WO2014007134A1 - センサーチップ - Google Patents

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WO2014007134A1
WO2014007134A1 PCT/JP2013/067641 JP2013067641W WO2014007134A1 WO 2014007134 A1 WO2014007134 A1 WO 2014007134A1 JP 2013067641 W JP2013067641 W JP 2013067641W WO 2014007134 A1 WO2014007134 A1 WO 2014007134A1
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sensor chip
thin film
light
metal thin
dielectric
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PCT/JP2013/067641
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French (fr)
Inventor
幸登 中村
正貴 松尾
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/552—Attenuated total reflection
    • G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/648—Specially adapted constructive features of fluorimeters using evanescent coupling or surface plasmon coupling for the excitation of fluorescence

Definitions

  • the present invention relates to a sensor chip, and more specifically, a surface plasmon resonance (SPR) measuring apparatus, or surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy (SPFS) using a surface plasmon resonance phenomenon (SPFS).
  • SPR surface plasmon resonance
  • SPFS surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy
  • the present invention relates to a sensor chip used for an optical specimen detection device such as a surface plasmon excitation enhanced fluorescence measurement device based on the principle of the above.
  • SPR device a surface plasmon resonance device that detects minute analytes in a living body.
  • SPFS device based on the principle of surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy (SPFS) using the surface plasmon resonance (SPR) phenomenon, analyte detection can be performed with higher accuracy than the SPR device.
  • SPFS device The surface plasmon excitation enhanced fluorescence measurement device (hereinafter referred to as “SPFS device”) is also one of such specimen detection devices.
  • surface plasmon excitation enhanced fluorescence spectroscopy SPFS
  • surface plasmon light is applied to the surface of the metal thin film under the condition that excitation light such as laser light emitted from a light source attenuates total reflection (ATR) on the surface of the metal thin film.
  • excitation light such as laser light emitted from a light source attenuates total reflection (ATR) on the surface of the metal thin film.
  • ATR total reflection
  • a glass chip is conventionally used as a dielectric member, and a metal thin film is formed on the glass prism by vapor deposition. .
  • FIG. 6 shows an SPR device 30 using a conventional sensor chip disclosed in Patent Document 1.
  • a resin prism 11 is employed as a dielectric member for allowing light to enter, and the resin prism 11 is a transparent resin such as PMMA (polymethyl methacrylate resin). It is formed by.
  • the metal thin film 12 is formed on the upper surface of the resin prism 11. Further, the sample 13 to be inspected is disposed on the metal thin film 12.
  • the incident light L emitted from the light source 1 enters from one surface 11 b of the resin prism 11 on which the metal thin film 12 is not provided, and the resin prism 11 and the metal thin film 12 is reflected at the interface 11a, the reflected light emitted from the other surface 11c of the resin prism 11, the light L 1 having a desired wavelength selected by the wavelength selection unit 20, the light L which is selected by the wavelength selecting unit 20
  • the light intensity distribution of 1 is picked up by a CCD (Charge Coupled Device) image sensor 3 as a two-dimensional image.
  • CCD Charge Coupled Device
  • the polarizing plate 9 is disposed between the light source 1 and the resin prism 11, and light incident on the resin prism 11 by the polarizing plate 9 is converted into P-polarized light. It is limited to light that has been waved.
  • the light source 1 is made to be a resin prism. It is necessary to move in a circular arc shape around 11.
  • the above-described polarizing plate 9 must also be moved along with the light source 1 in an arc shape.
  • the conventional SPR device 30 shown in FIG. 6 requires a polarizing plate 9 for P-polarization in the vicinity of the light source 1 in addition to the sensor chip 10, so that the number of parts increases accordingly. was there.
  • the sensor chip 10 substantially the same as the SPR device 30 is used. That is, the sensor chip 10 of the SPFS device 90 employs a resin prism 11 as a dielectric member, and a metal thin film 12 is formed on the upper surface of the resin prism 11 by vapor deposition.
  • a light source 1 that irradiates incident light L toward the metal thin film 12, a polarizing plate 9, and a light receiving means 78 that receives reflected light L 2 irradiated from the light source 1 and reflected by the metal thin film 12 are provided. ing.
  • light detecting means 84 for receiving the fluorescence 82 emitted from the fluorescent substance labeled with the analyte.
  • a selection function member 88 is provided.
  • a ligand is first immobilized on the metal thin film 12, and an analyte labeled with a fluorescent substance is captured by the ligand.
  • incident light L is irradiated from the light source 1 into the resin prism 11, and the incident light L is incident on the metal thin film 12 at the resonance angle ⁇ 2 , so that a dense wave (surface plasmon) is formed on the metal thin film 12. ).
