WO2013035371A1 - 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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gap
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近藤　孝志
誠治 神波
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a measuring device and a method for measuring characteristics of an object to be measured using the device.
  • an object to be measured is held in a void arrangement structure, an electromagnetic wave is irradiated to the void arrangement structure in which the measurement object is held, and the transmittance spectrum is analyzed.
  • a method for measuring the characteristics of an object to be measured is used. Specifically, for example, there is a method of analyzing a transmittance spectrum by irradiating a terahertz wave to a metal mesh filter to which a protein to be measured is attached.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-010366
  • a measurement object is held on a gap arrangement structure (for example, a metal mesh) having a gap portion and a base material closely attached to the gap arrangement structure,
  • a gap arrangement structure for example, a metal mesh
  • a method for measuring properties is disclosed.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-163170 discloses that when a specimen is a liquid containing an object to be measured (solute), the liquid containing the object to be measured and the void arrangement structure are contained in the same container. And the method of irradiating the electromagnetic wave to the container in which both were accommodated and measuring the characteristic of a to-be-measured object is disclosed.
  • Patent Document 2 has a problem that a large amount of specimen (liquid) is required because the capacity of the container for containing the liquid and the void arrangement structure is generally large.
  • the electromagnetic wave as a probe has to be transmitted not only through the gap arrangement structure but also through the two objects, that is, the liquid containing the object to be measured and the container.
  • the liquid containing the object to be measured and the container since liquids and containers reflect and absorb electromagnetic waves, there are problems such as a weak transmitted electromagnetic wave signal and complicated analysis of obtained data.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 when the number of measurements and the types of objects to be measured are large, a new gap arrangement structure is prepared for each measurement, and the objects to be measured are attached. It was necessary to perform pre-processing.
  • dimensional variation of the gap arrangement structure can be considered.
  • Such an error factor has a particularly large influence when the amount of the object to be measured is small and the change in frequency characteristics is slight. Note that the dimensional variation of the gap arrangement structure increases in the order of the same gap arrangement structure, the individual void arrangement structures, and the production lots of the gap arrangement structures.
  • An object of the present invention is to provide a high-sensitivity measurement device that can perform measurement and a method for measuring characteristics of an object to be measured using the device.
  • the present invention is a measurement device comprising: a device main body having at least one recess for accommodating a specimen including an object to be measured; and a void arrangement structure having a plurality of voids penetrating in a direction perpendicular to the main surface.
  • a device The measurement device is characterized in that the gap arrangement structure is fixed so that a part or all of the gap arrangement structure is located inside the recess.
  • the specimen is preferably a liquid. Moreover, it is preferable that the said space
  • the device body includes a plurality of the concave portions arranged in an array.
  • the gap arrangement structure including one effective area disposed inside each of the plurality of recesses is provided, and the gap arrangement structure includes a plurality of the insides of the plurality of recesses. It is preferable to be fixed to the device main body so that each of the effective areas is located.
  • the device body includes a first member and a second member, and the gap arrangement structure is sandwiched between the first member and the second member.
  • the gap arrangement structure includes a frame member for holding the gap arrangement structure, and the gap arrangement is performed by fitting the frame member with the first member and the second member. It is preferable that the structure is sandwiched between the first member and the second member.
  • the material of the said device main body contains a magnetic body.
  • the measurement device irradiates the measurement device with electromagnetic waves, and detects the frequency characteristics of the electromagnetic waves forward scattered or back scattered by the gap arrangement structure, thereby determining the characteristics of the object to be measured included in the specimen. It is preferably used for measuring.
  • the present invention is a method for measuring characteristics of an object to be measured using the measuring device, A first step of accommodating a specimen containing the object to be measured in the recess; A second step of removing the void arrangement structure from the device body; Irradiating the gap arrangement structure with an electromagnetic wave, and detecting the frequency characteristic of the electromagnetic wave forward scattered or back scattered by the gap arrangement structure, thereby measuring the characteristic of the object to be measured included in the specimen. Steps, It also relates to a method for measuring characteristics of an object to be measured.
