JPWO2013035371A1 - 測定用デバイス、および、それを用いた被測定物の特性測定方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、被測定物を含む検体を収容するための凹部（２０）を少なくとも１つ備えるデバイス本体（２１）と、主面に垂直な方向に貫通した複数の空隙部（１０）を有する空隙配置構造体（１）と、を備える測定用デバイスであって、前記空隙配置構造体（１）の一部または全部が前記凹部（２０）の内部に位置するように、前記空隙配置構造体（１）が固定されることを特徴とする、測定用デバイスである。

Description

本発明は、測定用デバイス、および、それを用いた被測定物の特性測定方法に関する。
従来から、物質の特性を分析するために、空隙配置構造体に被測定物を保持して、その被測定物が保持された空隙配置構造体に電磁波を照射し、その透過率スペクトルを解析して被測定物の特性を測定する方法が用いられている。具体的には、例えば、被測定物であるタンパク質などが付着した金属メッシュフィルタに、テラヘルツ波を照射して透過率スペクトルを解析する手法が挙げられる。
一方、微量の被測定物を高感度に測定する方法として、テラヘルツ波等の電磁波を金属メッシュ等の空隙配置構造体に照射する測定方法が知られている。例えば、特許文献１（特開２００７−０１０３６６号公報）には、空隙部を有する空隙配置構造体（例えば金属メッシュ）と、空隙配置構造体に密着させた基材に被測定物を保持し、被測定物が保持された空隙配置構造体に向かって電磁波を照射し、空隙配置構造体を透過した電磁波を検出することによって、被測定物の存在による周波数特性の変化に基づいて被測定物の特性を測定する方法が開示されている。
しかし、このような空隙配置構造体を用いる測定方法においては、空隙配置構造体への検体の滴下、乾燥、洗浄等の前処理が必要である。医療機関での血液検査等を行う場合には、そのような処理を行う手間を要しない測定方法が望ましい。
また、特許文献２（特開２００７−１６３１７０号公報）には、検体が被測定物（溶質）を含む液体である場合について、被測定物を含む液体および空隙配置構造体が同じ容器内に収容し、両者が収容された容器に電磁波を照射して、被測定物の特性を測定する方法が開示されている。
しかし、特許文献２に記載される方法では、液体および空隙配置構造体を収容するための容器の容量が一般に大きいため、多量の検体（液体）が必要であるという問題があった。
また、特許文献２において、プローブである電磁波は、空隙配置構造体だけでなく、被測定物を含む液体と容器の２つの物体を透過する必要があった。一般に、液体や容器は電磁波を反射したり吸収したりする為、透過電磁波の信号が弱くなったり、得られたデータの解析が複雑になったりするなどの問題があった。
さらに、特許文献１や特許文献２に開示されるような方法においては、測定回数や被測定物の種類が多い場合、測定毎に新たな空隙配置構造体を準備し、被測定物を付着させたり前処理したりする作業が必要であった。
また、測定に関わる誤差要因として、空隙配置構造体の寸法ばらつき等が考えられる。このような誤差要因は、被測定物の量が少なく、周波数特性の変化が僅かである場合に、特に大きな影響を与えることとなる。尚、空隙配置構造体の寸法ばらつきは、同一の空隙配置構造体内、空隙配置構造体の個体間、空隙配置構造体の製造ロット間の順で大きくなる。
特開２００７−０１０３６６号公報 特開２００７−１６３１７０号公報
本発明は、上記従来技術における課題を解決するためになされたものであり、多量の検体（被測定物を含む液体）を必要とせずに、少量の検体で被測定物の特性を測定することのできる高感度な測定用デバイス、および、それを用いた被測定物の特性測定方法を提供することを目的とする。
本発明は、被測定物を含む検体を収容するための凹部を少なくとも１つ備えるデバイス本体と、主面に垂直な方向に貫通した複数の空隙部を有する空隙配置構造体と、を備える測定用デバイスであって、
前記空隙配置構造体の一部または全部が前記凹部の内部に位置するように、前記空隙配置構造体が固定されることを特徴とする、測定用デバイスである。
前記検体は液体であることが好ましい。また、前記空隙配置構造体が前記デバイス本体から脱着可能であることが好ましい。
