込めて伝送する。Therefore, each acrylic substrate 22R, 22L
Makes the front and back substrate main surfaces 23 face each other as a total reflection surface that reflects light under a geometrical total reflection condition. Therefore, each of the acrylic substrates 22R and 22L transmits the light incident from the peripheral end surface or the bottom surface of the light source unit housing recess 24 by confining the wave of the light between the front and back substrate main surfaces 23.
【0051】各アクリル基板22R,22Lの光源ユニ
ット収納凹所24は、それぞれ半球断面の柱状凹所とし
て形成されており、各アクリル基板上端の上端面26
R,26Lに対して所定角度で傾斜して形成されてい
る。また、各アクリル基板22R,22Lの接合は、そ
れぞれの上端面26R,26Lが同一の平面をなすよう
行なわれる。よって、光源ユニット収納凹所24は、各
アクリル基板22R,22L単独では半球断面であるも
のの、両アクリル基板が接合されると、円柱状の凹所を
なし、その中心軸は同一の平面をなす上端面26R,2
6Lに対して傾斜することになる。そして、この光源ユ
ニット収納凹所24に後述の光源ユニット30が収納さ
れる。The light source unit accommodating recesses 24 of the acrylic substrates 22R and 22L are each formed as a columnar recess having a hemispherical cross section, and the upper end surface 26 of the upper end of each acrylic substrate is formed.
It is formed so as to be inclined at a predetermined angle with respect to R and 26L. Further, the respective acrylic substrates 22R and 22L are joined so that their upper end surfaces 26R and 26L form the same plane. Therefore, although the light source unit housing recess 24 has a hemispherical cross section in each of the acrylic substrates 22R and 22L alone, when both acrylic substrates are joined, a cylindrical recess is formed and its central axis forms the same plane. Upper surface 26R, 2
It will be inclined with respect to 6L. Then, a light source unit 30 described later is housed in the light source unit housing recess 24.
【0052】上記したように同一の平面となった上端面
26R,26Lには、両端面に亘って金の薄膜(Au薄
膜)28が50nmの膜厚で蒸着形成されている。つま
り、上端面26R,26Lは、このAu薄膜28の蒸着
範囲に亘って幾何学的な全反射条件で光を反射する全反
射面の光反射面29となる。そして、アクリル基板22
R,22LとこのAu薄膜28で、光反射面29におい
てエバネッセント波結合が形成されている。更に、この
Au薄膜28の露出膜面(以下、単に表面という)に
は、測定対象基質に対する識別機能を有し該基質と生物
化学的反応を起こす生体物質を固定化したリガンド層
(図示省略)が形成されている。As described above, gold thin films (Au thin films) 28 having a film thickness of 50 nm are formed on both upper end surfaces 26R and 26L, which have the same plane, by vapor deposition over both end surfaces. That is, the upper end surfaces 26R and 26L become the light reflection surfaces 29 of the total reflection surfaces that reflect the light under the geometric total reflection condition over the vapor deposition range of the Au thin film 28. Then, the acrylic substrate 22
An evanescent wave coupling is formed on the light reflecting surface 29 by the R and 22L and the Au thin film 28. Further, on the exposed film surface (hereinafter, simply referred to as surface) of the Au thin film 28, a ligand layer (not shown) on which a biological substance having a function of discriminating against a measurement target substrate and causing a biochemical reaction with the substrate is immobilized. Are formed.
【0053】この場合、一方のアクリル基板、例えば図
1における手前側のアクリル基板22LのAu薄膜28
には、活性のある生体物質を固定化したリガンド層が形
成されており、他方のアクリル基板22RのAu薄膜2
8には、失活した生体物質を固定化したリガンド層が形
成されている。つまり、基質測定用センサ部としては手
前側のアクリル基板22Lが用いられ、その補正用セン
サ部には他方のアクリル基板22Rが用いられる。つま
り、アクリル基板22R,アクリル基板22Lは、基質
測定用とその補正用に用いられ、1組の測定系を形成す
る。なお、生体物質の失活は、強酸や強アルカリによ
り、或いは紫外線等の電子線照射や超音波処理,70℃
程度での加熱処理等の失活処理によりなされる。In this case, the Au thin film 28 of one acrylic substrate, for example, the acrylic substrate 22L on the front side in FIG. 1 is used.
Has a ligand layer on which an active biological substance is immobilized, and the Au thin film 2 on the other acrylic substrate 22R.
8 has a ligand layer formed by immobilizing deactivated biological material. That is, the front acrylic substrate 22L is used as the substrate measuring sensor unit, and the other acrylic substrate 22R is used as the correcting sensor unit. That is, the acrylic substrate 22R and the acrylic substrate 22L are used for measuring the substrate and for correcting the substrate, and form a set of measurement systems. The inactivation of biological material is caused by strong acid or strong alkali, or irradiation with electron beams such as ultraviolet rays or ultrasonic treatment, 70 ° C.
It is carried out by deactivation treatment such as heat treatment to a certain degree.
【0054】光源ユニット30は、図3の断面図にも示
すように、その一端にp偏光板32を他端にLED(発
光ダイオード),LD(半導体レーザ)等の単一波長の
光を発する光源34を備える。また、外筒36内には、
柱状曲面を有する一対の曲面ガラス37a,37bから
なるレンズ38を、レンズホルダスリーブ39を介して
固定して備える。従って、光源ユニット30は、p偏光
板32によりp偏光した光(p偏光)を、レンズ38に
より焦点fへ集光してp偏光板32側から外部に照射す
る。レンズ38は、各曲面ガラス37a,37bの曲面
が柱状曲面であることから、紙面に焦点fで直交するラ
インに沿ってp偏光をライン状に集光する。As shown in the sectional view of FIG. 3, the light source unit 30 emits light of a single wavelength such as a p polarizing plate 32 at one end and an LED (light emitting diode), an LD (semiconductor laser) at the other end. A light source 34 is provided. In addition, in the outer cylinder 36,
A lens 38 including a pair of curved glass 37a and 37b having a columnar curved surface is fixedly provided via a lens holder sleeve 39. Therefore, the light source unit 30 condenses the light p-polarized by the p-polarizer 32 (p-polarized light) to the focal point f by the lens 38 and irradiates the light from the p-polarizer 32 side to the outside. Since the curved surfaces of the curved glasses 37a and 37b are columnar curved surfaces, the lens 38 collects the p-polarized light linearly along a line orthogonal to the paper surface at the focal point f.
【0055】そして、この光源ユニット30は、このラ
イン状の焦点fが各アクリル基板22R,22Lの上端
面26R,26Lにおける光反射面29に含まれるよ
う、光源ユニット収納凹所24において前後に位置調整
され、当該凹所に組み込み固定される。従って、光源ユ
ニット30の光源34から照射された光は、p偏光板3
2によりp偏光されて光源ユニット収納凹所24の底面
からアクリル基板22R,22Lに入射する。そして、
p偏光は、アクリル基板22R,22Lの対向する全反
射面である基板主面23で全反射しつつその波動がこの
基板主面23間に閉じ込められてアクリル基板22R,
22L内を伝送される。つまり、このp偏光は、光反射
面29に含まれるライン状の焦点fに集光するよう放射
状にアクリル基板22R,22L内を進み、各アクリル
基板22R,22Lの上端面26R,26Lにおける光
反射面29に至る。よって、この光反射面29には、p
偏光板32によりp偏光されて入射面内の波動としての
光が、レンズ38の焦点距離Fや開口長D,光源ユニッ
ト収納凹所24の形成角度等で定まる所定範囲の入射角
(θ1 〜θ2 )で到達する。The light source unit 30 is positioned forward and backward in the light source unit accommodation recess 24 so that the linear focus f is included in the light reflecting surface 29 of the upper end surfaces 26R and 26L of the acrylic substrates 22R and 22L. It is adjusted and assembled and fixed in the recess. Therefore, the light emitted from the light source 34 of the light source unit 30 is emitted from the p polarizing plate 3
The light is p-polarized by 2 and enters the acrylic substrates 22R and 22L from the bottom surface of the light source unit housing recess 24. And
The p-polarized light is totally reflected by the principal surface 23 of the acrylic substrates 22R and 22L, which are the facing total reflection surfaces of the acrylic substrates 22R and 22L.
It is transmitted in 22L. In other words, the p-polarized light radially travels through the acrylic substrates 22R and 22L so as to be focused on the line-shaped focus f included in the light reflecting surface 29, and the light is reflected by the upper end surfaces 26R and 26L of the acrylic substrates 22R and 22L. To surface 29. Therefore, the light reflecting surface 29 has p
The light, which is p-polarized by the polarizing plate 32 and is a wave in the incident plane, has a predetermined range of incident angles (θ1 to θ2) determined by the focal length F of the lens 38, the aperture length D, the formation angle of the light source unit housing recess 24, and the like. ) To reach.
【0056】また、光反射面29で全反射した反射光が
アクリル基板22R,22Lから出射する側の各アクリ
ル基板22R,22Lの出射側端面25R,25Lに
は、受光した光量を検出して電気信号に変換するCCD
撮像素子27R,27Lがそれぞれ密着固定されてい
る。このため、各アクリル基板22R,22L内に光源
ユニット収納凹所24の底面から入射したp偏光は、光
反射面29に至るまで、および光反射面29から出射側
端面25R,25Lに至るまでを各アクリル基板22
R,22Lの対向する基板主面23間を伝送経路とし
て、出射側端面25R,25Lに至る。この間のp偏光
の伝送の様子を出射側端面25R,25Lに至るまでを
例に採り説明すると、図4に示すように、p偏光は、対
向する全反射面である基板主面23で全反射しつつその
波動がこの基板主面23間に閉じ込められて伝送され
る。In addition, the reflected light totally reflected by the light reflecting surface 29 is emitted from the acrylic substrates 22R and 22L, and the output side end faces 25R and 25L of the acrylic substrates 22R and 22L detect the amount of received light and generate electricity. CCD to convert to signal
The image pickup devices 27R and 27L are fixed in close contact with each other. Therefore, the p-polarized light that has entered the acrylic substrates 22R and 22L from the bottom surface of the light source unit housing recess 24 reaches the light reflection surface 29 and from the light reflection surface 29 to the emission side end surfaces 25R and 25L. Each acrylic substrate 22
The light-emitting side end faces 25R and 25L are reached using the space between the R and 22L facing main substrate surfaces 23 as a transmission path. The state of transmission of the p-polarized light during this period will be described by taking as an example the steps up to the emission side end faces 25R and 25L. As shown in FIG. 4, the p-polarized light is totally reflected by the main surface 23 of the substrate, which is a facing total reflection surface. At the same time, the wave is confined and transmitted between the main surfaces 23 of the substrate.
【0057】そして、このCCD撮像素子27R,27
Lにより、その光量が検出される。出射側端面25R,
25Lに至る光は、光反射面29における入射光と同
様、入射面内の振幅の波動であり、CCD撮像素子27
R,27Lでは、反射角ごとの光量、即ち上記範囲の入
射角(θ1 〜θ2 )ごとの光量が検出される。このCC
D撮像素子27R,27Lをエリアセンサ(2次元マト
リッスク状のセンサ)とすれば、撮像素子を複数設ける
必要がない。Then, the CCD image pickup devices 27R, 27
The amount of light is detected by L. Output side end face 25R,
Like the incident light on the light reflecting surface 29, the light reaching 25 L is a wave having an amplitude within the incident surface, and the CCD image pickup device 27
In R and 27L, the light amount for each reflection angle, that is, the light amount for each incident angle (θ1 to θ2) in the above range is detected. This CC
If the D image pickup devices 27R and 27L are area sensors (two-dimensional matrix type sensors), it is not necessary to provide a plurality of image pickup devices.
【0058】ここで、上記したバイオセンサ20を用い
て基質濃度を測定する濃度測定装置45について説明す
る。この濃度測定装置45は、上記のバイオセンサ20
と、そのCCD撮像素子27R,27Lに接続された電
子制御装置40とを備える。この電子制御装置40は、
図5に示すように、周知のCPU,ROM,RAMおよ
びI/Oポートをコモンバスを介して相互に接続して構
成された論理演算回路40aと、種々の電子デバイスか
ら構成されたローパスフィルタ40b(例えば、FIR
型(finite-duration impulse-response)のデジタルロ
ーパスフィルタ)とを備える。この電子制御装置40
は、CCD撮像素子27R,27Lからの電気信号、即
ち反射角ごとの反射光光量をローパスフィルタ40bに
入力し、高周波成分として重畳したノイズを除去した出
力信号をローパスフィルタ40bから論理演算回路40
aに受け渡す。そして、この論理演算回路40aにて、
反射角ごとの光量の分布から反射光の光量が最低レベル
のときの反射角、即ち光量が最低レベルのときの入射角
を演算する。なお、この演算は、各CCD撮像素子27
R,27Lからの信号に基づき別個に行なわれる。ま
た、電子制御装置40は、光源ユニット30の光源34
を点灯制御すると共に、図示しない測定開始スイッチの
押圧操作を受けて、基質濃度の測定を開始する。更に
は、電子制御装置40は、モニタ100やプリンタ10
2と接続されており、基質濃度の測定結果をモニタ10
0に表示したりプリンタ102に打ち出す。Here, the concentration measuring device 45 for measuring the substrate concentration using the biosensor 20 described above will be explained. The concentration measuring device 45 is the same as the biosensor 20 described above.
And an electronic control unit 40 connected to the CCD image pickup devices 27R and 27L. This electronic control unit 40 is
As shown in FIG. 5, a well-known CPU, ROM, RAM, and a logical operation circuit 40a configured by connecting I / O ports to each other via a common bus, and a low-pass filter 40b configured by various electronic devices ( For example, FIR
Type (finite-duration impulse-response) digital low-pass filter). This electronic control unit 40
Is an electric signal from the CCD image pickup devices 27R and 27L, that is, an amount of reflected light for each reflection angle is input to the low-pass filter 40b, and an output signal from which noise superimposed as a high-frequency component is removed is output from the low-pass filter 40b.
hand it over to a. Then, in this logical operation circuit 40a,
From the distribution of the light quantity for each reflection angle, the reflection angle when the light quantity of the reflected light is at the lowest level, that is, the incident angle when the light quantity is at the lowest level is calculated. Note that this calculation is performed by each CCD image sensor 27.
It is performed separately based on the signals from R and 27L. In addition, the electronic control unit 40 controls the light source 34 of the light source unit 30.
Is turned on and the measurement of the substrate concentration is started in response to a pressing operation of a measurement start switch (not shown). Further, the electronic control unit 40 includes the monitor 100 and the printer 10.
It is connected to 2 and monitors the measurement result of the substrate concentration 10
It is displayed on 0 or is printed on the printer 102.
【0059】上記したバイオセンサ20による基質濃度
の測定に際しては、それぞれのアクリル基板22R,2
2Lの上端面26R,26LにおけるAu薄膜28が、
それぞれ被測定溶液に浸漬される。すると、活性のある
生体物質を固定化したリガンド層がAu薄膜28表面に
形成されたアクリル基板22Lでは、Au薄膜28の表
面において基質と生体物質との生物化学的反応が進行
し、被測定溶液の誘電率、延いてはその屈折率が変化す
る。しかしながら、他方のアクリル基板22Rでは、生
体物質が失活しているために測定対象基質との生物化学
的反応は進行せず、そのAu薄膜28の表面において被
測定溶液の誘電率、延いてはその屈折率は変化しない。When measuring the substrate concentration by the biosensor 20 described above, the respective acrylic substrates 22R, 22R
The Au thin film 28 on the upper surfaces 26R and 26L of 2L is
Each is immersed in the solution to be measured. Then, in the acrylic substrate 22L in which the ligand layer on which the active biological substance is immobilized is formed on the surface of the Au thin film 28, the biochemical reaction between the substrate and the biological substance proceeds on the surface of the Au thin film 28, and the solution to be measured is The dielectric constant of, and consequently its refractive index changes. However, on the other acrylic substrate 22R, since the biological substance is inactivated, the biochemical reaction with the measurement target substrate does not proceed, and the dielectric constant of the solution to be measured on the surface of the Au thin film 28, by extension, Its refractive index does not change.