  • the incident light L excited and the electronic vibration in the metal thin film 12 are coupled to reduce the light amount of the reflected light L 2. If a point where the signal of the reflected light L 2 received by the means 78 changes (the amount of light decreases) is found, the resonance angle ⁇ 2 at which a dense wave (surface plasmon) occurs can be obtained.
  • the analyte can be detected by receiving the increased fluorescence 82 by the light detection means 84 through the light collecting member 86 and the wavelength selection function member 88.
  • the self-fluorescence of the resin prism 11 is stronger than the auto-fluorescence of the glass prism.
  • the autofluorescence of the resin prism 11 is mixed with the fluorescence 82 of the sample 13 to be inspected, and the autofluorescence becomes noise of the fluorescence 82 and is detected by the light detection means 84. There was a problem.
  • the SPFS device 90 when the metal thin film 12 is fixed to the upper surface of the resin prism 11 using an adhesive, the influence of autofluorescence of the adhesive cannot be ignored. As a result, the selection of the adhesive material for fixing the resin prism 11 is also limited.
  • the present invention provides a polarizing plate that is disposed between a light source and a dielectric member so as to P-polarize incident light in an optical specimen detection device such as an SPR device or an SPFS device. It is an object of the present invention to provide a sensor chip that can simplify the apparatus by reducing the number of components and can reduce the number of components.
  • an optical specimen detection apparatus such as an SPFS apparatus
  • a part of the autofluorescence generated by the dielectric member or the like can be shielded to suppress the autofluorescence received by the light detection means, and the material of the dielectric member
  • the object is to provide a sensor chip capable of improving the degree of freedom of selection.
  • a sensor chip reflecting one aspect of the present invention is: In detecting an analyte trapped by a ligand on a metal thin film, a sensor chip used in an optical specimen detection apparatus that detects the analyte by irradiating the metal thin film with excitation light. , A polarizing member is disposed on the dielectric member, and a metal thin film is disposed on the polarizing member.
  • polarizing member refers to a member that transmits only P-polarized light in the incident light. Specifically, a linear polarizing plate, a liquid crystal film, a liquid crystal panel, etc. can be illustrated, and what is necessary is just a translucent member containing a linear polarizing plate.
  • the present invention it is also possible to use an adhesive containing a material that could not be used due to autofluorescence. Therefore, in the SPFS apparatus, the selection range of the dielectric member and the adhesive material can be expanded. Further, the polarizing plate disposed between the light source and the dielectric member can be omitted. This eliminates the need for the polarizing plate in the vicinity of the light source and eliminates the need for a device for moving the polarizing plate in an arc shape, thereby simplifying the device and reducing the number of components.
  • the SPFS device a part of the autofluorescence generated by the dielectric member or the like can be suppressed by the polarizing member and received by the light detection means, and can be used for strong autofluorescence so far.
  • the dielectric member can be formed from a resin or the like of the material that could not be formed. Similarly, it is also possible to use an adhesive that could not be used due to autofluorescence.
  • the range of selection of the dielectric member and the adhesive material can be expanded.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an SPR device employing a sensor chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view around the sensor chip shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic view of a sensor structure in which a flow path forming member is disposed above a sensor chip according to an embodiment of the present invention instead of a well member.
  • FIG. 4 is a schematic view of an SPFS device employing a sensor chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the positional relationship between the excitation light and the mask when a liquid crystal film is used as a support for supporting the metal thin film.
  • FIG. 6 is a side view of the SPR device disclosed in Patent Document 1 in which a conventional sensor chip is employed.
  • FIG. 7 is a side view of an SPFS device employing a conventional sensor chip.
  • FIG. 1 is a schematic view of an SPR device 70 in which a sensor chip according to an embodiment of the present invention is employed
  • FIG. 2 is a schematic view around the sensor chip in FIG.
  • the metal thin film 24 is formed on the polarizing member 25, and the polarizing member 25 functions as a support for the metal thin film 24.
  • the sensor member 18 is composed of the metal thin film 24 and the polarizing member 25.
  • the sensor chip 22 is configured by adhering such a sensor member 18 to the upper surface of the dielectric member 23 with an adhesive 21.
  • the dielectric member 23 is not particularly limited, but optically transparent materials such as various inorganic materials such as glass and ceramics, natural polymers, and synthetic polymers can be used. From the viewpoints of performance, production stability, and optical transparency, those containing silicon dioxide (SiO 2 ) or titanium dioxide (TiO 2 ) are preferred.
  • the prism-shaped dielectric member 23 having a substantially trapezoidal vertical cross-sectional shape is employed.