前記デバイス本体はアレイ化された複数の前記凹部を備えることが好ましい。この場合、複数の前記凹部の各々の内部に配置される複数の有効領域を含む１つの前記空隙配置構造体を備え、前記空隙配置構造体は、複数の前記凹部の各々の内部に複数の前記有効領域の各々が位置するように、前記デバイス本体に固定されていることが好ましい。
前記デバイス本体は第１部材と第２部材とからなり、前記空隙配置構造体が前記第１部材と前記第２部材との間に挟持されることが好ましい。この場合、前記空隙配置構造体は、前記空隙配置構造体を保持するための枠部材を備え、前記枠部材と、前記第１部材および前記第２部材とが嵌合することにより、前記空隙配置構造体が前記第１部材と前記第２部材との間に挟持されることが好ましい。また、前記デバイス本体の材料が磁性体を含むことが好ましい。
前記測定用デバイスは、前記測定用デバイスに電磁波を照射して、前記空隙配置構造体で前方散乱または後方散乱した電磁波の周波数特性を検出することにより、前記検体に含まれる被測定物の特性を測定するために用いられることが好ましい。
また、本発明は、前記測定用デバイスを用いた被測定物の特性測定方法であって、
前記被測定物を含む検体を前記凹部の内部に収容する第１ステップと、
前記空隙配置構造体を前記デバイス本体から取り外す第２ステップと、
前記空隙配置構造体に、電磁波を照射して、前記空隙配置構造体で前方散乱または後方散乱した電磁波の周波数特性を検出することにより、前記検体に含まれる被測定物の特性を測定する第３ステップと、
を備える被測定物の特性測定方法にも関する。
本発明の測定用デバイスにおいては、被測定物を含む検体を収容するための凹部の容量を小さくすることができるため、多量の検体（被測定物を含む液体）を必要とせずに、少量の検体で被測定物の特性を測定することのできる高感度な測定を実現することができる。
また、本発明の測定用デバイスにおいて空隙配置構造体が脱着可能である場合、空隙配置構造体を検体や容器と分離した状態で測定を行うことができるため、検体や容器の影響を受けずに高感度な測定を実現することができる。
また、本発明の測定用デバイスがアレイ化された複数の凹部を備える場合、測定回数や被測定物の種類が多い場合であっても、同時作業が可能であるため、作業時間を短縮でき、測定のスループットを向上させることができる。また、被測定物の種類毎に容器内を洗浄するといった工程が不要になり、バイオハザードの危険性も低減される。
また、本発明の測定デバイスを、共通の１つの空隙配置構造体の各部分が複数の凹部の内部に配置された構造とすることにより、空隙配置構造体の製造ロット間および個体間の寸法ばらつきに起因する測定誤差を低減することができ、高感度な測定を実現することができる。
本発明の測定方法の概要を説明するための模式図である。 本発明に用いる空隙配置構造体の一例の正面図である。 実施形態１の測定用デバイスの一構成を示す模式図である。 実施形態１の測定用デバイスの別の構成を示す模式図である。 実施形態２の測定用デバイスを示す斜視図である。 実施形態２の測定用デバイスの製造方法、または、空隙配置構造体の脱着方法に関する説明図である。 実施形態２の測定用デバイスの製造方法、または、空隙配置構造体の脱着方法に関する別の説明図である。 実施形態２の測定用デバイスの製造方法、または、空隙配置構造体の脱着方法に関するさらに別の説明図である。
まず、本発明の測定方法の一例の概略を図１を用いて説明する。図１は、本発明の測定方法に用いられる測定装置の全体構造を模式的に示す図である。この測定装置は、レーザ７（例えば、短光パルスレーザ）から照射されるレーザ光を半導体材料に照射することで発生する電磁波（例えば、２０ＧＨｚ〜１２０ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波）パルスを利用するものである。