【0060】次に、上記した構成を備える第1実施例の
バイオセンサが行う基質濃度測定ルーチンについて、図
6のフローチャートに基づき説明する。図6は、当該ル
ーチンの処理を示すフローチャートであり、当該ルーチ
ンは、電源投入後から開始される。Next, the substrate concentration measuring routine executed by the biosensor of the first embodiment having the above-mentioned structure will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the processing of the routine, which is started after the power is turned on.
【0061】電源が投入されると、図示しない光源点灯
ルーチンで点灯制御される光源34が安定した点灯状態
にあるか否かを、例えば点灯開始からの経過時間等で判
断し(ステップS100)、肯定判断するまで待機す
る。光源34が安定して点灯していると判断すれば、基
質濃度の測定が開始できるとして、測定開始スイッチが
押圧操作されたか否かを判断し(ステップS110)、
当該スイッチがオンされるまで待機する。When the power is turned on, it is determined whether or not the light source 34, which is controlled to be lit by a light source lighting routine (not shown), is in a stable lighting state, for example, based on the elapsed time from the start of lighting (step S100), Wait until a positive decision is made. If it is determined that the light source 34 is stably turned on, it is determined that the measurement of the substrate concentration can be started, and it is determined whether or not the measurement start switch has been pressed (step S110).
Wait until the switch is turned on.
【0062】基質濃度の測定に当たっては、つまりこの
測定開始スイッチがオンされるまでには、測定を行なう
操作者にて、既述したように各アクリル基板22R,2
2LにおけるAu薄膜28の被測定溶液の浸漬が行なわ
れる。そして、この作業が終わると、測定開始スイッチ
がオンされる。In the measurement of the substrate concentration, that is, before the measurement start switch is turned on, the acrylic substrate 22R and
Immersion of the solution to be measured of the Au thin film 28 in 2 L is performed. When this work is completed, the measurement start switch is turned on.
【0063】こうして操作者により測定開始スイッチが
オンされれば、その信号を受けてCCD撮像素子27
R,27Lからのセンサ出力を読み取りを開始しその値
を記憶する(ステップS130)。そして、読み取りを
開始してからの経過時間を計時し所定時間経過(例え
ば、3〜10分)したか否かを判断して(ステップS1
40)、肯定判断するまでセンサ出力の読取・記憶を継
続する。このセンサ出力の読取・記憶の間に、各アクリ
ル基板22R,22LにおけるAu薄膜28の表面で
は、被測定溶液の誘電率が生体物質の活性の有無により
以下に説明するよう変化して変化後の値に安定し、この
様子がそれぞれのCCD撮像素子27R,27Lから検
出される。When the operator turns on the measurement start switch, the CCD image pickup device 27 receives the signal.
Reading of sensor outputs from R and 27L is started and the values are stored (step S130). Then, the elapsed time from the start of reading is measured and it is determined whether or not a predetermined time has elapsed (for example, 3 to 10 minutes) (step S1
40) Continue reading and storing the sensor output until a positive determination is made. During the reading and storage of the sensor output, on the surface of the Au thin film 28 on each of the acrylic substrates 22R and 22L, the dielectric constant of the solution to be measured changes as described below depending on the presence or absence of the activity of the biological material, and after the change, The value stabilizes, and this state is detected by the CCD image pickup devices 27R and 27L.
【0064】活性のある生体物質が固定された側である
アクリル基板22LのAu薄膜28表面では、この生体
物質と測定対象基質との生物化学的反応が基質濃度で規
定される程度だけ進行するので、被測定溶液の誘電率、
延いてはその屈折率は、生物化学的反応の進行に伴い変
化し基質濃度で規定される値になると安定する。この際
の被測定溶液の誘電率、延いてはその屈折率の変化は、
アクリル基板22Lと光反射面29のAu薄膜28とで
形成されるエバネッセント波結合により、表面プラズモ
ン共鳴現象が起きた場合の反射光のエネルギの現象とし
て観察される。On the surface of the Au thin film 28 of the acrylic substrate 22L on the side where the active biological substance is fixed, the biochemical reaction between this biological substance and the measurement target substrate proceeds to the extent defined by the substrate concentration. , The dielectric constant of the measured solution,
Furthermore, its refractive index changes as the biochemical reaction progresses and stabilizes at a value defined by the substrate concentration. At this time, the change in the dielectric constant of the solution to be measured, and by extension, its refractive index,
It is observed as a phenomenon of energy of reflected light when the surface plasmon resonance phenomenon occurs due to the evanescent wave coupling formed by the acrylic substrate 22L and the Au thin film 28 of the light reflecting surface 29.
【0065】つまり、光源34から照射されたp偏光
は、光源ユニット収納凹所24の底面からアクリル基板
22Lに入射して、上記した範囲(θ1 〜θ2 )の入射
角でエバネッセント波結合が形成された光反射面29に
至る。このとき、上記した範囲のうちのある角度(θS
1)の入射角で入射したp偏光は、Au薄膜28の光反
射面29側膜面のエバネッセント波とAu薄膜28の被
測定溶液側の表面プラズモン波とを、その波数を一致さ
せて共鳴させ表面プラズモン共鳴現象を引き起こす。こ
の表面プラズモン共鳴現象が起きると、入射角がθS1の
光のエネルギは表面プラズモン波の励起エネルギに使わ
れて、光反射面29からの反射角がθS1の反射光のエネ
ルギは減少する。That is, the p-polarized light emitted from the light source 34 is incident on the acrylic substrate 22L from the bottom surface of the light source unit accommodating recess 24, and evanescent wave coupling is formed at the incident angle in the above range (θ1 to θ2). To the light reflection surface 29. At this time, an angle (θS
The p-polarized light incident at the incident angle of 1) causes the evanescent wave on the light-reflecting surface 29 side of the Au thin film 28 and the surface plasmon wave on the measured solution side of the Au thin film 28 to resonate by matching their wave numbers. Causes the surface plasmon resonance phenomenon. When this surface plasmon resonance phenomenon occurs, the energy of light having an incident angle of θS1 is used as the excitation energy of the surface plasmon wave, and the energy of reflected light having a reflection angle of θS1 from the light reflecting surface 29 decreases.
【0066】このため、入射角(θ1 〜θ2 )ごとの光
反射面からの反射光をθ1 〜θ2 の反射角でアクリル基
板22Lについて受光しているCCD撮像素子27Lか
らは、図7に示すように、入射角(θ1 〜θ2 )のうち
の各入射角とその光量との相関が得られる(図7
(A))。Therefore, as shown in FIG. 7, from the CCD image pickup device 27L which receives the reflected light from the light reflecting surface for each incident angle (θ1 to θ2) on the acrylic substrate 22L at the reflection angle of θ1 to θ2. In addition, the correlation between each incident angle of the incident angles (θ1 to θ2) and its light quantity is obtained (FIG. 7).
(A)).
【0067】一方、失活した生体物質が固定された側の
他方のアクリル基板22RのAu薄膜28表面では、測
定対象基質との生物化学的反応は進行しないので、被測
定溶液の誘電率、延いてはその屈折率は初期の値のまま
一定である。しかし、ある角度(θS0)の入射角で入射
したp偏光により表面プラズモン共鳴現象は起き、この
アクリル基板22Rに対応するCCD撮像素子27Rか
らは、図7に示すように、入射角(θ1 〜θ2 )のうち
の各入射角とその光量との相関が得られ(図7
(B))、入射角がθS0のとき反射光のエネルギが減少
する。On the other hand, on the surface of the Au thin film 28 of the other acrylic substrate 22R on which the deactivated biological material is fixed, since the biochemical reaction with the substrate to be measured does not proceed, the dielectric constant of the solution to be measured and the Moreover, its refractive index is constant as it is at the initial value. However, the surface plasmon resonance phenomenon occurs due to the p-polarized light incident at an incident angle of a certain angle (θS0), and from the CCD image pickup device 27R corresponding to this acrylic substrate 22R, as shown in FIG. 7, the incident angles (θ1 to θ2 The correlation between each incident angle and the amount of light is obtained (Fig. 7).
(B)), when the incident angle is θ S0, the energy of reflected light decreases.
【0068】次に、ステップS140に続いては、両C
CD撮像素子27R,27Lから得られた反射角と光量
との相関関係に基づいて、それぞれのアクリル基板22
R,22Lに対応する被測定溶液について、反射光の光
量が最低レベルのときの入射角(θS1,θS0)を求める
(ステップS150)。そして、この入射角(θS1,θ
S0)と、光量が最低レベルとなる入射角と媒質(被測定
溶液)の屈折率との相関関係,媒質の屈折率と誘電率と
の関係,生体物質による生物化学的反応の進行と誘電率
との相関関係等から、基質濃度を算出する(ステップS
160)。なお、光量が最低レベルとなる入射角と媒質
(被測定溶液)の屈折率との相関関係,媒質の屈折率と
誘電率との関係,生体物質による生物化学的反応の進行
と誘電率との相関関係等は、予め電子制御装置40にお
ける論理演算回路40aのROMに記憶されている。Next, in step S140, both C
Based on the correlation between the reflection angle and the light amount obtained from the CD image pickup devices 27R and 27L, the respective acrylic substrates 22
For the solutions to be measured corresponding to R and 22L, the incident angles (θS1, θS0) when the amount of reflected light is at the lowest level are obtained (step S150). Then, this incident angle (θS1, θ
S0), the correlation between the incident angle at which the amount of light reaches the lowest level and the refractive index of the medium (solution to be measured), the relationship between the refractive index of the medium and the dielectric constant, the progress of the biochemical reaction by the biological material and the dielectric constant The substrate concentration is calculated from the correlation with (step S
160). It should be noted that the correlation between the incident angle at which the amount of light is at the lowest level and the refractive index of the medium (solution to be measured), the relationship between the refractive index of the medium and the dielectric constant, the progress of the biochemical reaction by the biological substance, and the dielectric constant The correlation and the like are stored in advance in the ROM of the logical operation circuit 40a in the electronic control unit 40.
【0069】ここで、ステップS150における入射角
(θS1,θS0)の算出の様子について、詳細に説明す
る。CCD撮像素子27L,27Rは、光源ユニット3
0は勿論、アクリル基板22R,22Lの物理的或いは
化学的特性に起因した高周波成分のノイズが重畳した反
射光の光量分布を入力し、当該分布を電気信号としてロ
ーパスフィルタ40bに出力する(図8(a))。この
ノイズは、測定を繰り返してもCCD撮像素子の同じ画
素番号の箇所に発生する。このようにノイズが重畳した
信号は、電子制御装置40のローパスフィルタ40bに
より、高周波成分のノイズが除去された信号にフィルタ
処理されて論理演算回路40aに入力される(図8
(b))。そして、このフィルタ処理済みの信号(画素
番号に反射率が対応した信号)を、画素番号を変数x,
反射率を変数yとした回帰式を用いた周知のn次の回帰
分析に処して、入射角(θS1,θS0)が演算される。図
9に、2次の回帰曲線を用いた2次の回帰分析の結果
を、光量が最低レベル近傍について拡大して示す。この
2次の回帰分析により入射角(θS1,θS0)が最終的に
演算される。なお、θS1とθS0は、それぞれのCCD撮
像素子からの電気信号をフィルタ処理した信号に基づき
演算されるので、当然に異なる値として算出される。Here, how the incident angles (θS1, θS0) are calculated in step S150 will be described in detail. The CCD image pickup devices 27L and 27R are the light source unit 3
In addition to 0, the light quantity distribution of the reflected light on which the noise of the high frequency component caused by the physical or chemical characteristics of the acrylic substrates 22R and 22L is superimposed is input, and the distribution is output to the low-pass filter 40b as an electric signal (FIG. 8). (A)). This noise is generated at the location of the same pixel number of the CCD image pickup device even if the measurement is repeated. The signal on which the noise is superimposed is filtered by the low-pass filter 40b of the electronic control unit 40 into the signal from which the noise of the high frequency component is removed, and is input to the logical operation circuit 40a (FIG. 8).
(B)). Then, the filtered signal (the signal whose reflectance corresponds to the pixel number) is converted into the pixel number by the variable x,
The incident angle (θS1, θS0) is calculated by performing a well-known nth-order regression analysis using a regression equation in which the reflectance is the variable y. FIG. 9 shows the result of the quadratic regression analysis using the quadratic regression curve in an enlarged manner in the vicinity of the lowest light level. The incident angle (θS1, θS0) is finally calculated by this secondary regression analysis. Since θS1 and θS0 are calculated based on the signals obtained by filtering the electric signals from the respective CCD image pickup devices, they are naturally calculated as different values.
【0070】その後、算出した基質濃度をモニタ100
(図5参照)に表示し、或いは表示と共にプリンタ10
2(図5参照)からプリントアウトしたり(ステップS
170)して、本ルーチンを一旦終了する。この後に
は、新たな被測定溶液へのAu薄膜28の浸漬等の準備
を経て測定開始スイッチが押圧されると、上記した処理
を繰り返して基質濃度を算出する。Thereafter, the calculated substrate concentration is monitored 100
(See FIG. 5) or the printer 10 together with the display.
2 (see FIG. 5) and print out (step S
170) and terminates this routine once. After that, when the measurement start switch is pressed through preparations such as immersion of the Au thin film 28 in a new solution to be measured, the above-described processing is repeated to calculate the substrate concentration.
【0071】測定対象基質が抗原であれば、上記した第
1実施例のバイオセンサ20では一方のアクリル基板2
2LのAu薄膜28表面にはこの抗原に対する抗体が固
定されたリガンド層を設け、他方のアクリル基板22R
のAu薄膜28表面には熱により失活させた抗体が固定
されたものとすることで、抗原濃度を測定することがで
きる。If the substrate to be measured is an antigen, one acrylic substrate 2 is used in the biosensor 20 of the first embodiment described above.
The surface of the 2 L Au thin film 28 is provided with a ligand layer on which an antibody against this antigen is fixed, and the other acrylic substrate 22R.
The antigen concentration can be measured by fixing the antibody inactivated by heat on the surface of the Au thin film 28.
【0072】以上説明したように第1実施例のバイオセ
ンサ20では、光源ユニット30から光反射面29への
光の伝送および光反射面29からCCD撮像素子27
R,27Lへの光の伝送に、全反射面である基板主面2
3を対向させたアクリル基板22R,22Lを用いるに
過ぎず、半球形レンズ等の加工精度の高い光学デバイス
を必要としない。また、このバイオセンサ20では、ア
クリル基板22R,22Lの上端面26R,26LにA
u薄膜28を設けて当該上端面に光反射面29を形成
し、このアクリル基板22R,22LとAu薄膜28で
エバネッセント波結合を形成した。つまり、この第1実
施例のバイオセンサ20では、光反射面29を形成する
光透過媒体をアクリル基板22R,22Lで賄い、光反
射面29形成のための別個の光透過媒体を要しない。こ
のため、マッチングオイルを用いる必要がなく、その使
用量や使用環境温度等についての配慮も要しない。しか
も、単に表裏の基板主面にクロム薄膜を形成しただけの
安価なアクリル基板22R,22Lを用いるに過ぎず、
基板主面に手を触れて指紋等を付着してもアクリル基板
における光の伝送をなんら阻害しない。従って、第1実
施例のバイオセンサ20によれば、センサの使い勝手を
向上させることができると共に、コスト低下を図ること
もできる。As described above, in the biosensor 20 of the first embodiment, the transmission of light from the light source unit 30 to the light reflecting surface 29 and the CCD image pickup device 27 from the light reflecting surface 29.