  • the volume of the recess for accommodating the specimen containing the object to be measured can be reduced, a small amount of specimen (liquid containing the object to be measured) is not required, and a small amount can be obtained. It is possible to realize a highly sensitive measurement that can measure the characteristics of the object to be measured with the specimen.
  • the measurement can be performed in a state where the void arrangement structure is separated from the specimen and the container, so that it is not affected by the specimen or the container. Highly sensitive measurement can be realized.
  • the measurement device of the present invention includes a plurality of concave portions arrayed, even if the number of times of measurement and the type of object to be measured are large, simultaneous work is possible, so the work time can be reduced, Measurement throughput can be improved. Further, a process of cleaning the inside of the container for each type of object to be measured is not required, and the risk of biohazard is reduced.
  • the measurement device of the present invention has a structure in which each part of one common gap arrangement structure is arranged inside a plurality of recesses, so that the dimensional variation between production lots and individuals of the gap arrangement structure The measurement error due to this can be reduced, and highly sensitive measurement can be realized.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating one configuration of a measurement device according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating another configuration of the measurement device according to the first embodiment.
  • 6 is a perspective view showing a measuring device according to Embodiment 2.
  • FIG. It is explanatory drawing regarding the manufacturing method of the measuring device of Embodiment 2, or the removal
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall structure of a measuring apparatus used in the measuring method of the present invention.
  • This measuring apparatus uses an electromagnetic wave (for example, a terahertz wave having a frequency of 20 GHz to 120 THz) generated by irradiating a semiconductor material with laser light emitted from a laser 7 (for example, a short light pulse laser). It is.
  • an electromagnetic wave for example, a terahertz wave having a frequency of 20 GHz to 120 THz
  • a laser 7 for example, a short light pulse laser
  • the laser light emitted from the laser 7 is branched into two paths by the half mirror 70.
  • One is irradiated to the photoconductive element 77 on the electromagnetic wave generation side, and the other is a plurality of mirrors 71 (numbering is omitted for the same function), so that the light on the reception side passes through the time delay stage 76.
  • the conductive element 78 is irradiated.
  • the photoconductive elements 77 and 78 a general element in which a dipole antenna having a gap portion is formed in LT-GaAs (low temperature growth GaAs) can be used.
  • a fiber type laser a laser using a solid such as titanium sapphire, or the like can be used.
  • the semiconductor surface may be used without an antenna, or an electro-optic crystal such as a ZnTe crystal may be used.
  • an appropriate bias voltage is applied by the power supply 80 to the gap portion of the photoconductive element 77 on the generation side.
  • the generated electromagnetic wave is made into a parallel beam by the parabolic mirror 72 and irradiated to the gap arrangement structure 1 by the parabolic mirror 73.
  • gap arrangement structure body 1 may remain in the state located in the recessed part of the measuring device (microplate) mentioned later, and was removed from the measuring device (microplate), Also good.
  • the electromagnetic wave transmitted through the gap arrangement structure 1 is received by the photoconductive element 78 by the parabolic mirrors 74 and 75.
  • the electromagnetic wave signal received by the photoconductive element 78 is amplified by the amplifier 84 and then acquired through the lock-in amplifier 82.
  • a signal processing such as Fourier transform is performed by a PC (personal computer) 83 including a calculating means
  • the transmittance spectrum of the flat gap arrangement structure 1 is calculated.
  • the bias voltage from the power supply 80 applied to the gap of the photoconductive element 77 on the generation side is modulated (amplitude 5V to 30V) by the signal of the oscillator 81.
  • the S / N ratio can be improved by performing synchronous detection.
  • THz-TDS terahertz time domain spectroscopy
  • FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy
  • FIG. 1 shows the case where the transmittance of electromagnetic waves is measured, but in the present invention, the reflectance of electromagnetic waves may be measured.
  • the transmittance in transmission in the zeroth direction and the reflectance in reflection in the zeroth direction are measured.
  • the grating interval of the diffraction grating is s
  • the incident angle is i
  • the diffraction angle is ⁇
  • the wavelength is ⁇
  • the electromagnetic wave used in the measurement method of the present invention is preferably an electromagnetic wave (terahertz wave) having a wavelength ⁇ of 0.3 ⁇ m to 15 mm (frequency: 20 GHz to 1 PHz).