図１の構成において、レーザ７から出射したレーザ光を、ハーフミラー７０で２つの経路に分岐する。一方は、電磁波発生側の光伝導素子７７に照射され、もう一方は、複数のミラー７１（同様の機能のものは付番を省略）を用いることで、時間遅延ステージ７６を経て受信側の光伝導素子７８に照射される。光伝導素子７７、７８としては、ＬＴ−ＧａＡｓ（低温成長ＧａＡｓ）にギャップ部をもつダイポールアンテナを形成した一般的なものを用いることができる。また、レーザ７としては、ファイバー型レーザやチタンサファイアなどの固体を用いたレーザなどを使用できる。さらに、電磁波の発生、検出には、半導体表面をアンテナなしで用いたり、ＺｎＴｅ結晶の様な電気光学結晶を用いたりしてもよい。ここで、発生側となる光伝導素子７７のギャップ部には、電源８０により適切なバイアス電圧が印加されている。
発生した電磁波は放物面ミラー７２で平行ビームにされ、放物面ミラー７３によって、空隙配置構造体１に照射される。ここで、空隙配置構造体１は、後述する測定用デバイス（マイクロプレート）の凹部の内部に位置した状態のままであってもよく、測定用デバイス（マイクロプレート）から取り外されたものであってもよい。
空隙配置構造体１を透過した電磁波は、放物面ミラー７４，７５によって光伝導素子７８で受信される。光伝導素子７８で受信された電磁波信号は、アンプ８４で増幅されたのちロックインアンプ８２を通じて取得される。そして、算出手段を含むＰＣ（パーソナルコンピュータ）８３でフーリエ変換などの信号処理をされた後に、平板状の空隙配置構造体１の透過率スペクトルなどが算出される。ロックインアンプ８２で取得するために、発振器８１の信号で発生側の光伝導素子７７のギャップに印加する電源８０からのバイアス電圧を変調（振幅５Ｖ乃至３０Ｖ）している。これにより同期検波を行うことでＳ／Ｎ比を向上させることができる。
以上に説明した測定方法は、一般にテラヘルツ時間領域分光法（ＴＨｚ−ＴＤＳ）と呼ばれる方法である。ＴＨｚ−ＴＤＳの他に、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）を用いても良い。
図１では、電磁波の透過率を測定する場合を示しているが、本発明においては、電磁波の反射率を測定してもよい。好ましくは、０次方向の透過における透過率や、０次方向の反射における反射率が測定される。
なお、一般的に、回折格子の格子間隔をｓ、入射角をｉ、回折角をθ、波長をλとしたとき、回折格子によって回折されたスペクトルは、
ｓ（ｓｉｎ ｉ −ｓｉｎ θ）＝ｎλ …（１）
と表すことができる。上記「０次方向」の０次とは、上記式（１）のｎが０の場合を指す。ｓおよびλは０となり得ないため、ｎ＝０が成立するのは、ｓｉｎ ｉ −ｓｉｎ θ＝０の場合のみである。従って、上記「０次方向」とは、入射角と回折角が等しいとき、つまり電磁波の進行方向が変わらないような方向を意味する。
本発明の測定方法で用いられる電磁波は、好ましくは波長λが０．３μｍ〜１５ｍｍ（周波数：２０ＧＨｚ〜１ＰＨｚ）の電磁波（テラヘルツ波）である。より高感度な測定を行うためには、空隙配置構造体に照射する電磁波の波長λを短くすることが好ましく、波長λを３００μｍ以下（周波数：１ＴＨｚ以上）とすることが好ましい。
具体的な電磁波としては、例えば、短光パルスレーザを光源として、ＺｎＴｅ等の電気光学結晶の光整流効果により発生するテラヘルツ波が挙げられる。また、例えば、短光パルスレーザを光源として、光伝導アンテナに自由電子を励起し、光伝導アンテナに印加した電圧によって瞬時に電流が発生することによって生じるテラヘルツ波が挙げられる。また、例えば、高圧水銀ランプや高温セラミックから発せられるテラヘルツ波が挙げられる。また、具体的な電磁波としては、例えば、半導体レーザやフォトダイオードから出射する可視光が挙げられる。
また、本発明の測定方法において空隙配置構造体に照射される電磁波は、直線偏光の電磁波であることが好ましい。直線偏光の電磁波は、無偏光、円偏光などの光源から出射された電磁波が（直線）偏光子を通過した後の直線偏光の電磁波であってもよく、偏光光源から出射された直線偏光の電磁波であってもよい。直線偏光子としては、ワイヤーグリッドなどを用いることができる。
本発明において、「被測定物の特性測定」とは、被測定物となる化合物の定量や各種の定性などを行うことであり、例えば、溶液中等の微量の被測定物の含有量を測定する場合や、被測定物の同定を行う場合が挙げられる。具体的には、例えば、被測定物の溶解した溶液に空隙配置構造体を浸漬し、被測定物を空隙配置構造体の表面に付着させた後に溶媒や余分な被測定物を洗浄し、空隙配置構造体を乾燥してから、後述のような測定装置を用いて被測定物の特性を測定する方法が挙げられる。