Main surface 2 of the substrate, which is a total reflection surface, for transmitting light to R and 27L
The acrylic substrates 22R and 22L facing each other are only used, and an optical device such as a hemispherical lens with high processing accuracy is not required. Further, in this biosensor 20, the acrylic substrates 22R and 22L are provided with A on the upper end surfaces 26R and 26L.
The u thin film 28 was provided and the light reflecting surface 29 was formed on the upper end face, and the acrylic substrates 22R and 22L and the Au thin film 28 formed evanescent wave coupling. That is, in the biosensor 20 of the first embodiment, the light transmitting medium forming the light reflecting surface 29 is covered by the acrylic substrates 22R and 22L, and a separate light transmitting medium for forming the light reflecting surface 29 is not required. Therefore, it is not necessary to use the matching oil, and it is not necessary to consider the amount of the matching oil or the temperature of the environment in which it is used. Moreover, inexpensive acrylic substrates 22R and 22L in which chromium thin films are simply formed on the front and back substrate main surfaces are used,
Even if a fingerprint or the like is attached to the main surface of the substrate by touching it, light transmission on the acrylic substrate is not hindered at all. Therefore, according to the biosensor 20 of the first embodiment, the usability of the sensor can be improved and the cost can be reduced.
【0073】また、バイオセンサ20では、光源34か
ら光反射面29に光を照射するための光源ユニット30
をアクリル基板22R,22Lの光源ユニット収納凹所
24内に組み込んで固定し、光反射面29で全反射した
光を受光するCCD撮像素子27R,27Lをもアクリ
ル基板22R,22Lの出射側端面25R,25Lに固
定した。このため、バイオセンサ20では、光源ユニッ
ト30とアクリル基板22R,22LとCCD撮像素子
27R,27Lとの相対的な位置関係を一旦固定すれば
済み、当該位置関係は、外部からの振動等に左右される
ことなく維持することができる。よって、第1実施例の
バイオセンサ20によれば、保守点検をセンサ完成後に
必要としないので、その使い勝手を更に向上させること
ができる。In the biosensor 20, the light source unit 30 for irradiating the light reflecting surface 29 with the light from the light source 34.
Are fixed in the light source unit housing recesses 24 of the acrylic substrates 22R and 22L, and the CCD image pickup devices 27R and 27L that receive the light totally reflected by the light reflecting surface 29 are also output side end faces 25R of the acrylic substrates 22R and 22L. , Fixed at 25 L. Therefore, in the biosensor 20, the relative positional relationship between the light source unit 30, the acrylic substrates 22R and 22L, and the CCD image pickup devices 27R and 27L need only be temporarily fixed, and the positional relationship is affected by external vibration or the like. Can be maintained without being done. Therefore, according to the biosensor 20 of the first embodiment, since maintenance and inspection are not required after the sensor is completed, the usability thereof can be further improved.
【0074】更に、バイオセンサ20は、その構成部材
をアクリル基板22R,22Lと光源ユニット30とC
CD撮像素子27R,27Lとするに過ぎず、アクリル
基板22R,22Lの基板主面にクロム薄膜を形成する
に過ぎない。よって、バイオセンサ20によれば、セン
サの量産性を向上させ、低コスト化を更に図ることがで
きる。Further, the biosensor 20 is composed of acrylic substrates 22R and 22L, a light source unit 30 and a C.
The CD image pickup devices 27R and 27L are merely formed, and the chromium thin film is merely formed on the substrate main surfaces of the acrylic substrates 22R and 22L. Therefore, according to the biosensor 20, the mass productivity of the sensor can be improved and the cost can be further reduced.
【0075】また、バイオセンサ20では、活性のある
生体物質を固定した側のアクリル基板22Lと失活した
生体物質を固定した側のアクリル基板22Rとを併用
し、それぞれのアクリル基板22R,22Lに対応する
Au薄膜28部分の光反射面29からの反射光を受光す
る。よって、第1実施例のバイオセンサ20によれば、
失活した生体物質を固定した側の入射角と光量との関係
により、生物化学的反応以外の要因(溶液の温度,誘電
率等)に起因する測定誤差を排除して測定精度の向上を
図ることができる。In the biosensor 20, the acrylic substrate 22L on the side on which the active biological material is fixed and the acrylic substrate 22R on the side on which the inactivated biological material is fixed are used together, and the acrylic substrates 22R and 22L are used. The reflected light from the light reflecting surface 29 of the corresponding Au thin film 28 portion is received. Therefore, according to the biosensor 20 of the first embodiment,
Due to the relationship between the incident angle and the amount of light on the side where the deactivated biological material is fixed, the measurement error caused by factors other than biochemical reactions (temperature of the solution, dielectric constant, etc.) is eliminated to improve the measurement accuracy. be able to.
【0076】また、上記のバイオセンサ20では、ロー
パスフィルタ40bにより高周波成分のノイズが除去さ
れた出力信号を回帰分析して、反射光の光量が最低レベ
ルの入射角(θS1,θS0)を演算する。よって、ローパ
スフィルタ40bでは除去しきれないノイズをも排除す
るので、入射角(θS1,θS0)の演算精度の向上を通し
て、基質濃度の測定精度をより向上させることができ
る。しかも、ローパスフィルタ40bをFIR型のデジ
タルローパスフィルタで構成したので、反射光の光量
(反射強度)の有効数字を増やして見掛け上の分解能を
増大させ、より入射角(θS1,θS0)の演算精度を高め
ることができた。In the biosensor 20 described above, the output signal from which the noise of the high frequency component has been removed by the low pass filter 40b is subjected to regression analysis to calculate the incident angle (θS1, θS0) at which the amount of reflected light is at the lowest level. . Therefore, noise that cannot be completely removed by the low-pass filter 40b is also eliminated, so that the measurement accuracy of the substrate concentration can be further improved through the improvement of the calculation accuracy of the incident angle (θS1, θS0). Moreover, since the low-pass filter 40b is configured by the FIR type digital low-pass filter, the effective number of the reflected light amount (reflection intensity) is increased to increase the apparent resolution, and the calculation accuracy of the incident angles (θS1, θS0) is further increased. Was able to increase.
【0077】ここで、第1実施例の変形例について説明
する。この変形例では、上記した第1実施例のバイオセ
ンサ20とその主要な構成は同一であり、以下の点でそ
の構成が相違する。なお、以下の説明に当たっては、説
明の重複を避ける意味で、第1実施例と同一の部材につ
いては同一の符号を用いその説明を省略することとす
る。Here, a modification of the first embodiment will be described. In this modification, the main configuration is the same as that of the biosensor 20 of the first embodiment described above, and the configuration is different in the following points. In the following description, in order to avoid duplication of description, the same members as those in the first embodiment will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【0078】第1実施例の変形例のバイオセンサ21で
は、図10に示すように、出射側端面25R,25L
を、以下のようにして形成した。つまり、出射側端面2
5R,25Lは、光源ユニット30におけるレンズ38
の光軸に沿った光が光反射面29で反射して進行する軌
跡と直交するよう形成されている。この変形例のバイオ
センサ21によれば、CCD撮像素子27R,27Lで
は、光反射面29で反射してからの光路長がほぼ同じの
光として、各入射角(θ1 〜θ2 )ごとの光量を測定す
ることができる。In the biosensor 21 of the modified example of the first embodiment, as shown in FIG. 10, the emitting side end faces 25R, 25L are provided.
Was formed as follows. That is, the exit side end surface 2
5R and 25L are lenses 38 in the light source unit 30.
The light along the optical axis is reflected by the light reflecting surface 29 so as to be orthogonal to the traveling path. According to the biosensor 21 of this modified example, in the CCD image pickup devices 27R and 27L, the light amount for each incident angle (θ1 to θ2) is regarded as the light having almost the same optical path length after being reflected by the light reflecting surface 29. Can be measured.
【0079】次に、第2実施例について説明する。この
第2実施例にあっても、上記した第1実施例のバイオセ
ンサ20とその主要な構成は同一であり、以下の点でそ
の構成が相違する。Next, the second embodiment will be described. The biosensor 20 according to the second embodiment is also the same as the biosensor 20 according to the first embodiment described above, except for the following points.
【0080】第2実施例のバイオセンサ50は、図11
に示すように、各アクリル基板22R,22Lの上端面
26R,26Lのほぼ中央に、双筋の溝41により区画
したサンプルプレート載置用のプレート座面42を有す
る。このプレート座面42は、上端面26R,26Lに
より一段低くされており、その段差は、当該座面にマッ
チングオイル43を介在させて載置されるアクリル樹脂
製のサンプルプレート44の厚みを考慮して定められて
いる。つまり、サンプルプレート44がマッチングオイ
ル43を介在させてプレート座面42に載置された場
合、光源ユニット30からのp偏光がサンプルプレート
44の上面、即ちAu薄膜28の蒸着を経て形成された
光反射面29に集光されるよう、プレート座面42が段
差をもって形成されている。なお、マッチングオイル4
3は、その屈折率がアクリル樹脂と同程度のオイルであ
る。The biosensor 50 of the second embodiment is shown in FIG.
As shown in, the plate seat surface 42 for mounting the sample plate, which is partitioned by the biaxial groove 41, is provided substantially at the center of the upper end surfaces 26R, 26L of the acrylic substrates 22R, 22L. The plate seat surface 42 is lowered one step by the upper end surfaces 26R and 26L, and the step is taken into consideration in consideration of the thickness of the acrylic resin sample plate 44 placed with the matching oil 43 interposed on the seat surface. Have been set. That is, when the sample plate 44 is placed on the plate seat surface 42 with the matching oil 43 interposed, the p-polarized light from the light source unit 30 is the upper surface of the sample plate 44, that is, the light formed by vapor deposition of the Au thin film 28. The plate seat surface 42 is formed with a step so that it is condensed on the reflecting surface 29. Matching oil 4
No. 3 is an oil whose refractive index is about the same as that of acrylic resin.
【0081】アクリル基板22Lの上方に当たる範囲の
Au薄膜28表面には、上記の第1実施例と同様、抗原
に対する抗体が固定されたリガンド層が、アクリル基板
22Rの上方に当たる範囲のAu薄膜28表面には、失
活させた抗体が固定されたリガンド層がそれぞれ設けら
れている。Similar to the first embodiment, the surface of the Au thin film 28 above the acrylic substrate 22L is the surface of the Au thin film 28 where the ligand layer on which the antibody against the antigen is immobilized is above the acrylic substrate 22R. Are each provided with a ligand layer on which the inactivated antibody is immobilized.
【0082】従って、この第2実施例のバイオセンサ5
0によれば、測定対象基質に対応するリガンド層が形成
されたサンプルプレート44の交換により、従来のセン
サと同様、多種類の基質測定に供することができる。Therefore, the biosensor 5 of the second embodiment is
According to 0, by exchanging the sample plate 44 on which the ligand layer corresponding to the substrate to be measured is formed, it is possible to use for various kinds of substrate measurement as in the conventional sensor.
【0083】また、環境温度の上昇等によりマッチング
オイル43が流動しても、バイオセンサ50では、その
流動したマッチングオイル43を溝41に一時的に貯め
おくことができる。更に、バイオセンサ50では、プレ
ート座面42が上端面26R,26Lのほぼ中央で出射
側端面25R,25Lと離れているため、流動したマッ
チングオイル43が出射側端面25R,25Lにまで至
ることは少ない。しかも、光源ユニット30は上端面2
6R,26Lに対して傾斜した光源ユニット収納凹所2
4に組み込まれているので、流動したマッチングオイル
43が光源ユニット収納凹所24内部に入り込むことは
極めて少ない。よって、流動したマッチングオイル43
によって光の透過が阻害されることはない。Further, even if the matching oil 43 flows due to an increase in environmental temperature, the biosensor 50 can temporarily store the flowing matching oil 43 in the groove 41. Further, in the biosensor 50, since the plate seat surface 42 is separated from the emission side end surfaces 25R, 25L at approximately the center of the upper end surfaces 26R, 26L, the flowing matching oil 43 does not reach the emission side end surfaces 25R, 25L. Few. Moreover, the light source unit 30 has the upper end surface 2
Light source unit storage recess 2 inclined with respect to 6R and 26L
As a result, the flowing matching oil 43 rarely enters the light source unit housing recess 24. Therefore, the flowing matching oil 43
The light transmission is not hindered by this.
【0084】このため、第2実施例のバイオセンサ50
によれば、測定基質に対する汎用性の向上と、マッチン
グオイル43に起因する測定精度の低下の回避とを、簡
単な構成で達成することができる。Therefore, the biosensor 50 of the second embodiment is
According to this, it is possible to achieve an improvement in versatility with respect to the measurement substrate and avoidance of a decrease in measurement accuracy due to the matching oil 43 with a simple configuration.
【0085】次に、第3実施例について説明する。この
第3実施例では、上記した第1実施例のバイオセンサ2
0とアクリル基板22R,22Lおよび光源ユニット3
0,CCD撮像素子27R,27Lを用いる点でその構
成は同一であり、以下の点でその構成が相違する。Next, a third embodiment will be described. In the third embodiment, the biosensor 2 of the first embodiment described above is used.
0, acrylic substrates 22R and 22L, and light source unit 3
0, the CCD image pickup devices 27R and 27L are used, and the configuration is the same, but the configurations are different in the following points.
【0086】第3実施例のバイオセンサ60では、図1
2に示すように、アクリル基板22R,22Lは、光反
射面29で全反射した反射光が到達する側の端面を、対
向する基板主面23に対して傾斜した出射側傾斜端面6
1R,61Lとする。この場合、図13に示すように、
アクリル基板22R,22Lの基板主面23に対する出
射側傾斜端面61R,61Lの傾斜は45゜とされてい
る。この出射側傾斜端面61R,61Lの表面にはクロ
ムの薄膜が蒸着形成されており、出射側傾斜端面61
R,61Lは、幾何学的な全反射条件で光を反射する全
反射面となる。In the biosensor 60 of the third embodiment, as shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the acrylic substrates 22R and 22L each have an emission-side inclined end surface 6 in which the end surface on the side where the reflected light totally reflected by the light reflection surface 29 reaches is inclined with respect to the opposing substrate main surface 23.
1R and 61L. In this case, as shown in FIG.
The inclination angles of the outgoing side inclined end faces 61R and 61L with respect to the substrate main surface 23 of the acrylic substrates 22R and 22L are 45 °. A thin film of chrome is vapor-deposited on the surfaces of the emission side inclined end faces 61R and 61L.
R and 61L are total reflection surfaces that reflect light under geometric total reflection conditions.
【0087】クロム薄膜により全面に亘って全反射面と
されている基板主面23は、この出射側傾斜端面61
R,61Lと向かい合う範囲、具体的には、図13中に
斜線で示す幅T×高さHの範囲に亘っては、光透過面2
3Aとされている。つまり、この光透過面23Aの範囲
に亘っては、基板主面23にはクロム薄膜が形成されて
いない。そして、この光透過面23Aには、CCD撮像
素子27R,27Lが固定されている。なお、このよう
に、一部範囲に限りクロム薄膜を要しない基板主面23
とするには、当該範囲をマスキングした状態で基板主面
23にクロム薄膜を形成すれば良い。また、光透過面2
3Aの幅Tは、出射側傾斜端面61R,61Lが45゜
で傾斜していることから、アクリル基板22R,22L
の厚みに等しい。The main surface 23 of the substrate, which is a total reflection surface over the entire surface by the chromium thin film, is the emitting side inclined end surface 61.
In a range facing R and 61L, specifically, a range of width T × height H shown by diagonal lines in FIG.