  • the vertical cross-sectional shape is triangular (so-called triangular prism), semicircular shape, semi-elliptical shape, etc.
  • the shape of the dielectric member 23 can be changed as appropriate.
  • a dielectric prism made of resin such as natural polymer or synthetic polymer is used as the dielectric member 23 (hereinafter also referred to as resin prism when the dielectric member 23 is a resin dielectric prism)
  • resin prism when the dielectric member 23 is a resin dielectric prism
  • a glass prism is used. Compared to, it can be formed at a low cost. Therefore, the resin prism is excellent in practicality.
  • the dielectric member 23 for example, a flat light guide plate can be adopted.
  • a light guide plate is employed as the dielectric member 23, it is necessary to adjust the incident angle for total reflection of incident light, and therefore it is necessary to make light incident from the end face on the edge side.
  • the polarizing member 25 may be a film like a liquid crystal film or a plate like a liquid crystal panel.
  • the polarizing member 25 is composed of a liquid crystal member, the light irradiation range can be easily controlled.
  • the polarizing member 25 is not limited to the liquid crystal member, and may be any translucent member including a linearly polarizing plate.
  • the material of the metal thin film 24 is not particularly limited, but is preferably made of at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, aluminum, copper, and platinum, and more preferably made of gold. Further, it may be made of an alloy containing any one of these metals.
  • Such a metal or alloy is suitable as the metal thin film 24 because it is stable against oxidation and the electric field enhancement due to dense waves (surface plasmons) increases.
  • the method for forming the metal thin film 24 is not particularly limited, and examples thereof include a sputtering method, a vapor deposition method (resistance heating vapor deposition method, electron beam vapor deposition method, etc.), an electrolytic plating method, an electroless plating method, and the like. It is done. Of these, the sputtering method and the vapor deposition method are preferable because the thin film formation conditions can be easily adjusted.
  • the thickness of the metal thin film 24 ranges from gold: 5 to 500 nm, silver: 5 to 500 nm, aluminum: 5 to 500 nm, copper: 5 to 500 nm, platinum: 5 to 500 nm, and alloys thereof: 5 to 500 nm. It is preferable to be within. From the viewpoint of the electric field enhancement effect, within the range of gold: 20-70 nm, silver: 20-70 nm, aluminum: 10-50 nm, copper: 20-70 nm, platinum: 20-70 nm, and alloys thereof: 10-70 nm More preferably.
  • the thickness of the metal thin film 24 is within the above range, it is preferable that dense waves (surface plasmons) are easily generated. Further, the size (length ⁇ width) of the metal thin film 24 is not particularly limited.
  • a solid phase film made of SAM is provided on the upper layer of the metal thin film 24, or CMD is provided on the SAM. It is preferable to provide a solid phase film provided with (carboxymethyl dextran) and provide a ligand on the solid phase film.
  • a solid phase film is provided to provide the ligand, a sufficient separation distance between the analyte captured by the ligand and the metal thin film 24 can be secured, so that the fluorescence metal quenching can be suppressed. Can be prevented. Therefore, the detectability of the fluorescent substance attached to the analyte can be improved, and the sensor sensitivity can be improved.
  • the sensor chip 22 is incorporated as a part of the sensor assembly 26 so that the sensor chip 22 formed as described above can be easily handled.
  • the sensor assembly 26 includes a pair of plate-like holding members 26a and 26b, a seal member 31, and fastening means 36 such as a screw integrally connecting the pair of plate-like holding members 26a and 26b. It is configured.
  • the pair of plate-like holding members 26a and 26b are integrally connected by the fastening means 36 such as a screw, the water tightness of the sample solution 38 in the liquid reservoir 40 is sufficiently secured. .
  • one sandwiching member 26 a disposed on the lower side in FIG. 1 has the same shape as the outer surface of the dielectric member 23.
  • the base member side of the dielectric member 23 is accommodated in a mortar-shaped through hole surrounded by the slope 41, thereby preventing the movement of the dielectric member 23. Has been.
  • clamping member 26b disposed on the upper side of FIG. 1 in the dielectric member 23 functions as a well member that can temporarily store the sample solution 38 containing the analyte in the living body, for example. ing.
  • the dielectric member 23 and the polarizing member 25 are bonded with the adhesive 21, but instead of the adhesive 21, a refractive index matching liquid can be filled therein.
  • refractive index matching liquid a conventionally known refractive index matching liquid (matching oil) can be used.
  • refractive index matching liquid matching oil
  • an adhesive fixing function can be exhibited in addition to refractive index matching. be able to.