本発明において、被測定物の量を求める場合は、あらかじめ様々な量の被測定物を測定して得られた周波数特性を基に作成した検量線と比較することにより、被測定物の量を算出することが好ましい。
＜測定用デバイス＞
次に、本発明の測定用デバイスについて詳細に説明する。本発明の測定用デバイスは、デバイス本体と空隙配置構造体とを備えており、空隙配置構造体の一部または全部が凹部の内部に位置するように、空隙配置構造体が固定されることを特徴とする。
（デバイス本体）
デバイス本体は、被測定物を含む検体を収容するための凹部を少なくとも１つ備える部材である。なお、検体は液体であることが好ましい。
前記デバイス本体は、１つの凹部のみを備えた容器状の部材であってもよいが、アレイ化された複数の凹部を備えることが好ましい。このようなアレイ化された複数の凹部を備えるデバイス本体は、通常、マイクロプレートと呼ばれている。マイクロプレートは、従来から生化学的分析や臨床検査などで、血液等の検体中の被測定物を測定するために用いられてきた複数のウェル（凹部）が形成されたプレートである。本発明の測定デバイスは、空隙配置構造体の一部または全部が、マイクロプレートのウェルの内部に位置するように、前記空隙配置構造体が固定されていることを特徴とする。多数のウェルを有するマイクロプレートを用いれば、同条件下で多数のデータを得ることができ、作業の省力化が図られ、多数の試料・情報を一度に処理することのできるハイ・スループット化が実現される。
この場合、ウェルの容量は、通常、数マイクロリットルから数ミリリットル程度であり、検体（被測定物を含む液体など）の少量化が可能である。また、マイクロプレートは、通常、使い捨てであるため、従来のように容器内を洗浄化するなどの工程が不要になる。
この場合、本発明の測定用デバイスは、複数のウェル（凹部）の各々の内部に配置される複数の有効領域を含む１つの空隙配置構造体を備え、空隙配置構造体は、デバイス本体の複数の凹部の各々の内部に複数の有効領域の各々が位置するように、デバイス本体に固定されていることが好ましい。これにより、空隙配置構造体の寸法ばらつきによる測定誤差が低減され、高感度測定を実現できる。
本発明の測定用デバイスは、デバイス本体と空隙配置構造体との相対位置を固定するための固定手段を備えていることが好ましい。さらに、かかる固定手段は、空隙配置構造体をデバイス本体に脱着可能な状態で固定できる手段であることが好ましい。これにより、空隙配置構造体を検体や容器と分離した状態で測定を行うことができるため、検体や容器の影響を受けずに高感度な測定を実現することができる。また、空隙配置構造体がデバイス本体から脱着可能である場合、空隙配置構造体を構成する金属（特に貴金属）を再利用するための回収を容易に行うことができる。
本発明の測定用デバイスは、測定用デバイスに電磁波を照射して、空隙配置構造体で前方散乱または後方散乱した電磁波の周波数特性を検出することにより、検体に含まれる被測定物の特性を測定するために用いられることが好ましい。
デバイス本体の材質としては、例えば、ポリエチレン・ポリプロピレン・ポリスチレン、アクリル樹脂などの樹脂、ガラス、セラミックス、半導体が挙げられる。使用する電磁波に対して反射率が小さく、吸収が小さい材料が好ましい。ウェルの形状としては、例えば、底が平らなもの、丸いもののほか、細長いマイクロチューブを多数組み合わせた形式のもの（ディープウェルプレート）などが挙げられる。これらは測定目的に応じて適宜使い分けることができる。
（空隙配置構造体）
本発明の測定用デバイスを構成する空隙配置構造体は、主面に垂直な方向に貫通した複数の空隙部を有する空隙配置構造体である。全体の形状は、通常、平板状またはフィルム状である。
本発明で用いられる空隙配置構造体は、主面に垂直な方向に貫通した複数の空隙部が上記主面上の少なくとも一方向に周期的に配置された構造体である。例えば、複数の空隙部が空隙配置構造体の主面方向に行列状に配置された構造体が挙げられる。ただし、空隙配置構造体の全体にわたって空隙部が周期的に配置されている必要はなく、少なくとも一部において空隙部が周期的に配置されていればよい。