It is set to 3A. That is, the chromium thin film is not formed on the main surface 23 of the substrate over the range of the light transmitting surface 23A. The CCD image pickup devices 27R and 27L are fixed to the light transmitting surface 23A. In addition, as described above, the main surface of the substrate 23 that does not require the chromium thin film only in a partial range
To achieve this, a chromium thin film may be formed on the main surface 23 of the substrate while masking the area. In addition, the light transmitting surface 2
The width T of 3A is equal to that of the acrylic substrates 22R and 22L because the emission side inclined end faces 61R and 61L are inclined at 45 °.
Equal to the thickness of.
【0088】従って、光反射面29で全反射した光(p
偏光)は、出射側傾斜端面61R,61L近傍での光の
伝送の様子を示す図14に示すように、出射側傾斜端面
61R,61Lにて反射されて光透過面23Aに向けて
その進行方向を変え、アクリル基板22R,22Lの光
透過面23Aから外部に出射する。そして、この外部に
出射した光の光量が、光透過面23A表面のCCD撮像
素子27R,27Lにより、光反射面29における入射
角(θ1 〜θ2 )ごとの光量として検出される。Therefore, the light totally reflected by the light reflecting surface 29 (p
The polarized light is reflected by the emission-side inclined end faces 61R and 61L and travels toward the light-transmissive face 23A, as shown in FIG. 14, which shows how light is transmitted near the emission-side inclined end faces 61R and 61L. The light is transmitted to the outside from the light transmitting surface 23A of the acrylic substrates 22R and 22L. Then, the light amount of the light emitted to the outside is detected as the light amount for each incident angle (θ1 to θ2) on the light reflecting surface 29 by the CCD image pickup devices 27R and 27L on the surface of the light transmitting surface 23A.
【0089】以上説明した第3実施例のバイオセンサ6
0では、基質測定のための光量検出を行なうCCD撮像
素子27R,27Lを各アクリル基板22R,22Lの
基板主面23における光透過面23Aに設ければよい。
よって、このバイオセンサ60によれば、その取付箇所
が広いことからCCD撮像素子27R,27Lの組付け
作業や取扱いの簡略化を図ることができると共に、用い
るCCD撮像素子27R,27Lの形状や大きさ等の制
約を緩和して汎用性を高めることができる。Biosensor 6 of the third embodiment described above
In the case of 0, the CCD image pickup devices 27R and 27L for detecting the light amount for measuring the substrate may be provided on the light transmitting surface 23A in the substrate main surface 23 of the acrylic substrates 22R and 22L.
Therefore, according to this biosensor 60, since the mounting portion is wide, the assembling work and the handling of the CCD image pickup devices 27R and 27L can be simplified, and the shape and size of the CCD image pickup devices 27R and 27L used. The versatility can be enhanced by relaxing restrictions such as size.
【0090】ここで、第3実施例の第1の変形例につい
て説明する。この変形例では、上記の第3実施例のバイ
オセンサ60に以下の構成を付加した。つまり、図15
に示すように、アクリル基板22R,アクリル基板22
Lの光透過面23Aにアクリル樹脂製のシリンダレンズ
62を固定した。そして、図16に示すように、CCD
撮像素子27R,27Lを、その光の受光箇所にシリン
ダレンズ62が焦点を結ぶよう、シリンダレンズ62と
対向して配置した。従って、この変形例のバイオセンサ
60によれば、アクリル基板22R,22Lの光透過面
23Aからの出射光を集光してその光量を得ることがで
きるので、各入射角(θ1 〜θ2 )ごとの測定光量が増
し、検出感度を向上することができる。Here, a first modification of the third embodiment will be described. In this modification, the following configuration is added to the biosensor 60 of the third embodiment described above. That is, FIG.
As shown in, the acrylic substrate 22R, the acrylic substrate 22
A cylinder lens 62 made of acrylic resin was fixed to the light transmitting surface 23A of L. Then, as shown in FIG.
The image pickup devices 27R and 27L are arranged so as to face the cylinder lens 62 so that the cylinder lens 62 focuses on the light receiving portion. Therefore, according to the biosensor 60 of this modified example, it is possible to collect the light emitted from the light transmitting surface 23A of the acrylic substrates 22R and 22L and obtain the light amount thereof, and thus, for each incident angle (θ1 to θ2). It is possible to increase the amount of measuring light and improve the detection sensitivity.
【0091】次いで、第3実施例の第2の変形例につい
て説明する。この変形例では、上記の第3実施例のバイ
オセンサ60を、第1実施例の変形例のバイオセンサ2
1に習って以下のように変形して構成した。つまり、こ
の変形例のバイオセンサ64では、図17およびその1
8−18線断面図の図18に示すように、出射側傾斜端
面61R,61Lは、光源ユニット30におけるレンズ
38の光軸に沿った光が光反射面29で反射して進行す
る軌跡と直交するようコーナー端面において、アクリル
基板22R,22Lの基板主面23に対して45゜で傾
斜するよう形成されている。そして、第3実施例と同
様、この出射側傾斜端面61R,61Lは、表面へのク
ロムの薄膜蒸着を経て、全反射面とされている。Next, a second modification of the third embodiment will be described. In this modification, the biosensor 60 of the third embodiment described above is used as the biosensor 2 of the modification of the first embodiment.
It was constructed by modifying 1 as follows. That is, in the biosensor 64 of this modified example, FIG.
As shown in FIG. 18 of the sectional view taken along the line 8-18, the emission side inclined end surfaces 61R and 61L are orthogonal to the locus along which the light along the optical axis of the lens 38 in the light source unit 30 is reflected by the light reflection surface 29 and travels. Thus, the corner end faces are formed so as to be inclined at 45 ° with respect to the substrate main surface 23 of the acrylic substrates 22R and 22L. Then, similarly to the third embodiment, the emission side inclined end surfaces 61R and 61L are made into a total reflection surface through a thin film deposition of chromium on the surface.
【0092】また、図17において斜線で示したように
出射側傾斜端面61R,61Lと向かい合う範囲は、光
透過面23Aとされており、この光透過面23AにCC
D撮像素子27R,27Lが固定されている。従って、
この変形例のバイオセンサ64によれば、CCD撮像素
子27R,27Lの基板主面23への固定による取扱い
の簡略化等に加え、光反射面29で反射してからの光路
長がほぼ同じの光として、各入射角(θ1 〜θ2 )ごと
の光量を測定することができる。Further, as shown by the slanting lines in FIG. 17, the area facing the outgoing side inclined end surfaces 61R and 61L is the light transmitting surface 23A, and the light transmitting surface 23A has CCs.
The D image pickup devices 27R and 27L are fixed. Therefore,
According to the biosensor 64 of this modified example, in addition to simplifying the handling by fixing the CCD image pickup devices 27R and 27L to the substrate main surface 23, the optical path length after being reflected by the light reflecting surface 29 is almost the same. As light, the amount of light for each incident angle (θ1 to θ2) can be measured.
【0093】次に、第4実施例について説明する。この
第4実施例では、上記した各実施例のバイオセンサとア
クリル基板22R,22Lおよび光源ユニット30,C
CD撮像素子27R,27Lを用いる点でその構成は同
一であり、以下の点でその構成が相違する。Next, a fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, the biosensor, the acrylic substrates 22R and 22L, and the light source units 30 and C of the above-described embodiments are used.
The configuration is the same in that the CD image pickup devices 27R and 27L are used, and the configuration is different in the following points.
【0094】第4実施例のバイオセンサ70では、図1
9に示すように、光源ユニット30を次のようにして固
定して備える。つまり、アクリル基板22R,22Lの
上端面26R,26Lと傾斜して交差する入射側端面7
1R,71Lは、光透過端面とされており、この入射側
端面71R,71Lに、光源ユニット30がアクリル製
の透光性薄板72を介在させて直接固定されている。こ
の入射側端面71R,71Lは、上端面26R,26L
が同一平面となるようアクリル基板22R,22Lが接
合された際に、やはり同一平面となるようされている。In the biosensor 70 of the fourth embodiment, as shown in FIG.
As shown in FIG. 9, the light source unit 30 is fixedly provided as follows. That is, the incident-side end surface 7 that intersects the upper end surfaces 26R and 26L of the acrylic substrates 22R and 22L at an angle.
1R and 71L are light-transmitting end faces, and the light source unit 30 is directly fixed to the incident-side end faces 71R and 71L with an acrylic light-transmitting thin plate 72 interposed. The incident side end surfaces 71R and 71L are the upper end surfaces 26R and 26L.
When the acrylic substrates 22R and 22L are joined so as to be on the same plane, they are also on the same plane.
【0095】光源ユニット30の固定に当たっては、図
20に示すように、光源ユニット30からの光が、上端
面26R,26LにAu薄膜28を設けて形成した光反
射面29において集光されて焦点を結ぶよう、光源ユニ
ット30は入射側端面71R,71Lに固定される。こ
の場合、図示しないホルダを用いて光源ユニット30と
アクリル基板22R,22Lを固定することもできる。When fixing the light source unit 30, as shown in FIG. 20, the light from the light source unit 30 is condensed and focused on the light reflecting surface 29 formed by providing the Au thin film 28 on the upper end surfaces 26R and 26L. The light source unit 30 is fixed to the incident-side end faces 71R and 71L so as to connect with each other. In this case, the light source unit 30 and the acrylic substrates 22R and 22L can be fixed using a holder (not shown).
【0096】また、このバイオセンサ70では、図21
に示すように、1枚のルミラーシート73をアクリル基
板22Rとアクリル基板22Lでサンドイッチ状に挟み
込んで両アクリル基板を接合し、他の2枚のルミラーシ
ート73を両アクリル基板の他方の基板主面23に貼り
合わせて、当該シートをそれぞれの基板主面23に密着
させた。このルミラーシート73は、その屈折率がアク
リルと大きく異なり光の不透過性のシートであり、出射
側傾斜端面61R,61Lと向かい合う光透過面23A
を除いた範囲の基板主面23に合致する形状とされてい
る。このため、バイオセンサ70であっても、出射側傾
斜端面61R,61Lと向かい合う光透過面23Aを除
いた範囲の基板主面23は全反射面となる。つまり、第
4実施例では、クロム薄膜の蒸着に替えてルミラーシー
ト73にて、対向する基板主面23を全反射面とする。Further, in this biosensor 70, as shown in FIG.
As shown in FIG. 1, one lumirror sheet 73 is sandwiched between the acrylic substrate 22R and the acrylic substrate 22L in a sandwich shape to join the two acrylic substrates, and the other two lumirror sheets 73 are attached to the other acrylic substrate main surface. 23, and the sheet was brought into close contact with the main surface 23 of each substrate. The lumirror sheet 73 is a light-impermeable sheet having a refractive index greatly different from that of acrylic, and the light-transmissive surface 23A facing the outgoing-side inclined end surfaces 61R and 61L.
The shape is such that it conforms to the main surface 23 of the substrate except the area. Therefore, even in the biosensor 70, the substrate main surface 23 in the range excluding the light transmitting surface 23A facing the emitting side inclined end surfaces 61R and 61L is a total reflection surface. That is, in the fourth embodiment, instead of the vapor deposition of the chromium thin film, the lumirror sheet 73 is used to make the opposing substrate main surface 23 the total reflection surface.
【0097】上記構成のバイオセンサ70によれば、第
1実施例のバイオセンサ20等と同様の効果、例えば使
い勝手の向上や測定精度の向上等の他、次のような効果
を奏することができる。According to the biosensor 70 having the above structure, the following effects can be obtained in addition to the same effects as those of the biosensor 20 and the like of the first embodiment, such as improvement of usability and measurement accuracy. .
【0098】光源ユニット30をアクリル基板22R,
22L内に納める必要がないことから、両アクリル基板
を薄くすることができる。しかも、当該基板を薄くして
光源ユニット30が基板外に光を照射してもその光は光
の不透過性のルミラーシート73により遮られて基板内
部に入り込むことはなく、アクリル基板の薄葉化になん
ら支障はない。このため、バイオセンサ70によれば、
アクリル基板22R,22Lを厚さが5mm以下、例え
ば2mm程度のものとすることができ、センサの小型・
軽量化を図ることができる。しかも、この小型・軽量化
に伴って運搬時等の取扱いが容易となる。The light source unit 30 is connected to the acrylic substrate 22R,
Both acrylic substrates can be thinned because they do not need to be accommodated in 22L. Moreover, even when the light source unit 30 irradiates light to the outside of the substrate by thinning the substrate, the light is not blocked by the light-impermeable lumirror sheet 73 and does not enter the inside of the substrate. There is no problem. Therefore, according to the biosensor 70,
The acrylic substrates 22R and 22L can be made to have a thickness of 5 mm or less, for example, about 2 mm.
The weight can be reduced. Moreover, due to this reduction in size and weight, handling during transportation becomes easier.
【0099】また、上端面26R,26Lに、第2実施
例のバイオセンサ50で説明したようにマッチングオイ
ル43を介在させてサンプルプレート44を載置するよ
う、バイオセンサ70を用いても、流動したマッチング
オイル43は透光性薄板72に遮られて光の光路に進入
することはない。このため、この第4実施例のバイオセ
ンサ70によれば、マッチングオイル43を用いた場合
であっても、測定対象基質の高い測定精度を維持するこ
とができる。In addition, even if the biosensor 70 is used so that the sample plate 44 is placed on the upper end surfaces 26R and 26L with the matching oil 43 interposed as described in the biosensor 50 of the second embodiment, the flow can be reduced. The matching oil 43 is not blocked by the translucent thin plate 72 and does not enter the optical path of light. Therefore, according to the biosensor 70 of the fourth embodiment, it is possible to maintain high measurement accuracy of the measurement target substrate even when the matching oil 43 is used.
【0100】この他、次のような変形例のバイオセンサ
20Aとすることもできる。図22に示すように、この
変形例のバイオセンサ20Aでは、第1実施例のバイオ
センサ20の出射側端面25R,25Lを基板主面23
と同様にクロム薄膜の蒸着により全反射面とし、アクリ
ル基板22R,22Lの底面75R,75Lを光透過面
とする。そして、この底面75R,75LにCCD撮像
素子27R,27Lを固定して備える。この変形例のバ
イオセンサ20Aでは、光反射面29で反射した反射光
を更に出射側端面25R,25Lで反射させ、当該反射
光の光量を反射角ごとに底面75R,75Lにおいて測
定する。よって、CCD撮像素子27R,27Lの測定
分解能に適合した長さの光路をアクリル基板22R,2
2Lにおける反射にて確保するので、バイオセンサ20
Aによれば、センサの小型化をより一層促進することが
できる。In addition to this, the biosensor 20A of the following modified example can be used. As shown in FIG. 22, in the biosensor 20A of this modified example, the emission side end faces 25R and 25L of the biosensor 20 of the first embodiment are connected to the substrate main surface 23.
Similarly, a chromium thin film is vapor-deposited to form a total reflection surface, and the bottom surfaces 75R and 75L of the acrylic substrates 22R and 22L are used as light transmission surfaces. Then, CCD image pickup devices 27R and 27L are fixedly provided on the bottom surfaces 75R and 75L. In the biosensor 20A of this modified example, the reflected light reflected by the light reflecting surface 29 is further reflected by the emission side end faces 25R, 25L, and the light amount of the reflected light is measured at the bottom surfaces 75R, 75L for each reflection angle. Therefore, the acrylic substrate 22R, 2 is provided with an optical path having a length suitable for the measurement resolution of the CCD image pickup device 27R, 27L.
Since it is secured by reflection at 2 L, the biosensor 20
According to A, the miniaturization of the sensor can be further promoted.