  • ahertz wave having a wavelength ⁇ of 0.3 ⁇ m to 15 mm (frequency: 20 GHz to 1 PHz).
  • the electromagnetic wave examples include a terahertz wave generated by a light rectifying effect of an electro-optic crystal such as ZnTe using a short light pulse laser as a light source.
  • an electro-optic crystal such as ZnTe
  • a terahertz wave emitted from a high-pressure mercury lamp or a high-temperature ceramic can be used.
  • Specific examples of the electromagnetic wave include visible light emitted from a semiconductor laser or a photodiode.
  • the electromagnetic wave irradiated to the gap arrangement structure is a linearly polarized electromagnetic wave.
  • the linearly polarized electromagnetic wave may be a linearly polarized electromagnetic wave emitted from a non-polarized light or a circularly polarized light source after passing through a (linear) polarizer, or a linearly polarized electromagnetic wave emitted from a polarized light source. It may be. A wire grid etc. can be used as a linear polarizer.
  • “characteristic measurement of an object to be measured” refers to quantification of a compound to be an object to be measured and various qualities, for example, measuring the content of a minute amount of an object to be measured such as in a solution. And the case where the object to be measured is identified. Specifically, for example, the void-arranged structure is immersed in a solution in which the object to be measured is dissolved, and after the object to be measured is attached to the surface of the void-arranged structure, the solvent or excess object to be measured is washed, There is a method of measuring the characteristics of an object to be measured using a measuring device as described later after the arrangement structure is dried.
  • the amount of the object to be measured is determined by comparing with a calibration curve created based on frequency characteristics obtained by measuring various amounts of the object to be measured in advance. It is preferable to calculate.
  • the measurement device of the present invention includes a device main body and a gap arrangement structure, and the gap arrangement structure is fixed so that part or all of the gap arrangement structure is located inside the recess.
  • the device body is a member provided with at least one recess for accommodating a specimen including a measurement object.
  • the specimen is preferably a liquid.
  • the device body may be a container-like member having only one recess, but preferably has a plurality of arrayed recesses.
  • a device body including a plurality of arrayed recesses is generally called a microplate.
  • a microplate is a plate in which a plurality of wells (concave portions) that have been used for measuring an object to be measured in a specimen such as blood in biochemical analysis and clinical examination are formed.
  • the measurement device of the present invention is characterized in that the gap arrangement structure is fixed so that a part or all of the gap arrangement structure is located inside the well of the microplate.
  • the volume of the well is usually about several microliters to several milliliters, and it is possible to reduce the amount of the sample (liquid containing the object to be measured).
  • the microplate is usually disposable, there is no need for a conventional process such as cleaning the inside of the container.
  • the measuring device of the present invention includes one gap arrangement structure including a plurality of effective regions arranged inside each of the plurality of wells (recesses), and the gap arrangement structure includes a plurality of device main bodies. It is preferable to be fixed to the device body so that each of the plurality of effective regions is located inside each of the recesses. Thereby, the measurement error due to the dimensional variation of the gap arrangement structure is reduced, and high-sensitivity measurement can be realized.
  • the measuring device of the present invention preferably includes a fixing means for fixing the relative position between the device main body and the gap arrangement structure.
  • the fixing means is preferably a means that can fix the void-arranged structure to the device body in a detachable state.
  • the measuring device of the present invention measures the characteristics of the object to be measured contained in the specimen by irradiating the measuring device with electromagnetic waves and detecting the frequency characteristics of the electromagnetic waves forward scattered or back scattered by the gap arrangement structure. It is preferable to be used for this purpose.
  • Examples of the material of the device body include resins such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, and acrylic resin, glass, ceramics, and semiconductors. A material having a small reflectance and a small absorption with respect to the electromagnetic wave to be used is preferable.
  • Examples of the shape of the well include a flat bottom, a round shape, and a shape in which a large number of elongated microtubes are combined (deep well plate). These can be properly used according to the purpose of measurement.
  • gap arrangement structure which comprises the device for a measurement of this invention is a space
  • the overall shape is usually flat or film-like.
  • the void arrangement structure used in the present invention is a structure in which a plurality of voids penetrating in a direction perpendicular to the main surface are periodically arranged in at least one direction on the main surface.