空隙配置構造体は、好ましくは準周期構造体や周期構造体である。準周期構造体とは、並進対称性は持たないが配列には秩序性が保たれている構造体のことである。準周期構造体としては、例えば、１次元準周期構造体としてフィボナッチ構造、２次元準周期構造体としてペンローズ構造が挙げられる。周期構造体とは、並進対称性に代表される様な空間対称性を持つ構造体のことであり、その対称の次元に応じて１次元周期構造体、２次元周期構造体、３次元周期構造体に分類される。１次元周期構造体は、例えば、ワイヤーグリッド構造、１次元回折格子などが挙げられる。２次元周期構造体は、例えば、メッシュフィルタ、２次元回折格子などが挙げられる。これらの周期構造体のうちでも、２次元周期構造体が好適に用いられ、より好ましくは空隙部が縦方向および横方向に規則的に配列（方形配列）された２次元周期構造体が用いられる。
空隙部が方形配列された２次元周期構造体としては、例えば、図２に示すようなマトリックス状に一定の間隔で空隙部１０が配置された板状構造体（格子状構造体）が挙げられる。図２に示す空隙配置構造体１は、その主面側からみて正方形の空隙部１０が、該正方形の各辺と平行な２つの配列方向（図２中の縦方向と横方向）に等しい間隔で設けられた板状構造体である。空隙部はこのような形状に限定されず、例えば長方形や円や楕円などでもよい。また、このような対称性を有する形状に限定されず、空隙部の一部に突起部や切欠部を有する形状などであってもよい。また、空隙部の配列が方形配列である場合、２つの配列方向の間隔は等しくなくてもよく、例えば長方形配列でもよい。
また、空隙配置構造体の厚み（ｔ）は、測定に用いる電磁波の波長λの数分の１以下であることが好ましい。例えば、照射する電磁波の波長λが３００μｍである場合、ｔは１５０μｍ以下であることが好ましい。構造体の厚みがこの範囲よりも大きくなると、透過または反射する電磁波の強度が弱くなって信号を検出することが難しくなる場合がある。
また、空隙配置構造体の空隙部のサイズ（例えば、図２に示されるｄ）は、測定に用いる電磁波の波長λの１０分の１以上、１０倍以下であることが好ましい。空隙部のサイズがこの範囲以外になると、透過する電磁波の強度が弱くなって信号を検出することが難しくなる場合がある。
また、空隙部の格子間隔（ピッチ）（例えば、図２に示されるｓ）は、測定に用いる電磁波の波長の１０分の１以上、１０倍以下であることが好ましい。空隙部の格子間隔がこの範囲外になると、透過が生じにくくなる場合がある。
ただし、空隙配置構造体や空隙部の形状や寸法は、測定方法や、空隙配置構造体の材質特性、使用する電磁波の周波数等に応じて適宜設計されるものであり、その範囲を一般化することは難しく、上記の範囲に限定されるものではない。
空隙配置構造体は、金属からなることが好ましい。金属としては、ヒドロキシ基、チオール基、カルボキシル基などの官能基を有する化合物の官能基と結合することのできる金属や、ヒドロキシ基、アミノ基などの官能基を表面にコーティングできる金属、ならびに、これらの金属の合金を挙げることができる。具体的には、金、銀、銅、鉄、ニッケル、チタン、クロム、シリコン、ゲルマニウムなどが挙げられ、好ましくは金、銀、銅、ニッケル、チタン、クロムであり、さらに好ましくはニッケル、金である。
金、ニッケルを用いた場合、特に被測定物がチオール基（−ＳＨ基）を有する場合に該チオール基を空隙配置構造体の表面に結合させることができるため有利である。また、ニッケルを用いた場合、特に被測定物がヒドロキシ基（−ＯＨ）やカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を有する場合に該官能基を空隙配置構造体の表面に結合させることができるため有利である。
かかる空隙配置構造体は、種々公知の方法で作製することができるが、板状またはフィルム状の支持基材の表面に、パターン形成により形成することが好ましい。パターン形成は、通常の半導体上電極作製工程（例えば、レジスト塗布、パターン印刷、レジストパターン形成、金属蒸着、レジスト除去）などにより行うことができる。
＜被測定物の特性測定方法＞