【0101】また、上記の各実施例では、二つのアクリ
ル基板22R,22Lを用いて一つの基質濃度を測定す
る場合について説明したが、次のように変形することが
できる。この変形例について、第3実施例のバイオセン
サ60を変形した場合を例に採り説明する。この変形例
のバイオセンサ80では、図23に示すように、第3実
施例のバイオセンサ60の両アクリル基板22R,22
LをN枚ずつ用いた(図には4枚の例を示す)。アクリ
ル基板22L1 ,22L2 ,22L3 ,22L4 とアク
リル基板22R1 ,22R2 ,22R3 ,22R4 は、
それぞれ高さが同じで長さがこの順に長くされている。
そして、これら各アクリル基板のそれぞれは、図示する
ように重ね合わせて接合されている。Further, in each of the above embodiments, the case where one substrate concentration is measured using the two acrylic substrates 22R and 22L has been described, but it can be modified as follows. This modification will be described by taking the case where the biosensor 60 of the third embodiment is modified as an example. In the biosensor 80 of this modification, as shown in FIG. 23, both acrylic substrates 22R and 22R of the biosensor 60 of the third embodiment.
N sheets of L were used (four sheets are shown in the figure). The acrylic substrates 22L1, 22L2, 22L3, 22L4 and the acrylic substrates 22R1, 22R2, 22R3, 22R4 are
The heights are the same and the lengths are made longer in this order.
Each of these acrylic substrates is superposed and bonded as shown in the figure.
【0102】また、こうして接合された各アクリル基板
の上面には、第3実施例のバイオセンサ60におけるA
u薄膜28に相当するAu薄膜81が各アクリル基板に
亘って蒸着形成されており、Au薄膜81下面が光反射
面とされる。そして、各アクリル基板には、光源ユニッ
ト収納凹所24に替わる光源ユニット収納凹所切欠82
が設けられている。そして、この光源ユニット収納凹所
切欠82には、ライン状に光を照射する図示しないライ
ン状光学ユニットが組み込み固定されている。なお、上
記光反射面に焦点が結ばれるよう、ライン状光学ユニッ
トは組み込み固定されていることは勿論である。Further, on the upper surface of each acrylic substrate thus bonded, A in the biosensor 60 of the third embodiment is formed.
An Au thin film 81 corresponding to the u thin film 28 is formed by vapor deposition on each acrylic substrate, and the lower surface of the Au thin film 81 serves as a light reflecting surface. Then, each acrylic substrate has a light source unit housing recess cutout 82 that replaces the light source unit housing recess 24.
Is provided. Then, in the light source unit housing recess notch 82, a line-shaped optical unit (not shown) that emits light in a line shape is incorporated and fixed. The line-shaped optical unit is, of course, incorporated and fixed so that the light-reflecting surface is focused.
【0103】そして、このバイオセンサ80は、アクリ
ル基板22L1 とアクリル基板22R1 とを対とし、ア
クリル基板22L1 は活性のある生体物質が固定された
側のアクリル基板とし、アクリル基板22R1 は失活し
た生体物質が固定された側のアクリル基板とする。アク
リル基板22L2 とアクリル基板22R2 ,アクリル基
板22Li とアクリル基板22Ri についても同様であ
る。従って、バイオセンサ80は、対となる一方を基質
測定用のものとし他方をその補正用のセンサ部とするの
で、N種類の基質濃度を同時に測定することができる。
しかも、このような多種類の基質濃度測定が可能なセン
サを小型化することができる。なお、対とするガラス基
板の組み合わせは任意である。In this biosensor 80, the acrylic substrate 22L1 and the acrylic substrate 22R1 are paired, the acrylic substrate 22L1 is the acrylic substrate on the side on which the active biological material is fixed, and the acrylic substrate 22R1 is the inactivated biological body. The acrylic substrate on which the substance is fixed is used. The same applies to the acrylic substrate 22L2 and acrylic substrate 22R2, and the acrylic substrate 22Li and acrylic substrate 22Ri. Therefore, in the biosensor 80, one of the pair is for measuring the substrate and the other is for the sensor part for correcting the pair, so that the concentrations of N kinds of substrates can be simultaneously measured.
Moreover, such a sensor capable of measuring various kinds of substrate concentrations can be downsized. The combination of glass substrates forming a pair is arbitrary.
【0104】次に、第5実施例について説明する。この
第5実施例では、上記した各実施例のバイオセンサとア
クリル基板22R,22Lを用いる点や光源ユニット3
0を有する点等でその構成は同一であり、以下の点でそ
の構成が相違する。Next, a fifth embodiment will be described. In the fifth embodiment, the biosensor and the acrylic substrates 22R and 22L of the above-described respective embodiments are used and the light source unit 3 is used.
The configuration is the same in that it has 0, and the configuration is different in the following points.
【0105】この第5実施例のバイオセンサ85では、
そのアクリル基板22R,22Lは、図24に示すよう
に、上記した第4実施例のバイオセンサ70と同様に傾
斜した入射側端面71R,71Lを有し、これを光源か
らの光の入射面とする。バイオセンサ85は、アクリル
基板22R,22Lをその基板主面23同士を接合させ
て備え、両アクリル基板における入射側端面71R,7
1Lの側には、非透光性の仕切板86を立設して有す
る。よって、この仕切板86により、アクリル基板22
R,22Lにはそれぞれの入射側端面71R,71Lか
ら独立に光が入射する。この場合、仕切板86を両アク
リル基板22R,22Lで挟持するよう構成することも
できる。In the biosensor 85 of the fifth embodiment,
As shown in FIG. 24, the acrylic substrates 22R and 22L have incident side end faces 71R and 71L that are inclined similarly to the biosensor 70 of the fourth embodiment described above, and these are used as incident faces of light from the light source. To do. The biosensor 85 includes acrylic substrates 22R and 22L by bonding the substrate main surfaces 23 to each other, and incident side end faces 71R and 7R of both acrylic substrates.
A non-translucent partition plate 86 is provided upright on the 1L side. Therefore, the partition plate 86 allows the acrylic substrate 22
Light enters the R and 22L independently from the incident-side end faces 71R and 71L. In this case, the partition plate 86 may be sandwiched between the two acrylic substrates 22R and 22L.
【0106】また、バイオセンサ85は、それぞれのア
クリル基板22R,22Lごとに光源ユニット30R,
30Lを備え、各光源ユニットからアクリル基板22
R,22Lに光を入射させる。このバイオセンサ85で
は、一方の光源ユニットから一方のアクリル基板に照射
された光は、仕切板86により他方のアクリル基板入射
することはない。もっとも、光源ユニットから集光して
照射される光(図3参照)が対応するアクリル基板の入
射側端面には達するものの、隣合うアクリル基板の入射
側端面には達しないように両光源ユニットを配置すれ
ば、仕切板86を用いなくても各光源ユニットからアク
リル基板22R,22Lに光を入射させることができ
る。また、図19に示すバイオセンサ70のように各光
源ユニットをそれぞれのアクリル基板の入射側端面に固
定するよう構成することもでき、この場合も仕切板86
は不要となる。In addition, the biosensor 85 includes a light source unit 30R and a light source unit 30R for each acrylic substrate 22R and 22L.
30L, each light source unit to acrylic substrate 22
Light is incident on R and 22L. In the biosensor 85, the light emitted from one light source unit to one acrylic substrate does not enter the other acrylic substrate by the partition plate 86. However, both light source units are arranged so that the light condensed and emitted from the light source unit (see FIG. 3) reaches the incident side end surface of the corresponding acrylic substrate, but does not reach the incident side end surface of the adjacent acrylic substrate. If arranged, the light can be incident on the acrylic substrates 22R and 22L from each light source unit without using the partition plate 86. Further, as in the biosensor 70 shown in FIG. 19, each light source unit can be fixed to the incident side end surface of each acrylic substrate, and in this case also, the partition plate 86.
Becomes unnecessary.
【0107】なお、光源ユニット30R,30Lは、上
記したセンサと同様に、アクリル基板22R,22Lの
上端面26R,26Lに蒸着形成されたAu薄膜28で
形成された光反射面29にp偏光を集光して照射するよ
う、設置されている。The light source units 30R and 30L emit p-polarized light on the light reflecting surface 29 formed of the Au thin film 28 formed by vapor deposition on the upper end surfaces 26R and 26L of the acrylic substrates 22R and 22L, similarly to the sensor described above. It is installed so that it collects and irradiates.
【0108】また、バイオセンサ85は、上記した各セ
ンサと異なり、単一のCCD撮像素子27を有する。そ
して、このCCD撮像素子27は、上記のように接合し
たアクリル基板22R,22Lの基板主面23の延長上
に来るように配置されており、出射側端面25R,25
Lに対向して備え付けられている。従って、バイオセン
サ85の概略平面図である図25に示すように、それぞ
れの光源ユニット30R,30Lから照射された光(p
偏光)は、対応するアクリル基板22R,22Lにおい
て個別にその基板主面23間を伝送されて光反射面29
に至る。このp偏光は、光反射面29で全反射した後
は、反射光として個別にその基板主面23間を引き続き
伝送され、出射側端面25R,25Lを経てアクリル基
板22R,22Lから外部に出射する。そして、それぞ
れのアクリル基板22R,22Lから出射した反射光
(p偏光)は、上記のように配置されたCCD撮像素子
27に受光される。Further, the biosensor 85 has a single CCD image pickup device 27, which is different from the above-mentioned sensors. The CCD image pickup device 27 is arranged so as to be an extension of the substrate main surface 23 of the acrylic substrates 22R and 22L joined as described above, and the emission side end faces 25R and 25.
It is provided facing L. Therefore, as shown in FIG. 25, which is a schematic plan view of the biosensor 85, the light emitted from the light source units 30R and 30L (p
(Polarized light) is individually transmitted between the corresponding acrylic substrates 22R and 22L between the substrate main surfaces 23 to generate a light reflection surface 29.
Leading to. After being totally reflected by the light reflecting surface 29, the p-polarized light is continuously transmitted as reflected light between the substrate main surfaces 23 and is emitted to the outside from the acrylic substrates 22R and 22L via the emission side end faces 25R and 25L. . The reflected light (p-polarized light) emitted from each of the acrylic substrates 22R and 22L is received by the CCD image pickup device 27 arranged as described above.
【0109】光源ユニット30R,30Lは、それぞれ
電子制御装置40と接続されており、この電子制御装置
40からの制御信号により点灯する。本実施例では、電
子制御装置40により、光源ユニット30R,30Lの
一方の光源ユニットが点灯状態にある場合には、他方の
光源ユニットは消灯状態となるよう、光源ユニット30
R,30Lが点灯制御される。The light source units 30R and 30L are respectively connected to the electronic control unit 40, and are turned on by a control signal from the electronic control unit 40. In the present embodiment, the electronic control unit 40 controls the light source unit 30 so that when one of the light source units 30R and 30L is in the on state, the other light source unit is in the off state.
Lighting control of R and 30L is performed.
【0110】また、バイオセンサ85でも、上記した各
センサと同様、アクリル基板22Lは、そのAu薄膜2
8に活性のある生体物質を固定化したリガンド層が形成
された基質測定用センサ部とされており、他方のアクリ
ル基板22Rは、Au薄膜28に失活した生体物質を固
定化したリガンド層が形成された補正用センサ部とされ
ている。Also in the biosensor 85, the acrylic substrate 22L is made of the Au thin film 2 similarly to the above-mentioned sensors.
8 is used as a substrate measuring sensor part in which a ligand layer having an active biological substance immobilized thereon is formed, and the other acrylic substrate 22R has a ligand layer having an inactivated biological substance immobilized on the Au thin film 28. The formed correction sensor unit is used.
【0111】上記した第5実施例のバイオセンサ85を
用いた濃度測定装置45では、次のようにして基質濃度
の測定を行なう。なお、基質濃度の測定のためにこの第
5実施例の濃度測定装置が実行する基質濃度測定ルーチ
ンは、その個々の処理については図6に示した基質濃度
測定ルーチンとほぼ同一なので、図6のフローチャート
を適宜援用して説明する。In the concentration measuring device 45 using the biosensor 85 of the fifth embodiment described above, the substrate concentration is measured as follows. The substrate concentration measuring routine executed by the concentration measuring apparatus of the fifth embodiment for measuring the substrate concentration is almost the same as the substrate concentration measuring routine shown in FIG. Description will be made with reference to the flow charts as appropriate.
【0112】第5実施例の濃度測定装置では、まず、基
質測定用センサ部であるアクリル基板22Lの側の光源
ユニット30Lを点灯させて安定点灯を図り、この間に
は補正用センサ部であるアクリル基板22Rの側の光源
ユニット30Rを消灯させたままとする。この処理は、
図6に示すステップS100に相当する。光源ユニット
30Lの安定点灯後は、図6のステップS110〜ステ
ップS150までの処理を行なう。つまり、基質測定用
センサ部であるアクリル基板22Lについてのみ、光源
ユニット30Lからの光(p偏光)の照射,アクリル基
板22Lの基板主面23間の光の伝送並びに光反射面2
9での全反射およびCCD撮像素子27での反射光受光
を行なう。これにより、基質測定用センサ部で、各入射
角(θ1〜θ2 )ごとの光量が測定され、その内の光の
エネルギが最低となる反射角θS1が求められる(図7
(A)参照)。In the concentration measuring apparatus of the fifth embodiment, first, the light source unit 30L on the acrylic substrate 22L side, which is the substrate measuring sensor section, is lit to achieve stable lighting, and during this period, the acryl sensor section for correction is used. The light source unit 30R on the side of the substrate 22R is kept turned off. This process
This corresponds to step S100 shown in FIG. After the stable lighting of the light source unit 30L, the processing from step S110 to step S150 in FIG. 6 is performed. That is, only for the acrylic substrate 22L that is the substrate measuring sensor portion, irradiation of light (p-polarized light) from the light source unit 30L, transmission of light between the substrate main surfaces 23 of the acrylic substrate 22L, and the light reflecting surface 2 are performed.
Total reflection at 9 and reception of reflected light at the CCD image sensor 27 are performed. As a result, the light amount for each incident angle (θ1 to θ2) is measured by the substrate measuring sensor unit, and the reflection angle θS1 at which the energy of the light is minimum is obtained (FIG. 7).
(A)).
【0113】その後は、それまで点灯していた光源ユニ
ット30Lを消灯されると共に、補正用センサ部である
アクリル基板22Rの側の光源ユニット30Rを点灯さ
せて安定点灯を図る。つまり、安定点灯させる光源ユニ
ットを変更する。そして、それ以後は、補正用センサ部
であるアクリル基板22Rについてのみ、図6のステッ
プS110〜ステップS150までの処理を行ない、補
正用センサ部で光のエネルギが最低となる反射角θS0が
求められる(図7(B)参照)。次いで、図6のステッ
プS160以降の処理を行なって基質濃度を算出する。After that, the light source unit 30L, which has been turned on up to that point, is turned off, and the light source unit 30R on the acrylic substrate 22R side, which is the correction sensor section, is turned on to achieve stable lighting. That is, the light source unit to be turned on stably is changed. Then, after that, only the acrylic substrate 22R, which is the correction sensor unit, is subjected to the processing from Step S110 to Step S150 in FIG. 6, and the reflection angle θS0 at which the light energy is minimum in the correction sensor unit is obtained. (See FIG. 7B). Next, the process from step S160 onward in FIG. 6 is performed to calculate the substrate concentration.
【0114】以上説明したようにこの第5実施例のバイ
オセンサ85によっても、測定基質に対する活性の有無
に応じて光のエネルギが最低となる反射角(θS1,θS
0)を算出でき、これを通して生物化学的反応以外の要
因(溶液の温度,誘電率等)に起因する測定誤差を排除
して測定精度の向上を図ることができる。しかも、バイ
オセンサ85によれば、この測定精度の向上を単一のC
CD撮像素子27を用いるだけで実現することができ
る。なお、バイオセンサ85によれば、上記した各セン
サの奏する効果(使い勝手の向上やコスト低下等)を得
ることができることは勿論である。As described above, also in the biosensor 85 of the fifth embodiment, the reflection angles (θS1, θS) at which the energy of light becomes the minimum depending on the presence or absence of the activity on the measurement substrate.