  • a structure in which a plurality of gaps are arranged in a matrix in the main surface direction of the gap arrangement structure can be given.
  • the voids are periodically arranged over the entire void arrangement structure, and it is sufficient that the voids are periodically arranged at least in part.
  • the void arrangement structure is preferably a quasi-periodic structure or a periodic structure.
  • a quasi-periodic structure is a structure that does not have translational symmetry but is maintained in order. Examples of the quasi-periodic structure include a Fibonacci structure as a one-dimensional quasi-periodic structure and a Penrose structure as a two-dimensional quasi-periodic structure.
  • a periodic structure is a structure having spatial symmetry as represented by translational symmetry. One-dimensional periodic structure, two-dimensional periodic structure, and three-dimensional periodic structure according to the symmetry dimension. Classified into the body. Examples of the one-dimensional periodic structure include a wire grid structure and a one-dimensional diffraction grating.
  • Examples of the two-dimensional periodic structure include a mesh filter and a two-dimensional diffraction grating.
  • a two-dimensional periodic structure is preferably used, and more preferably a two-dimensional periodic structure in which voids are regularly arranged in a vertical direction and a horizontal direction (square arrangement). .
  • Examples of the two-dimensional periodic structure in which the voids are arranged in a square shape include a plate-like structure (lattice-like structure) in which the voids 10 are arranged at regular intervals in a matrix as shown in FIG. .
  • the square gap portions 10 are equally spaced in two arrangement directions (vertical direction and horizontal direction in FIG. 2) parallel to the sides of the square. It is the plate-shaped structure provided by.
  • the gap is not limited to such a shape, and may be, for example, a rectangle, a circle, or an ellipse. Moreover, it is not limited to the shape which has such a symmetry, The shape etc.
  • interval of two arrangement directions may not be equal, for example, a rectangular arrangement
  • the thickness (t) of the void-arranged structure is preferably a fraction of the wavelength ⁇ of the electromagnetic wave used for measurement.
  • t is preferably 150 ⁇ m or less.
  • the size of the void portion of the void arrangement structure (for example, d shown in FIG. 2) is preferably not less than 1/10 and not more than 10 times the wavelength ⁇ of the electromagnetic wave used for measurement. If the size of the gap is outside this range, the intensity of the transmitted electromagnetic wave may become weak and it may be difficult to detect a signal.
  • the lattice spacing (pitch) of the voids is preferably not less than 1/10 and not more than 10 times the wavelength of the electromagnetic wave used for measurement. If the lattice spacing of the gap is outside this range, transmission may be difficult to occur.
  • the shape and size of the gap arrangement structure and the gap are appropriately designed according to the measurement method, the material characteristics of the gap arrangement structure, the frequency of the electromagnetic wave used, etc. This is difficult and is not limited to the above range.
  • the void arrangement structure is preferably made of metal.
  • a metal that can be bonded to a functional group of a compound having a functional group such as a hydroxy group, a thiol group, or a carboxyl group, a metal that can coat a functional group such as a hydroxy group or an amino group on the surface, and these An alloy of these metals can be mentioned.
  • gold, silver, copper, iron, nickel, titanium, chromium, silicon, germanium and the like can be mentioned, preferably gold, silver, copper, nickel, titanium, chromium, and more preferably nickel, gold. is there.
  • the thiol group can be bonded to the surface of the void-arranged structure, particularly when the object to be measured has a thiol group (—SH group).
  • the functional group can be bonded to the surface of the void-arranged structure, which is advantageous. .
  • Such a void-arranged structure can be produced by various known methods, but is preferably formed on the surface of a plate-like or film-like support substrate by pattern formation.
  • the pattern formation can be performed by a normal on-semiconductor electrode manufacturing process (for example, resist coating, pattern printing, resist pattern formation, metal deposition, resist removal).
  • a method for measuring a property of an object to be measured according to the present invention includes the following first step, second step, and third step. In the measurement method, the above-described measuring device is used.
  • the specimen including the object to be measured is accommodated in the recess of the measurement device.
  • the object to be measured in the specimen accommodated in the concave portion of the measurement device is normally held in a gap arrangement structure (an effective region located inside the concave portion of the measurement device).