本発明に係る被測定物の特性測定方法は、以下の第１ステップ、第２ステップおよび第３ステップを備えており、当該測定方法においては上述の測定用デバイスが用いられる。
（第１ステップ）
このステップでは、被測定物を含む検体が測定デバイスの凹部の内部に収容される。この測定デバイスの凹部に収容された検体中の被測定物は、通常、空隙配置構造体（測定デバイスの凹部の内部に位置する有効領域）に保持される。
空隙配置構造体に被測定物を保持する方法としては、種々公知の方法を使用することができ、例えば、空隙配置構造体に直接付着させてもよく、支持膜等を介して付着させてもよい。測定感度を向上させ、測定のばらつきを抑えることにより再現性の高い測定を行う観点からは、空隙配置構造体の表面に直接被測定物を付着させることが好ましい。
空隙配置構造体に被測定物を直接付着させる場合としては、空隙配置構造体の表面と被測定物との間で直接的に化学結合等が形成される場合だけでなく、予め表面にホスト分子が結合された空隙配置構造体に対して、該ホスト分子に被測定物が結合されるような場合も含まれる。化学結合としては、共有結合（例えば、金属−チオール基間の共有結合など）、ファンデルワールス結合、イオン結合、金属結合、水素結合などが挙げられ、好ましくは共有結合である。また、ホスト分子とは、被測定物を特異的に結合させることのできる分子などであり、ホスト分子と被測定物の組み合わせとしては、例えば、抗原と抗体、糖鎖とタンパク質、脂質とタンパク質、低分子化合物（リガンド）とタンパク質、タンパク質とタンパク質、一本鎖ＤＮＡと一本鎖ＤＮＡなどが挙げられる。
（第２ステップ）
このステップでは、空隙配置構造体がデバイス本体から取り外される。空隙配置構造体をデバイス本体から取り外す前には、通常、空隙配置構造体をデバイス本体に固定するため固定手段を解除する必要がある。ただし、第１部材および第２部材から構成されるデバイス本体と空隙配置構造体とが磁力により固着されている場合などにおいては、固定された状態のままで、デバイス本体から空隙配置構造体を手作業で容易に分離することができる。
（第３ステップ）
このステップでは、第２ステップで取り外された空隙配置構造体に、電磁波を照射して、空隙配置構造体で前方散乱または後方散乱した電磁波の周波数特性を検出することにより、検体に含まれる被測定物の特性が測定される。
本発明の測定方法においては、上述の空隙配置構造体において散乱した電磁波の周波数特性に関する少なくとも１つのパラメータに基づいて、被測定物の特性が測定される。例えば、空隙配置構造体において前方散乱（透過）した電磁波の周波数特性に生じたディップ波形や、後方散乱（反射）した電磁波の周波数特性に生じたピーク波形などが、被測定物の存在により変化することに基づいて被測定物の特性を測定することができる。
ここで、ディップ波形とは、照射した電磁波に対する検出した電磁波の比率（例えば、電磁波の透過率）が相対的に大きくなる周波数範囲において、平板状の周期的構造体の周波数特性（例えば、透過率スペクトル）に部分的に見られる谷型（下に凸）の部分の波形である。また、ピーク波形とは、照射した電磁波に対する検出した電磁波の比率（例えば、電磁波の反射率）が相対的に小さくなる周波数範囲において、平板状の周期的構造体の周波数特性（例えば、反射率スペクトル）に部分的に見られる山型（上に凸）の波形である。
以下、具体的な実施形態を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜実施形態１＞
図３は、本実施形態の測定用デバイスの一構成を示す模式図である。図３に示されるように、本実施形態の測定用デバイス２においては、空隙配置構造体１（または、その一部）が、凹部（ウェル）２０内に配置されている。
空隙配置構造体１は、凹部２０を構成するデバイス本体２１から脱着可能であることが好ましい。空隙配置構造体を検体や容器と分離した状態で測定を行うことができるため、検体や容器の影響を受けずに高感度な測定を実現することができる。
なお、デバイス本体（容器）２１の材質は、使用する電磁波に対して吸収が小さいことが望ましい。また、デバイス本体（容器）２１の材質は、使用する電磁波に対して反射率が小さいことが望ましい。これにより、デバイス本体による測定への影響が低減され、高感度な測定が可能となる。