0) can be calculated, and the measurement accuracy can be improved by eliminating the measurement error caused by factors other than the biochemical reaction (temperature of the solution, dielectric constant, etc.). Moreover, according to the biosensor 85, a single C
It can be realized only by using the CD image pickup device 27. Of course, the biosensor 85 can obtain the effects (improvement in usability, cost reduction, etc.) exhibited by the above-described sensors.
【0115】次に、第6実施例について説明する。この
第6実施例では、上記の第5実施例のバイオセンサ85
と、アクリル基板22R,22Lを用いる点や単一のC
CD撮像素子27を用いる点等でその構成は同一であ
り、以下の点でその構成が相違する。Next, the sixth embodiment will be described. In the sixth embodiment, the biosensor 85 of the fifth embodiment described above is used.
And a point using acrylic substrates 22R and 22L or a single C
The configuration is the same in that the CD image pickup device 27 is used, and the configuration is different in the following points.
【0116】この第6実施例のバイオセンサ87は、図
26に示すように、そのアクリル基板22R,22Lの
入射側端面71R,71Lに、当該端面を覆うようにし
て設置され当該端面への光の遮蔽と透過を切り換える液
晶シャッタ88R,88Lを備える。これら液晶シャッ
タ88R,88Lは、周知のTN方式(ツイストネマチ
ック方式)の液晶シャッタであり、電子制御装置40か
らの電圧の印加によりそれぞれの液晶の配列を変え光の
透過・遮蔽を行なう。よって、この液晶シャッタ88
R,88Lにより、アクリル基板22R,22Lにはそ
れぞれの入射側端面71R,71Lから独立に光が入射
する。そして、本実施例では、電子制御装置40によ
り、液晶シャッタ88R,88Lの一方の液晶シャッタ
が透過状態にある場合には、他方の液晶シャッタは遮蔽
状態となるよう、液晶シャッタ88R,88Lは通電制
御される。なお、液晶シャッタ88R,88Lを、それ
ぞれの基板の出射側端面25R,25L側に設けてもよ
いことは勿論である。As shown in FIG. 26, the biosensor 87 of the sixth embodiment is installed on the incident side end faces 71R and 71L of the acrylic substrates 22R and 22L so as to cover the end faces, and the light to the end faces is detected. And liquid crystal shutters 88R and 88L for switching between blocking and transmitting. These liquid crystal shutters 88R and 88L are well-known TN type (twisted nematic type) liquid crystal shutters, and change the arrangement of each liquid crystal by the application of a voltage from the electronic control unit 40 to transmit / shield light. Therefore, this liquid crystal shutter 88
By R and 88L, light is independently incident on the acrylic substrates 22R and 22L from the incident-side end faces 71R and 71L. In this embodiment, the electronic control unit 40 energizes the liquid crystal shutters 88R and 88L so that when one of the liquid crystal shutters 88R and 88L is in the transmissive state, the other liquid crystal shutter is in the closed state. Controlled. Of course, the liquid crystal shutters 88R and 88L may be provided on the emission side end faces 25R and 25L of the respective substrates.
【0117】また、バイオセンサ87は、バイオセンサ
85とは異なり単一の光源ユニット30しか備えず、こ
の光源ユニットからの光を液晶シャッタ88R,88L
を経てアクリル基板22R,22Lに入射させる。な
お、この単一の光源ユニット30は、上記したセンサと
同様に、光反射面29にp偏光を集光して照射するよ
う、設置されている。Further, unlike the biosensor 85, the biosensor 87 is provided with only a single light source unit 30, and the light from this light source unit is used as liquid crystal shutters 88R, 88L.
Then, it is incident on the acrylic substrates 22R and 22L. It should be noted that this single light source unit 30 is installed so as to collect and irradiate the p-polarized light on the light reflecting surface 29, similarly to the above-mentioned sensor.
【0118】上記した第6実施例のバイオセンサ87を
用いた濃度測定装置45では、図6に示した基質濃度測
定ルーチンの個々の処理を以下のようにして実行し、基
質濃度の測定を行なう。つまり、まず、基質測定用セン
サ部であるアクリル基板22Lの側の液晶シャッタ88
Lを光の透過状態になるよう制御し、補正用センサ部で
あるアクリル基板22Rの側の液晶シャッタ88Rは光
の遮蔽状態においたままとする。具体的には、液晶シャ
ッタ88Rにのみ通電を行ない、液晶シャッタ88Lに
は通電を行なわない。その後は、図6のステップS10
0〜ステップS150までの処理を行なう。つまり、基
質測定用センサ部であるアクリル基板22Lについての
み、光源ユニット30からの光(p偏光)の照射,アク
リル基板22Lの基板主面23間の光の伝送並びに光反
射面29での全反射およびCCD撮像素子27での反射
光受光を行なう。これにより、基質測定用センサ部で、
各入射角(θ1 〜θ2 )ごとの光量が測定され、その内
の光のエネルギが最低となる反射角θS1が求められる
(図7(A)参照)。In the concentration measuring device 45 using the biosensor 87 of the sixth embodiment described above, the individual processes of the substrate concentration measuring routine shown in FIG. 6 are executed as follows to measure the substrate concentration. . That is, first, the liquid crystal shutter 88 on the side of the acrylic substrate 22L which is the substrate measuring sensor unit.
L is controlled to be in a light transmitting state, and the liquid crystal shutter 88R on the side of the acrylic substrate 22R which is the correction sensor unit is left in a light shielding state. Specifically, the liquid crystal shutter 88R is energized only, and the liquid crystal shutter 88L is not energized. After that, step S10 of FIG.
The processing from 0 to step S150 is performed. That is, only for the acrylic substrate 22L that is the substrate measuring sensor portion, irradiation of light (p-polarized light) from the light source unit 30, transmission of light between the substrate main surfaces 23 of the acrylic substrate 22L, and total reflection at the light reflecting surface 29 are performed. And the reflected light is received by the CCD image pickup device 27. As a result, in the substrate measurement sensor unit,
The amount of light for each incident angle (θ1 to θ2) is measured, and the reflection angle θS1 at which the energy of the light therein is the minimum is obtained (see FIG. 7A).
【0119】その後は、それまで透過状態とされていた
液晶シャッタ88Lへの通電を開始して当該シャッタを
遮蔽状態におくと共に、補正用センサ部であるアクリル
基板22Rの側の液晶シャッタ88Rへの通電を停止し
てこれを透過状態におく。つまり、透過状態のシャッタ
を変更する。次いで、この状態で、補正用センサ部であ
るアクリル基板22Rについてのみ、図6のステップS
100〜ステップS150までの処理を行ない、光のエ
ネルギが最低となる反射角θS0が求められる(図7
(B)参照)。その後は、図6のステップS160以降
の処理を行なって基質濃度を算出する。After that, energization of the liquid crystal shutter 88L which has been in the transmission state until then is started to keep the shutter in the closed state, and at the same time, the liquid crystal shutter 88R on the side of the acrylic substrate 22R which is the correction sensor portion is applied. Stop energizing and leave it in the transparent state. That is, the shutter in the transparent state is changed. Next, in this state, only for the acrylic substrate 22R which is the correction sensor unit, the step S of FIG.
By performing the processing from 100 to step S150, the reflection angle θS0 that minimizes the light energy is obtained (FIG. 7).
(B)). After that, the process after step S160 in FIG. 6 is performed to calculate the substrate concentration.
【0120】以上説明したようにこの第6実施例のバイ
オセンサ87によっても、上記の第5実施例のバイオセ
ンサ85と同一の効果を得ることができることは勿論で
ある。As described above, it goes without saying that the biosensor 87 of the sixth embodiment can also obtain the same effect as that of the biosensor 85 of the fifth embodiment.
【0121】以上本発明のいくつかの実施例について説
明したが、本発明はこの様な実施例になんら限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々なる態様で実施し得ることは勿論である。Although some embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments and can be carried out in various modes without departing from the scope of the present invention. Of course.
【0122】例えば、上記した実施例では、光源ユニッ
ト30をその出射側にp偏光板32を有するものとした
が、これに限るわけではない。具体的説明すると、光源
ユニット30をp偏光板32を有しないものとし、この
p偏光板32をCCD撮像素子27R,27Lの光受光
面に貼り付けた構成とすることもできる。また、バイオ
センサ70における透光性薄板72自体をp偏光板32
とすることもでき、このようにすれば部品点数の削減を
通してコスト低下を図ることができる。For example, in the above-mentioned embodiment, the light source unit 30 has the p-polarizing plate 32 on its emission side, but the present invention is not limited to this. More specifically, the light source unit 30 may not have the p polarizing plate 32, and the p polarizing plate 32 may be attached to the light receiving surfaces of the CCD image pickup devices 27R and 27L. In addition, the translucent thin plate 72 itself in the biosensor 70 is replaced by the p polarizing plate 32.
The cost can be reduced by reducing the number of parts.
【0123】また、Au薄膜28の表面(露出膜面)に
生体物質を固定したリガンド層を設ける場合を例に採り
上記各実施例を説明したが、Au薄膜28のこの表面
に、光反射面29からのエバネッセント領域(約100
nm)を越えないごく薄い膜厚(2〜3nm)でカルボ
ン酸アルコールや有機物の単分子膜或いは窒化シリコン
等の無機物の薄膜を形成することもできる。このように
単分子膜等を設けても、表面プラズモン共鳴現象が生じ
るので基質測定に影響はない。そして、このように単分
子膜等を設ければ、Au薄膜28の表面に基質を付着さ
せないので、前回の測定時の基質の残存による影響を受
けることがなく、測定精度の向上を図ることができる。The above embodiments have been described with reference to the case where the surface of the Au thin film 28 (exposed film surface) is provided with a ligand layer on which a biological substance is fixed. The light reflecting surface is formed on the surface of the Au thin film 28. Evanescent region from 29 (about 100
It is also possible to form a monomolecular film of a carboxylic acid alcohol or an organic substance, or a thin film of an inorganic substance such as silicon nitride with a very thin film thickness (2 to 3 nm) that does not exceed 10 nm. Even if a monomolecular film or the like is provided in this way, the surface plasmon resonance phenomenon occurs, so that there is no effect on substrate measurement. When the monomolecular film or the like is provided in this manner, the substrate is not attached to the surface of the Au thin film 28, so that the measurement accuracy can be improved without being affected by the residual substrate at the time of the previous measurement. it can.
【0124】また、アクリル基板22R,22Lに替え
てガラス基板の他、光透過性を有する種々の樹脂基板を
用いることもできる。更に、上記の各実施例では、活性
のある生体物質を用いた基質測定用センサ部と失活した
生体物質を用いた補正用センサ部とを併用したが、基質
測定用センサ部のみを有するバイオセンサとすることも
できる。Further, instead of the acrylic substrates 22R and 22L, other than the glass substrate, various resin substrates having a light transmitting property can be used. Further, in each of the above examples, the substrate measurement sensor unit using the active biological substance and the correction sensor unit using the inactivated biological substance are used in combination, but the biosensor having only the substrate measurement sensor unit is used. It can also be a sensor.
【0125】つまり、図27に示すように、1枚のアク
リル基板22を有するバイオセンサ90とすることもで
きる。このバイオセンサ90も、Au薄膜28や光反射
面29,光源ユニット30およびCCD撮像素子27等
を有する点で、前述した数種のバイオセンサとその主要
な構成は同一である。しかし、図示するように、表裏の
基板主面23を周知の蒸著、スパッタリング法等により
その全面に亘ってクロム薄膜が形成された1枚のアクリ
ル基板22を採用した点において前述までのバイオセン
サと構成が相違する。このバイオセンサ90におけるア
クリル基板22であっても、図28に示すように、幾何
学的な全反射条件で光を反射する全反射面として表裏の
基板主面23を対向させ、周囲端面に設置した光源ユニ
ット30から入射した光を、この表裏の基板主面23間
に閉じ込めて伝送し、光反射面29で反射した光をCC
D撮像素子27まで表裏の基板主面23間に閉じ込めて
伝送する。That is, as shown in FIG. 27, a biosensor 90 having one acrylic substrate 22 can be used. This biosensor 90 also has the Au thin film 28, the light reflecting surface 29, the light source unit 30, the CCD image pickup device 27, and the like, and its main configuration is the same as that of the above-described several biosensors. However, as shown in the drawing, the biosensors described above are characterized in that one acrylic substrate 22 having a chromium thin film formed on the entire surface of the front and back substrate main surfaces 23 by well-known evaporation, sputtering, etc. is used. And the configuration is different. Even with the acrylic substrate 22 in this biosensor 90, as shown in FIG. 28, the substrate main surfaces 23 on the front and back sides are opposed to each other as a total reflection surface that reflects light under a geometrical total reflection condition, and they are installed on the peripheral end faces. The light incident from the light source unit 30 is confined between the front and back substrate main surfaces 23 and transmitted, and the light reflected by the light reflecting surface 29 is CC
The data is confined and transmitted between the front and back substrate main surfaces 23 up to the D image sensor 27.
【0126】上記したいわゆる1チャンネル型のバイオ
センサ90によれば、1枚のアクリル基板22でセンサ
を構成できるので、部品点数の更なる低減を通して、一
層のコストダウンを図ることができる。また、板状のア
クリル基板22端面に直接光源を取付けることができる
ため、位置合わせ(光学系の調整)の簡略化を図ること
ができる。なお、1チャンネル型のバイオセンサ90で
は、前述までの2枚のアクリル基板を用いた2チャンネ
ル型に比べて温度によるドリフトの影響を受けやすい
が、短時間の測定であれば測定精度に与える影響は少な
く基質濃度の測定に支障はない。According to the so-called 1-channel type biosensor 90 described above, the sensor can be constructed with one acrylic substrate 22, so that the cost can be further reduced by further reducing the number of parts. Further, since the light source can be directly attached to the end face of the plate-shaped acrylic substrate 22, the alignment (adjustment of the optical system) can be simplified. Note that the 1-channel type biosensor 90 is more susceptible to the drift due to temperature than the 2-channel type using the two acrylic substrates described above, but the influence on the measurement accuracy if the measurement is performed for a short time. There are few, and there is no problem in measuring the substrate concentration.
【0127】また、2枚のアクリル基板を用いた2チャ
ンネル型の上記各センサ(バイオセンサ20,バイオセ
ンサ50,バイオセンサ85等)を、一方のアクリル基
板22と他方のアクリル基板22とで、そのAu薄膜2
8に形成するリガンド層に固定化した生体物質を異なる
ものとすることもできる。このような構成を採れば、リ
ガンド層に接触する被測定溶液中の異なる基質について
の濃度を同時に高精度で測定することができる。In addition, the two-channel type sensors (biosensor 20, biosensor 50, biosensor 85, etc.) using two acrylic substrates, one acrylic substrate 22 and the other acrylic substrate 22, The Au thin film 2
The biomaterial immobilized on the ligand layer formed in 8 may be different. With such a configuration, it is possible to simultaneously measure the concentrations of different substrates in the solution to be measured that are in contact with the ligand layer with high accuracy.
【0128】また、ローパスフィルタ40bによるフィ
ルタ処理の後に回帰分析を行なって入射角(θS1,θS
0)を演算したが、ローパスフィルタ40bによるフィ
ルタ処理後の信号に基づいて入射角(θS1,θS0)を演
算するよう構成することもできる。この場合であって
も、ノイズが除去された信号に基づいた入射角(θS1,
θS0)の演算により、基質濃度の測定精度を向上させる
ことができる。Further, after the filter processing by the low-pass filter 40b, the regression analysis is performed to determine the incident angles (θS1, θS
Although 0) is calculated, the incident angle (θS1, θS0) may be calculated based on the signal after being filtered by the low-pass filter 40b. Even in this case, the incident angle (θS1,
By calculating θS0), the measurement accuracy of the substrate concentration can be improved.