  • the measurement object may be directly attached to the void arrangement structure or may be attached via a support film or the like. Good. From the viewpoint of performing measurement with high reproducibility by improving measurement sensitivity and suppressing variation in measurement, it is preferable to attach the measurement object directly to the surface of the void arrangement structure.
  • the case where the object to be measured is directly attached to the void arrangement structure is not limited to the case where a chemical bond or the like is directly formed between the surface of the void arrangement structure and the object to be measured. This includes a case where the object to be measured is bound to the host molecule with respect to the void-arranged structure to which is bound.
  • the chemical bond include a covalent bond (for example, a covalent bond between a metal and a thiol group), a van der Waals bond, an ionic bond, a metal bond, a hydrogen bond, and the like, and preferably a covalent bond.
  • the host molecule is a molecule that can specifically bind the analyte, and examples of the combination of the host molecule and the analyte include an antigen and an antibody, a sugar chain and a protein, a lipid and a protein, Examples include low molecular weight compounds (ligands) and proteins, proteins and proteins, single-stranded DNA and single-stranded DNA, and the like.
  • ligands low molecular weight compounds
  • the void arrangement structure is removed from the device body. Before removing the gap arrangement structure from the device body, it is usually necessary to release the fixing means in order to fix the gap arrangement structure to the device body. However, in the case where the device main body composed of the first member and the second member and the gap arrangement structure are fixed by a magnetic force, the gap arrangement structure is hand-held from the device main body in a fixed state. It can be easily separated by work.
  • the gap arrangement structure removed in the second step is irradiated with electromagnetic waves, and the frequency characteristics of the electromagnetic waves forward scattered or back scattered by the gap arrangement structure are detected, thereby measuring the measurement target contained in the specimen. The properties of the object are measured.
  • the characteristics of the object to be measured are measured based on at least one parameter related to the frequency characteristics of the electromagnetic waves scattered in the above-described gap arrangement structure.
  • the dip waveform generated in the frequency characteristics of the electromagnetic wave forward scattered (transmitted) in the void-arranged structure and the peak waveform generated in the frequency characteristics of the electromagnetic wave back scattered (reflected) vary depending on the presence of the object to be measured.
  • the characteristics of the object to be measured can be measured based on the above.
  • the dip waveform is a frequency characteristic (for example, transmittance) of a plate-like periodic structure in a frequency range in which the ratio of the detected electromagnetic wave to the irradiated electromagnetic wave (for example, the transmittance of the electromagnetic wave) is relatively large. It is a waveform of a valley-shaped part (convex downward) partially seen in the spectrum.
  • the peak waveform is a frequency characteristic (for example, reflectance spectrum) of a plate-like periodic structure in a frequency range where the ratio of the detected electromagnetic wave to the irradiated electromagnetic wave (for example, the reflectance of the electromagnetic wave) becomes relatively small. ) Is a mountain-shaped waveform (convex upward) partially seen.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing one configuration of the measurement device of the present embodiment. As shown in FIG. 3, in the measurement device 2 of the present embodiment, the void arrangement structure 1 (or a part thereof) is arranged in the recess (well) 20.
  • gap arrangement structure body 1 is removable from the device main body 21 which comprises the recessed part 20. As shown in FIG. Since the measurement can be performed in a state where the void structure is separated from the specimen and the container, highly sensitive measurement can be realized without being affected by the specimen or the container.
  • the material of the device body (container) 21 has a small absorption with respect to the electromagnetic wave used.
  • the material of the device main body (container) 21 is desirably low in reflectance with respect to the electromagnetic waves to be used. Thereby, the influence on the measurement by a device main body is reduced, and a highly sensitive measurement is attained.
  • the gap arrangement structure 1 is arranged at an intermediate position of the recess 20, but the gap arrangement structure 1 may be arranged at the bottom of the depression 20 as shown in FIG. 4.