図３では、空隙配置構造体１が凹部２０の中間位置に配置されているが、空隙配置構造体１は、図４に示すように、凹部２０の底部に配置されていてもよい。
被測定物の特性を測定する際は、まず、被測定物を含んだ液体を容器２の凹部２０内に投入し、静置や撹拌などの適当な処理を行うことにより、被測定物を空隙配置構造体１に付着させる。次に、測定用デバイス２から空隙配置構造体１を取り外した後に、空隙配置構造体１に電磁波を照射し、電磁波の透過特性等から被測定物の特性測定が行われる。このように、空隙配置構造体１を検体や容器と分離することで、高感度測定を実現できる。
尚、空隙配置構造体１に電磁波を照射して測定を行う前に、空隙配置構造体１に付着した余分な溶質を排除することが望ましい。また、空隙配置構造体１に付着した被測定物以外の付着物を洗浄するための洗浄工程が必要な場合でも、空隙配置構造体１を取り外した後に洗浄工程を実施すれば、容器内を洗浄する場合と比べて、洗浄液の分注などの手間が省かれて簡便に洗浄を行うことが可能である。
＜実施形態２＞
図５は、本実施形態の測定用デバイスを示す斜視図である。図５に示されるように、本実施形態において、被測定物を含む液体を収容する凹部２０を構成するデバイス本体２１は、アレイ化された複数の凹部２０を備えている。これにより、多数の試料・情報を一度に処理することのできるハイ・スループットな測定が可能となる。
また、図５において、空隙配置構造体１は、凹部（ウェル）２０の底部側を構成する第１部材（ウェル底部部品）２１１と、ウェル２０の上部側を構成する第２部材（ウェル上部部品）２１２との間に挟持され、ウェル２０の内部に空隙配置構造体１の有効領域が位置するように配置されている。空隙配置構造体１は、図３に示すように個々のウェル２０の底部から離れていても良いし、図４に示すように個々のウェル２０の底部と接していても良いが、個々のウェル２０の底部から離れていることが好ましい。さらに、空隙配置構造体１と個々のウェル２０の底部との距離は、空隙配置構造体１で電磁界が増強される範囲の空隙配置構造体１の主面からの距離と同程度以上であることが好ましい。空隙配置構造体１で増強されている電磁界領域にウェル２０の底部が含まれなくなり、測定感度が向上するからである。
本実施形態では、個々のウェル２０内に位置する空隙配置構造体１の有効領域の各々は、同一個体の空隙配置構造体１の一部である為、各有効領域の寸法ばらつきは、空隙配置構造体の個体間や製造ロット間の寸法ばらつきより小さい。このため、寸法ばらつきによる測定誤差が低減され、高感度測定を実現できる。
（測定用デバイスの製造方法、空隙配置構造体の脱着方法）
図６、図７、図８は、本実施形態の測定用デバイスの製造方法、または、空隙配置構造体の脱着方法に関する説明図である。
図６は、空隙配置構造体１を、第１部材（ウェル底部部品）２１１と第２部材（ウェル上部部品）２１２とで挟んで構成した測定用デバイス（マイクロプレート）の分解図である。
第１部材（ウェル底部部品）２１１と第２部材（ウェル上部部品）２１２は、磁性体材料を含むものであることが好ましい。この場合、金属材料を含む空隙配置構造体１を容易に固着させることができ、かつ、空隙配置構造体１をマイクロプレート本体（第１部材２１１および第２部材２１２）から脱着可能であるからである。測定に際して空隙配置構造体１を被測定物を含む液体（検体）や容器（デバイス本体）と分離することにより、検体や容器の影響を受けずに、高感度な測定やアレイ走査測定を実現できる。
図７では、空隙配置構造体１の脱着を容易にすることを目的として、空隙配置構造体１に枠部材（支持材）１２が設けられている。そして、枠部材１２の両面に設けられた雄型部材（突起部）３１（図７では、片面のみを図示している）と、第１部材２１１および第２部材２１２の空隙配置構造体１側に設けられた雌型部材（凹部）３２（図７では、第１部材２１１に設けられた雌型部材のみを図示している）とが嵌合することにより、空隙配置構造体１が第１部材２１１と第２部材２１２の間の所定位置に配置されるように固定される。なお、このように固定手段として嵌合手段を有する場合でも、第１部材２１１と第２部材２１２を磁性体材料を含むものとしてもよい。