【0129】ここで、上記した実施例のバイオセンサの
変形例について、図をもって説明する。図29に示すよ
うに、第5実施例のバイオセンサ85を、アクリル基板
22R,22Lにおける出射側端面25R,25Lが凸
レンズのレンズ曲面を有するものとされたバイオセンサ
85Aとすることもできる。また、バイオセンサ85
を、図30に示すように、この出射側端面25R,25
Lが基板主面23に対して傾斜した傾斜面とされたバイ
オセンサ85Bとすることもできる。Here, a modified example of the biosensor of the above embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 29, the biosensor 85 of the fifth embodiment may be a biosensor 85A in which the emission side end faces 25R and 25L of the acrylic substrates 22R and 22L have lens curved surfaces of convex lenses. In addition, the biosensor 85
As shown in FIG. 30, the output side end faces 25R, 25
It is also possible to use the biosensor 85B in which L is an inclined surface inclined with respect to the substrate main surface 23.
【0130】これらの変形例のバイオセンサ85A,8
5Bでは、出射側端面25R,25Lでの光(反射光)
の屈折により光の進行経路がCCD撮像素子27に向け
て変更される。よって、これらの変形例によれば、CC
D撮像素子27での受光光量の増加を通して測定感度を
向上することができる。なお、このような変形を第6実
施例のバイオセンサ87について行なうことができるこ
とは勿論である。Biosensors 85A, 8 of these modified examples
In 5B, the light (reflected light) at the exit side end faces 25R and 25L
Refraction of light changes the traveling path of light toward the CCD image pickup device 27. Therefore, according to these modifications, CC
The measurement sensitivity can be improved by increasing the amount of light received by the D image sensor 27. It goes without saying that such a modification can be performed on the biosensor 87 of the sixth embodiment.
【0131】更に、第5実施例のバイオセンサ85を、
図31,図32に示すように変形することもできる。図
31に示す変形例のバイオセンサ85Cは、CCD撮像
素子27の手前にシリンダレンズ91を備える。このバ
イオセンサ85Cでは、CCD撮像素子27における受
光領域にシリンダレンズ91により光を集光させる。よ
って、バイオセンサ85Cによれば、CCD撮像素子2
7での受光光量の増加を通して測定感度を向上すること
ができる。また、図32に示す変形例のバイオセンサ8
5Dは、アクリル基板22R,22LとCCD撮像素子
27との間に透光性のブロック92を介在させて、アク
リル基板とCCD撮像素子とを一体化させる。よって、
このバイオセンサ85Dによれば、アクリル基板22
R,22Lに対するCCD撮像素子27の位置決めが容
易であると共に、その位置関係を組み付け後に維持でき
使い勝手を向上させる。この場合、ブロック92をアク
リル基板22R,22Lと同一のアクリル樹脂から形成
すれば、不用意な光の屈折による外部への光の出射を起
こさないので好ましい。Furthermore, the biosensor 85 of the fifth embodiment is
It can be modified as shown in FIGS. 31 and 32. The biosensor 85C of the modified example shown in FIG. 31 includes a cylinder lens 91 in front of the CCD image pickup device 27. In the biosensor 85C, light is condensed by the cylinder lens 91 in the light receiving area of the CCD image pickup device 27. Therefore, according to the biosensor 85C, the CCD image pickup device 2
The measurement sensitivity can be improved by increasing the amount of received light at 7. In addition, the biosensor 8 of the modification shown in FIG.
In 5D, a translucent block 92 is interposed between the acrylic substrates 22R and 22L and the CCD image pickup device 27 to integrate the acrylic substrate and the CCD image pickup device. Therefore,
According to this biosensor 85D, the acrylic substrate 22
Positioning of the CCD image pickup device 27 with respect to the R and 22L is easy, and the positional relationship can be maintained after the assembling, which improves usability. In this case, it is preferable that the block 92 is made of the same acrylic resin as the acrylic substrates 22R and 22L, because light is not emitted to the outside due to careless refraction of light.
【0132】また、バイオセンサ85Dを図33に示す
ように変形することもできる。このバイオセンサ85E
は、アクリル基板22R,22LとCCD撮像素子27
との間に透光性のブロック93を介在させて備え、当該
ブロックの外側対向面93a,93bをテーパ面とす
る。しかも、外側対向面93a,93bには、その全面
に亘ってクロム薄膜が蒸着形成されており、バイオセン
サ85Eは、この外側対向面93a,93bをブロック
内で反射面とする。よって、バイオセンサ85Eによれ
ば、CCD撮像素子27の位置決めの簡略化に加え、外
側対向面93a,93bでの反射により光の進行経路を
変えてCCD撮像素子27での受光光量の増加を図り、
これをもって測定感度を向上することができる。なお、
図31〜図33に示す変形を第6実施例のバイオセンサ
87について行なうことができることは勿論である。Further, the biosensor 85D can be modified as shown in FIG. This biosensor 85E
Is an acrylic substrate 22R, 22L and a CCD image pickup device 27.
And a light-transmissive block 93 is provided between and, and the outer facing surfaces 93a and 93b of the block are tapered surfaces. Moreover, a chromium thin film is vapor-deposited over the entire outer facing surfaces 93a and 93b, and the biosensor 85E uses the outer facing surfaces 93a and 93b as reflecting surfaces in the block. Therefore, according to the biosensor 85E, in addition to simplifying the positioning of the CCD image pickup device 27, the traveling path of light is changed by the reflection on the outer facing surfaces 93a and 93b to increase the amount of light received by the CCD image pickup device 27. ,
This can improve the measurement sensitivity. In addition,
Needless to say, the modifications shown in FIGS. 31 to 33 can be applied to the biosensor 87 of the sixth embodiment.
【0133】また、上記の各実施例において基板主面を
全反射面とするに当たっては、クロム薄膜等の形成に限
る必要はない。つまり、アクリル等で形成される光透過
媒体が、その基板主面を屈折率の著しく異なる媒体(例
えば、空気等)に接している場合には、クロム薄膜等が
表面に形成されていなくても、基板主面にて十分に幾何
学的に全反射を生じさせることが可能であるからであ
る。上記した実施例において具体的に説明すれば、2枚
のアクリル基板を用いる2チャンネル型のバイオセンサ
20,21,50等の場合には、アクリル基板間に間隙
を設けるか屈折率の著しく異なる部材を介在させること
でクロム薄膜を形成する必要がなく、工数低減を通した
コスト低下を図ることができる。また、1チャンネル型
のバイオセンサ90の場合には、アクリル基板がその屈
折率が略同一の媒体に接していない限り、クロム薄膜を
形成する必要がなく、工数低減を通したコスト低下を図
ることができる。Further, in the above embodiments, when the main surface of the substrate is the total reflection surface, it is not necessary to limit the formation of the chromium thin film or the like. In other words, when a light-transmitting medium formed of acrylic or the like has its main surface in contact with a medium having a significantly different refractive index (for example, air), even if a chromium thin film or the like is not formed on the surface. This is because it is possible to cause total reflection in the main surface of the substrate sufficiently geometrically. Specifically, in the above-described embodiments, in the case of a two-channel type biosensor 20, 21, 50 or the like using two acrylic substrates, a member is provided with a gap between the acrylic substrates or a member having a significantly different refractive index. Since it is not necessary to form a chromium thin film by interposing, the cost can be reduced by reducing the number of steps. Further, in the case of the 1-channel type biosensor 90, it is not necessary to form a chromium thin film unless the acrylic substrate is in contact with a medium whose refractive index is substantially the same, and the cost can be reduced by reducing the number of steps. You can
【図1】第1実施例のバイオセンサ20をその正面,平
面および右側面から示す概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a biosensor 20 of a first embodiment from the front, plane and right side.
【図2】バイオセンサ20の要部の概略分解斜視図。FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of a main part of a biosensor 20.
【図3】バイオセンサ20に用いる光源ユニット30の
拡大断面図。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a light source unit 30 used in the biosensor 20.
【図4】バイオセンサ20における出射側端面25R,
25Lでの光の伝送の様子を説明する模式図。FIG. 4 is an end face 25R on the emission side of the biosensor 20,
The schematic diagram explaining the mode of light transmission in 25L.
【図5】電子制御装置40の概略構成を示すブロック
図。FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of an electronic control unit 40.
【図6】基質濃度測定ルーチンの処理を示すフローチャ
ート。FIG. 6 is a flowchart showing the processing of a substrate concentration measurement routine.
【図7】基質濃度測定ルーチンにおける処理の際に、C
CD撮像素子27R,27Lから得られる入射角とその
光量との相関関係を示すグラフ。FIG. 7 shows C during the processing in the substrate concentration measurement routine.
The graph which shows the correlation of the incident angle obtained from CD image pick-up element 27R, 27L, and its light quantity.
【図8】基質濃度測定ルーチンのステップS150にお
ける入射角(θS1,θS0)の算出の様子を説明するため
の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining how the incident angles (θS1, θS0) are calculated in step S150 of the substrate concentration measurement routine.
【図9】同じく、入射角(θS1,θS0)の算出の様子を
説明するための説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining how to calculate incident angles (θS1, θS0).
【図10】第1実施例の変形例におけるバイオセンサ2
1をその正面,平面および右側面から示す概略構成図。FIG. 10 is a biosensor 2 according to a modification of the first embodiment.
1 is a schematic configuration diagram showing 1 from the front, the plane, and the right side.
【図11】第2実施例のバイオセンサ50をその正面,
平面および右側面から示す概略構成図。FIG. 11 is a front view of the biosensor 50 of the second embodiment,
The schematic block diagram shown from a plane and a right side.
【図12】第3実施例のバイオセンサ60をその正面,
平面および右側面から示す概略構成図。FIG. 12 is a front view of the biosensor 60 of the third embodiment,
The schematic block diagram shown from a plane and a right side.
【図13】バイオセンサ60の要部の概略分解斜視図。FIG. 13 is a schematic exploded perspective view of a main part of the biosensor 60.
【図14】バイオセンサ60における出射側傾斜端面6
1R,61L近傍での光の伝送の様子を説明する模式
図。FIG. 14 is an emission-side inclined end surface 6 of the biosensor 60.
The schematic diagram explaining the mode of light transmission in 1R and 61L vicinity.
【図15】バイオセンサ60の第1の変形例におけるバ
イオセンサの要部の概略分解斜視図。FIG. 15 is a schematic exploded perspective view of a main part of a biosensor according to a first modified example of the biosensor 60.
【図16】この変形例における出射側傾斜端面61R,
61L近傍での光の伝送の様子を説明する模式図。FIG. 16 is an emission-side inclined end surface 61R in this modification,
The schematic diagram explaining the mode of the light transmission in the 61L vicinity.
【図17】バイオセンサ60の第2の変形例におけるバ
イオセンサ64をその正面,平面および右側面から示す
概略構成図。FIG. 17 is a schematic configuration diagram showing a biosensor 64 in a second modified example of the biosensor 60 from the front, the plane, and the right side.
【図18】図17の18−18線断面図。18 is a sectional view taken along line 18-18 of FIG.
【図19】第4実施例のバイオセンサ70の概略斜視
図。FIG. 19 is a schematic perspective view of a biosensor 70 according to a fourth embodiment.
【図20】バイオセンサ70における光反射面29での
光の反射の様子を示す模式図。20 is a schematic diagram showing how light is reflected by a light reflecting surface 29 of the biosensor 70. FIG.
【図21】バイオセンサ70の分解斜視図。FIG. 21 is an exploded perspective view of the biosensor 70.
【図22】変形例のバイオセンサ20Aをその正面,平
面および右側面から示す概略構成図。FIG. 22 is a schematic configuration diagram showing a biosensor 20A of a modified example from the front, the plane, and the right side.
【図23】変形例のバイオセンサ80の概略斜視図。FIG. 23 is a schematic perspective view of a biosensor 80 of a modified example.
【図24】第5実施例のバイオセンサ85の概略斜視
図。FIG. 24 is a schematic perspective view of a biosensor 85 according to a fifth embodiment.
【図25】このバイオセンサ85の概略平面図。FIG. 25 is a schematic plan view of this biosensor 85.
【図26】第6実施例のバイオセンサ87の概略斜視
図。FIG. 26 is a schematic perspective view of the biosensor 87 of the sixth embodiment.
【図27】変形例のバイオセンサ90をその正面,平面
および右側面から示す概略構成図。FIG. 27 is a schematic configuration diagram showing a biosensor 90 of a modified example from the front, the plane, and the right side.
【図28】バイオセンサ90における光の伝送の様子を
説明する模式図。FIG. 28 is a schematic diagram illustrating how light is transmitted in the biosensor 90.
【図29】第5実施例のバイオセンサ85の変形例であ
るバイオセンサ85Aの概略平面図。FIG. 29 is a schematic plan view of a biosensor 85A which is a modification of the biosensor 85 of the fifth embodiment.
【図30】他の変形例であるバイオセンサ85Bの概略
平面図。FIG. 30 is a schematic plan view of a biosensor 85B which is another modification.
【図31】他の変形例であるバイオセンサ85Cの概略
平面図。FIG. 31 is a schematic plan view of a biosensor 85C which is another modification.
【図32】他の変形例であるバイオセンサ85Dの概略
平面図。FIG. 32 is a schematic plan view of a biosensor 85D which is another modification.
【図33】他の変形例であるバイオセンサ85Eの概略
平面図。FIG. 33 is a schematic plan view of a biosensor 85E which is another modification.
20…バイオセンサ 20A…バイオセンサ 21…バイオセンサ 22…アクリル基板 22L…アクリル基板 22L1〜22L4,22Li…アクリル基板 22R…アクリル基板 22R1〜22R4,22Ri…アクリル基板 23…基板主面 23A…光透過面 24…光源ユニット収納凹所 25R,25L…出射側端面 26R,26L…上端面 27…CCD撮像素子 27R,27L…CCD撮像素子 28…Au薄膜 29…光反射面 30…光源ユニット 30R,30L…光源ユニット 32…p偏光板 34…光源 38…レンズ 40…電子制御装置 40a…論理演算回路 40b…ローパスフィルタ 45…濃度測定装置 50…バイオセンサ 60,70,80,85…バイオセンサ 85A,85B85C,85D,85E…バイオセンサ 87,90…バイオセンサ 61R,61L…出射側傾斜端面 62…シリンダレンズ 64…バイオセンサ 71R,71L…入射側端面 72…透光性薄板 73…ルミラーシート 75R,75L…底面 81…Au薄膜 82…光源ユニット収納凹所切欠 86…仕切板 88R,88L…液晶シャッタ 20 ... Biosensor 20A ... Biosensor 21 ... Biosensor 22 ... Acrylic substrate 22L ... Acrylic substrate 22L1-22L4, 22Li ... Acrylic substrate 22R ... Acrylic substrate 22R1-22R4, 22Ri ... Acrylic substrate 23 ... Substrate main surface 23A ... Light transmitting surface 24 ... Recesses for storing light source unit 25R, 25L ... Emission side end face 26R, 26L ... Upper end face 27 ... CCD image pickup device 27R, 27L ... CCD image pickup device 28 ... Au thin film 29 ... Light reflecting surface 30 ... Light source unit 30R, 30L ... Light source Unit 32 ... p polarizing plate 34 ... Light source 38 ... Lens 40 ... Electronic control device 40a ... Logical operation circuit 40b ... Low pass filter 45 ... Concentration measuring device 50 ... Biosensor 60, 70, 80, 85 ... Biosensor 85A, 85B 85C, 85D , 85E ... Biosensor 87, 9 Biosensor 61R, 61L ... Inclined end face 62 on exit side Cylinder lens 64 ... Biosensor 71R, 71L Incident end face 72 ... Translucent thin plate 73 ... Lumirror sheet 75R, 75L ... Bottom 81 ... Au thin film 82 ... Light source unit storage Recess notch 86 ... Partition plate 88R, 88L ... Liquid crystal shutter
Claims (11)
幾何学的な全反射条件で光を反射する透光性の光透過媒
体を有し、該光透過媒体と前記金属薄膜でエバネッセン
ト波結合を形成する光学系を用いて、前記金属薄膜に接
触した被測定溶液中の測定対象基質を測定するバイオセ
ンサであって、 前記光学系は、 光源からの光を前記光反射面に集光して照射する入射光
側光学系と、 前記光反射面で反射し前記光透過媒体から外部に出射す
る反射光を受光し、該反射光の光量を反射角ごとに検出
する出射側光学系と、 前記入射光側光学系又は前記出射側光学系において光を
p偏光する偏光手段と、 幾何学的な全反射条件で光を反射する全反射面を対向さ
せ、該全反射面間において光の波動を閉じ込めて光を伝
送する透光性基板とを備え、 該透光性基板は、前記光透過媒体に至るまでの前記入射
光側光学系の光の伝送路を形成すると共に、前記光透過
媒体からの前記出射側光学系の光の伝送路を形成するこ
とを特徴とするバイオセンサ。1. A light-reflecting surface provided with a metal thin film, comprising a light-transmitting light-transmitting medium that reflects light under geometric total reflection conditions, and the light-transmitting medium and the metal thin film couple evanescent waves. A biosensor for measuring a substrate to be measured in a solution to be measured, which is in contact with the metal thin film, by using an optical system for forming an optical system, wherein the optical system collects light from a light source on the light reflecting surface. An incident light side optical system that irradiates the light, and an output side optical system that receives the reflected light that is reflected by the light reflection surface and is emitted to the outside from the light transmission medium, and that detects the amount of the reflected light for each reflection angle. A polarizing means for p-polarizing light in the incident light side optical system or the exit side optical system and a total reflection surface for reflecting light under a geometric total reflection condition are opposed to each other, and a wave motion of light is generated between the total reflection surfaces. And a translucent substrate for confining light and transmitting light. The flexible substrate forms a light transmission path of the incident light side optical system up to the light transmission medium and a light transmission path of the emission side optical system from the light transmission medium. And biosensor.