  • the liquid containing the object to be measured is poured into the recess 20 of the container 2 and subjected to appropriate processing such as standing or stirring, whereby the object to be measured is voided. Adhere to the arrangement structure 1. Next, after removing the gap arrangement structure 1 from the measuring device 2, the gap arrangement structure 1 is irradiated with electromagnetic waves, and the characteristics of the object to be measured are measured from the transmission characteristics of the electromagnetic waves. As described above, by separating the void-arranged structure 1 from the specimen and the container, high-sensitivity measurement can be realized.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the measuring device of the present embodiment.
  • the device main body 21 constituting the recess 20 that contains the liquid containing the object to be measured includes a plurality of arrayed recesses 20.
  • the void-arranged structure 1 includes a first member (well bottom part) 211 constituting the bottom side of the recess (well) 20 and a second member (well top part) constituting the upper side of the well 20. ) 212 and is arranged so that the effective region of the void-arranged structure 1 is located inside the well 20.
  • the gap arrangement structure 1 may be separated from the bottom of each well 20 as shown in FIG. 3, or may be in contact with the bottom of each well 20 as shown in FIG. It is preferred to be away from the bottom of the 20.
  • the distance between the gap arrangement structure 1 and the bottom of each well 20 is equal to or greater than the distance from the main surface of the gap arrangement structure 1 in the range where the electromagnetic field is enhanced in the gap arrangement structure 1. It is preferable. This is because the bottom of the well 20 is not included in the electromagnetic field region enhanced by the gap arrangement structure 1 and the measurement sensitivity is improved.
  • each effective area of the void arrangement structure 1 located in each well 20 is a part of the same void arrangement structure 1, the dimensional variation of each effective area is the gap arrangement. It is smaller than the dimensional variation between individual structures and between production lots. For this reason, measurement errors due to dimensional variations are reduced, and high-sensitivity measurement can be realized.
  • Measurement device manufacturing method, void arrangement structure desorption method 6 6, 7, and 8 are explanatory diagrams relating to a method for manufacturing a measuring device according to the present embodiment or a method for attaching and detaching a void arrangement structure.
  • FIG. 6 is an exploded view of a measuring device (microplate) configured by sandwiching the gap arrangement structure 1 between a first member (well bottom part) 211 and a second member (well top part) 212.
  • the first member (well bottom part) 211 and the second member (well upper part) 212 include a magnetic material.
  • the gap arrangement structure 1 including a metal material can be easily fixed, and the gap arrangement structure 1 can be detached from the microplate body (the first member 211 and the second member 212). is there.
  • highly sensitive measurement and array scanning measurement can be realized without being affected by the sample or container. .
  • a frame member (support material) 12 is provided on the gap arrangement structure 1 for the purpose of facilitating the detachment of the gap arrangement structure 1.
  • the male member (projection part) 31 (only one side is shown in FIG. 7) provided on both surfaces of the frame member 12, and the gap arrangement structure 1 side of the first member 211 and the second member 212
  • the female member (recessed portion) 32 (only the female member provided in the first member 211 is illustrated in FIG. 7) provided in the first member 211 is fitted into the first gap arrangement structure 1. It is fixed so as to be arranged at a predetermined position between the member 211 and the second member 212.
  • the first member 211 and the second member 212 may include a magnetic material.
  • a rubber ring 4 is provided around the wells on the side of the gap arrangement structure 1 of the first member 211 and the second member 212 for the purpose of preventing liquid penetration (leakage) between the wells ( FIG. 8 shows only the ring 4 provided on the first member 211).
  • Such a well structure and a structure including the ring 4 can prevent contamination between wells.
  • microplate reader for detecting and measuring absorption, fluorescence, and luminescence using a microplate is particularly important. In this way, a small number of samples can be measured simultaneously.
  • centrifuges for microplates and devices for automatically taking in and out samples and washing are also used.
  • 1 void arrangement structure 10 void, 12 frame member, 2 measuring device (microplate), 20 recess, 21 device body (microplate body), 211 1st member, 212 2nd member, 31 protrusion (male) Mold member), 32 recess (female mold member), 4 ring, 7 laser, 70 half mirror, 71 mirror, 72, 73, 74, 75 parabolic mirror, 76 time delay stage, 77, 78 photoelectric conducting element, 80 Power supply, 81 oscillator, 82 lock-in amplifier, 83 PC (personal computer), 84 amplifier.

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

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
　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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