図８では、ウェル間の液浸透（漏れ）を防ぐことを目的として、第１部材２１１および第２部材２１２の空隙配置構造体１側のウェル周囲にゴム製のリング４が設けられている（図８では、第１部材２１１に設けられたリング４のみを図示している）。このようなウェル構造およびリング４を備えた構造により、ウェル間のコンタミネーションを防止することができる。
本実施形態の測定用デバイス（マイクロプレート）を利用した測定に用いられる機器としては、マイクロプレートを用いて吸光・蛍光・発光を検出・測定するためのマイクロプレートリーダー（Microplate reader）が特に重要であり、これによって微量かつ多数の試料の測定を同時に行うことができる。そのほかマイクロプレート用の遠心機や、試料の出し入れ・洗浄などを自動的に行う装置も用いられている。
１ 空隙配置構造体、１０ 空隙部、１２ 枠部材、２ 測定用デバイス（マイクロプレート）、２０ 凹部、２１ デバイス本体（マイクロプレート本体）、２１１ 第１部材、２１２ 第２部材、３１ 突起部（雄型部材）、３２ 凹部（雌型部材）、４ リング、７ レーザ、７０ ハーフミラー、７１ ミラー、７２，７３，７４，７５ 放物面ミラー、７６ 時間遅延ステージ、７７，７８ 光電導素子、８０ 電源、８１ 発振器、８２ ロックインアンプ、８３ ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、８４ アンプ。

Claims (10)

  1. 被測定物を含む検体を収容するための凹部（２０）を少なくとも１つ備えるデバイス本体（２１）と、主面に垂直な方向に貫通した複数の空隙部（１０）を有する空隙配置構造体（１）と、を備える測定用デバイスであって、
    前記空隙配置構造体（１）の一部または全部が前記凹部（２０）の内部に位置するように、前記空隙配置構造体（１）が固定されることを特徴とする、測定用デバイス。
  2. 前記検体は液体である、請求項１に記載の測定用デバイス。
  3. 前記空隙配置構造体（１）が前記デバイス本体（２１）から脱着可能である、請求項１に記載の測定用デバイス。
  4. 前記デバイス本体（２１）はアレイ化された複数の前記凹部（２０）を備える、請求項１に記載の測定用デバイス。
  5. 複数の前記凹部（２０）の各々の内部に配置される複数の有効領域を含む１つの前記空隙配置構造体（１）を備え、
    前記空隙配置構造体（１）は、複数の前記凹部（２０）の各々の内部に複数の前記有効領域の各々が位置するように、前記デバイス本体（２１）に固定されている、請求項４に記載の測定用デバイス。
  6. 前記デバイス本体（２１）は第１部材（２１１）と第２部材（２１２）とからなり、
    前記空隙配置構造体（１）が前記第１部材（２１１）と前記第２部材（２１２）との間に挟持される、請求項１に記載の測定用デバイス。
  7. 前記空隙配置構造体（１）は、前記空隙配置構造体（１）を保持するための枠部材を備え、
    前記枠部材と、前記第１部材（２１１）および前記第２部材（２１２）とが嵌合することにより、前記空隙配置構造体（１）が前記第１部材（２１１）と前記第２部材（２１２）との間に挟持される、請求項６に記載の測定用デバイス。
  8. 前記デバイス本体（２１）の材料が磁性体を含む、請求項６に記載の測定用デバイス。
  9. 前記測定用デバイスに電磁波を照射して、前記空隙配置構造体（１）で前方散乱または後方散乱した電磁波の周波数特性を検出することにより、前記検体に含まれる被測定物の特性を測定するために用いられる、請求項１に記載の測定用デバイス。
  10. 請求項３に記載の測定用デバイスを用いた被測定物の特性測定方法であって、
    前記被測定物を含む検体を前記凹部（２０）の内部に収容する第１ステップと、
    前記空隙配置構造体（１）を前記デバイス本体（２１）から取り外す第２ステップと、
    前記空隙配置構造体（１）に、電磁波を照射して、前記空隙配置構造体（１）で前方散乱または後方散乱した電磁波の周波数特性を検出することにより、前記検体に含まれる被測定物の特性を測定する第３ステップと、
    を備える被測定物の特性測定方法。
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