前記光反射面は前記透光性基板の一端面に前記金属薄膜
を設けて形成されているバイオセンサ。2. The biosensor according to claim 1, wherein the light transmissive medium is a part of the translucent substrate,
The biosensor in which the light reflection surface is formed by providing the metal thin film on one end surface of the translucent substrate.
サであって、 前記入射光側光学系は、光源と該光源から照射された光
を焦点に集光するレンズとを一体化した光源ユニットを
備え、 該光源ユニットと前記透光性基板とを、前記レンズが前
記光反射面に焦点を結ばせると共に前記レンズの光軸を
前記光反射面に対して傾斜させて、前記透光性基板の前
記一端面と交差する他の端面側で固定して備え、 前記出射側光学系は、前記光反射面で反射し外部に出射
する反射光を、前記光反射面における反射角ごとに一度
に受光し、該反射光の光量を反射角ごとに検出する受光
手段を備えるバイオセンサ。3. The biosensor according to claim 1 or 2, wherein the incident light side optical system is an integrated light source and a lens that condenses light emitted from the light source into a focal point. A light source unit and the translucent substrate, the lens is focused on the light reflecting surface, and the optical axis of the lens is tilted with respect to the light reflecting surface. The substrate is fixedly provided on the other end face side that intersects with the one end face of the substrate, and the emission side optical system reflects the reflected light that is reflected by the light reflection face and is emitted to the outside once for each reflection angle on the light reflection face. A biosensor including a light-receiving unit that receives light on the substrate and detects the amount of the reflected light for each reflection angle.
斜して交差する前記他の端面に透光性の薄板を介在させ
て直接固定されているバイオセンサ。4. The biosensor according to claim 3, wherein the light source unit has a light-transmissive thin plate interposed on the other end surface that intersects the one end surface of the light-transmissive substrate at an angle. A biosensor that is directly fixed.
偏光板であり、前記透光性の薄板として前記光源ユニッ
トと前記透光性基板の前記他の端面との間に介在するバ
イオセンサ。5. The biosensor according to claim 4, wherein the polarization means is a polarizing plate that p-polarizes transmitted light during the transmission, and the light source unit and the light-transmitting thin plate serve as the light-transmitting thin plate. A biosensor interposed between the transparent substrate and the other end face.
に前記一端面に対して傾斜して形成された凹所に組み込
まれ、該凹所底部から前記透光性基板内に光を入射する
バイオセンサ。6. The biosensor according to claim 3, wherein the light source unit is incorporated in a recess formed on the other end surface side of the translucent substrate so as to be inclined with respect to the one end surface. A biosensor in which light is incident from the bottom of the recess into the transparent substrate.
サであって、 前記形成された前記出射側光学系の光の伝送路の末端に
当たる前記透光性基板の端面は、前記対向する全反射面
に対して傾斜し、幾何学的な全反射条件で光を反射する
全反射傾斜端面とされており、 該全反射傾斜端面で反射した光が到達する範囲の前記対
向する全反射面は、少なくとも該範囲に限って外部に光
を透過する透過面とされており、 前記出射側光学系は、該透過面を透過して外部に出射す
る光を受光するものであるバイオセンサ。7. The biosensor according to claim 1 or 2, wherein an end surface of the translucent substrate, which corresponds to an end of a light transmission path of the formed emission-side optical system, has the entire facing surface. The total reflection inclined end face that is inclined with respect to the reflection face and reflects light under a geometrical total reflection condition is used. The facing total reflection face in the range where the light reflected by the total reflection inclined end face reaches is A biosensor having a transmission surface that transmits light to the outside only at least in the range, and the emission-side optical system receives light that is transmitted through the transmission surface and emitted to the outside.
サであって、 第1の前記透光性基板と第2の前記透光性基板とを有
し、 該第1,第2の透光性基板を、両透光性基板が前記形成
した前記出射側光学系の光の伝送路を伝送された光が単
一の前記出射側光学系に受光されるよう配置して備え、 前記第1,第2の透光性基板の一方の透光性基板につい
て、前記単一の出射側光学系に前記伝送された光が受光
されている場合には、他方の透光性基板については、前
記単一の出射側光学系への光の受光を阻止する受光阻止
手段を有するバイオセンサ。8. The biosensor according to claim 1, further comprising a first transparent substrate and a second transparent substrate, wherein the first and second transparent substrates are provided. A light-transmitting substrate, the light-transmitting substrate being disposed so that the light transmitted through the light transmission path of the emission-side optical system formed by the light-transmitting substrate is received by a single emission-side optical system; Regarding one of the first and second translucent substrates, when the transmitted light is received by the single emission side optical system, the other translucent substrate is A biosensor having a light-reception blocking unit that blocks light from being received by the single emission-side optical system.
系の光の伝送路に光を導くための第1の光源と、 前記第2の透光性基板が前記形成した前記入射光側光学
系の光の伝送路に光を導くための第2の光源と、 前記第1,第2の光源の一方の光源が点灯状態にある場
合には、他方の光源を消灯状態にして両光源を点灯制御
する点灯手段とを有するバイオセンサ。9. The biosensor according to claim 8, wherein the light reception blocking unit guides light to a light transmission path of the incident light side optical system formed by the first light transmissive substrate. A first light source, a second light source for guiding light to a light transmission path of the incident light side optical system formed by the second light transmissive substrate, and the first and second light sources. When one of the light sources is in a lighting state, the other light source is turned off, and a lighting means for controlling lighting of both light sources is provided.
て、 前記受光阻止手段は、 前記第1の透光性基板における前記光の伝送路の入口側
端面と出口側端面の少なくとも一方に設けられ、前記光
の伝送路に対する光の遮蔽と透過を行なう第1のシャッ
ターと、 前記第2の透光性基板における前記光の伝送路の入口側
端面と出口側端面の少なくとも一方に設けられ、前記光
の伝送路に対する光の遮蔽と透過を行なう第2のシャッ
ターと、 前記第1,第2のシャッターの一方のシャッターが透過
状態である場合には、他方のシャッターを遮蔽状態にし
て両シャッターを制御するシャッター制御手段とを有す
るバイオセンサ。10. The biosensor according to claim 8, wherein the light-reception blocking means is provided on at least one of an inlet-side end surface and an outlet-side end surface of the light transmission path of the first translucent substrate. A first shutter that shields and transmits light to and from the light transmission path; and a second shutter provided on at least one of an end surface and an exit end surface of the light transmission path of the second transparent substrate. When one of the first and second shutters is in the transmissive state, the second shutter that shields and transmits the light to and from the light transmission path, and the other shutter is shielded so that both shutters are closed. A biosensor having a shutter control means for controlling.
求める濃度測定装置であって、 請求項1ないし請求項10いずれか記載のバイオセンサ
と、 該バイオセンサの前記出射側光学系と接続され、該出射
側光学系が検出した前記反射角ごとの反射光光量を入力
信号とし、入力信号に所定のフィルタ処理を施してノイ
ズを除去した信号を出力信号とするフィルタ手段と、 該フィルタ手段からの出力信号に基づいて、前記測定対
象基質の濃度を演算する演算手段と、を備えることを特
徴とする濃度測定装置。11. A concentration measuring device for determining the concentration of a substrate to be measured in a solution to be measured, which is connected to the biosensor according to any one of claims 1 to 10 and the emission side optical system of the biosensor. Filter means for using, as an input signal, the reflected light amount for each of the reflection angles detected by the emission side optical system, and a signal obtained by subjecting the input signal to predetermined filtering to eliminate noise as an output signal; And a calculation unit that calculates the concentration of the substrate to be measured based on an output signal from the concentration measurement apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7276801A JPH0933427A (en) | 1994-12-16 | 1995-09-28 | Biosensor and concentration measuring device therewith |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP7276801A JPH0933427A (en) | 1994-12-16 | 1995-09-28 | Biosensor and concentration measuring device therewith |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0933427A true JPH0933427A (en) | 1997-02-07 |
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ID=27318206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7276801A Pending JPH0933427A (en) | 1994-12-16 | 1995-09-28 | Biosensor and concentration measuring device therewith |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0933427A (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003021239A1 (en) * | 2001-08-28 | 2003-03-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus for measuring information on particular component |
US6577396B1 (en) | 1998-05-21 | 2003-06-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Surface plasmon sensor |
EP1482300A1 (en) * | 2002-03-06 | 2004-12-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Concentration measurement device |
JP2005024456A (en) * | 2003-07-04 | 2005-01-27 | Mitsubishi Chemicals Corp | Surface plasmon resonance sensor, and biosensor |
WO2005054826A1 (en) * | 2003-12-08 | 2005-06-16 | Omron Corporation | Optical analyzing unit and optical analyzing device |
JP2007173786A (en) * | 2005-12-16 | 2007-07-05 | Asml Netherlands Bv | Lithographic device and method |
JP2007286068A (en) * | 2007-06-18 | 2007-11-01 | Fuji Xerox Co Ltd | Photodetector, its usage, and image forming apparatus |
EP1996917A2 (en) * | 2006-03-10 | 2008-12-03 | Corning Incorporated | Optimized method for lid biosensor resonance detection |
JP2012063238A (en) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Database Co Ltd | Surface plasmon resonance phenomenon measuring apparatus and measuring method |
JP2013501236A (en) * | 2009-08-04 | 2013-01-10 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Adaptive linear filter for real-time noise reduction in surface plasmon resonance systems |
WO2014007134A1 (en) * | 2012-07-05 | 2014-01-09 | コニカミノルタ株式会社 | Sensor chip |
JP2016176776A (en) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | 京セラ株式会社 | Optical sensor |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5391595U (en) * | 1976-12-23 | 1978-07-26 | ||
JPS53148676U (en) * | 1977-04-27 | 1978-11-22 | ||
JPH01224647A (en) * | 1988-01-27 | 1989-09-07 | Amersham Internatl Plc | Biosensor |
JPH01270646A (en) * | 1988-04-21 | 1989-10-27 | Mitsubishi Electric Corp | Apparatus for detecting alcohol content |
JPH041558A (en) * | 1990-02-23 | 1992-01-07 | Norihito Tanpo | Method and device for detecting flocculation process of plural components contained in liquid |
JPH04310850A (en) * | 1991-04-10 | 1992-11-02 | Kubota Corp | Transmission measuring device |
JPH04351946A (en) * | 1991-05-30 | 1992-12-07 | Nippon Laser Denshi Kk | Detection of material to be sensed |
JPH06242102A (en) * | 1993-02-23 | 1994-09-02 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | Inspection method and apparatus for flesh tissue |
-
1995
- 1995-09-28 JP JP7276801A patent/JPH0933427A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5391595U (en) * | 1976-12-23 | 1978-07-26 | ||
JPS53148676U (en) * | 1977-04-27 | 1978-11-22 | ||
JPH01224647A (en) * | 1988-01-27 | 1989-09-07 | Amersham Internatl Plc | Biosensor |
JPH01270646A (en) * | 1988-04-21 | 1989-10-27 | Mitsubishi Electric Corp | Apparatus for detecting alcohol content |
JPH041558A (en) * | 1990-02-23 | 1992-01-07 | Norihito Tanpo | Method and device for detecting flocculation process of plural components contained in liquid |
JPH04310850A (en) * | 1991-04-10 | 1992-11-02 | Kubota Corp | Transmission measuring device |
JPH04351946A (en) * | 1991-05-30 | 1992-12-07 | Nippon Laser Denshi Kk | Detection of material to be sensed |
JPH06242102A (en) * | 1993-02-23 | 1994-09-02 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | Inspection method and apparatus for flesh tissue |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6577396B1 (en) | 1998-05-21 | 2003-06-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Surface plasmon sensor |
JPWO2003021239A1 (en) * | 2001-08-28 | 2004-12-16 | 松下電器産業株式会社 | Information measuring device for specific components |
WO2003021239A1 (en) * | 2001-08-28 | 2003-03-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus for measuring information on particular component |
EP1482300A1 (en) * | 2002-03-06 | 2004-12-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Concentration measurement device |
EP1482300A4 (en) * | 2002-03-06 | 2007-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Concentration measurement device |
JP2005024456A (en) * | 2003-07-04 | 2005-01-27 | Mitsubishi Chemicals Corp | Surface plasmon resonance sensor, and biosensor |
WO2005054826A1 (en) * | 2003-12-08 | 2005-06-16 | Omron Corporation | Optical analyzing unit and optical analyzing device |
US7342663B2 (en) | 2003-12-08 | 2008-03-11 | Omron Corporation | Optical analyzing unit and optical analyzing device |
JP2007173786A (en) * | 2005-12-16 | 2007-07-05 | Asml Netherlands Bv | Lithographic device and method |
US8510082B2 (en) | 2006-03-10 | 2013-08-13 | Corning Incorporated | Optimized method for LID biosensor resonance detection |
EP1996917A2 (en) * | 2006-03-10 | 2008-12-03 | Corning Incorporated | Optimized method for lid biosensor resonance detection |
JP2009529672A (en) * | 2006-03-10 | 2009-08-20 | コーニング インコーポレイテッド | Optimal method for resonance detection of LID biosensor |
JP2007286068A (en) * | 2007-06-18 | 2007-11-01 | Fuji Xerox Co Ltd | Photodetector, its usage, and image forming apparatus |
JP2013501236A (en) * | 2009-08-04 | 2013-01-10 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Adaptive linear filter for real-time noise reduction in surface plasmon resonance systems |
JP2012063238A (en) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Database Co Ltd | Surface plasmon resonance phenomenon measuring apparatus and measuring method |
WO2014007134A1 (en) * | 2012-07-05 | 2014-01-09 | コニカミノルタ株式会社 | Sensor chip |
JP2016176776A (en) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | 京セラ株式会社 | Optical sensor |
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