  • the light source 33 and the light receiving means 34 are disposed below the sensor assembly 26, and the light source 33 and the light receiving means 34 have a position adjustment for adjusting the irradiation position and the light receiving position.
  • Means 42, 43 are provided.
  • the excitation light 44 emitted from the light source 33 is preferably a laser beam, and an LD laser having a wavelength of 200 to 900 nm and 0.001 to 1,000 mW, or a semiconductor laser having a wavelength of 230 to 800 nm and 0.01 to 100 mW is suitable. .
  • a sample solution 38 containing a fluorescent substance that labels the analyte to be detected is stored in a liquid reservoir. 40 is supplied. By maintaining this state, the analyte labeled with the fluorescent substance is captured by the ligand on the metal thin film 24.
  • a solution containing a fluorescent substance for labeling the analyte may be supplied into the liquid reservoir 40.
  • Specimens containing such an analyte include blood, serum, plasma, urine, nasal fluid, saliva, feces, body cavity fluid (spinal fluid, ascites, pleural effusion, etc.).
  • the analyte contained in the sample is, for example, a nucleic acid (DNA that may be single-stranded or double-stranded, RNA, polynucleotide, oligonucleotide, PNA (peptide nucleic acid), etc., or nucleoside , Nucleotides and their modified molecules), proteins (polypeptides, oligopeptides, etc.), amino acids (including modified amino acids), carbohydrates (oligosaccharides, polysaccharides, sugar chains, etc.), lipids, or their modified molecules, composites
  • Specific examples include carcinoembryonic antigens such as AFP ( ⁇ -fetoprotein), tumor markers, signal transmitters, hormones, and the like, and are not particularly limited.
  • the light source 33 irradiates the metal thin film 24 with the excitation light 44, and the excitation light 44 enters the metal thin film 24 at a specific incident angle ⁇ a, so that a dense wave (surface plasmon) is generated on the metal thin film 24. Will come to occur.
  • the resonance angle changes depending on the presence or absence of the analyte, if the resonance angle when the sample solution not containing the analyte is supplied to the liquid reservoir 40 is checked in advance, the resonance angle varies depending on the resonance angle. It can be known whether or not the analyte is contained in the sample solution 38.
  • the excitation light 44 can be P-polarized by using this polarizing member 25.
  • the other clamping member 26b that immovably clamps the sensor chip 22 functions as a well member and the sample solution 38 is stored, but the inspection is performed.
  • the sample solution 38 can be circulated with respect to the inspection position, or the sample solution 38 can be moved back and forth with respect to the inspection position.
  • FIG. 3 shows a sensor structure 54 (for example, including the sensor structure 54) in which a flow path forming member 52 capable of moving the sample solution 38 with respect to the inspection position is disposed above the sensor chip 22. It can also be called a sensor chip as a whole.)
  • a sensor structure 54 using the flow path forming member 52, the sample solution 38 stored in the liquid reservoir 40 can be reciprocated through the flow path forming member 52 or circulated in one direction. it can.
  • the sensor chip 22 used in the SPR device 70 has been described.
  • such a sensor chip can also be applied to the SPFS device.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an SPFS device 80 in which the sensor chip 60 is employed.
  • a liquid crystal film 56 is employed as a polarizing member. Also, a resin prism 58 is employed as the dielectric member. The metal thin film 24 is provided on the upper surface of the liquid crystal film 56, and the liquid crystal film 56 is bonded to the resin prism 58 by the adhesive 21.
  • the sensor chip 60 of this embodiment is composed of the resin prism 58, the adhesive 21, the liquid crystal film 56, and the metal thin film 24.
  • the liquid crystal film 56 functioning as a polarizing member is connected to a control device 51 for turning on and off the voltage application for each dot.
  • the SPFS device 80 only the light collecting member 35 for efficiently collecting light and the fluorescent light 32 are selectively transmitted above the sensor chip 60 (specifically, the main fluorescent light to be detected).
  • a wavelength selection function member 28 formed so as to selectively transmit light in a predetermined wavelength range including a wavelength) and a light detection means 29 are provided.
  • the light detection means 29 is not particularly limited.
  • an ultrasensitive photomultiplier tube a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor capable of multipoint measurement, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, or the like is used. Can do.
  • CCD Charge-Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the excitation light 44 is irradiated from the light source 33 and is incident on the side surface of the resin prism 58 from below the resin prism 58. At this time, the excitation light 44 is irradiated through the resin prism 58 toward the metal thin film 24 formed on the upper surface of the resin prism 58 at an incident angle ⁇ a.
  • the light intensity of the fluorescence 32 is measured by the light detection means 29.
  • the fluorescence 32 is received by the light detection means 29 while changing the incident angle of the excitation light 44 to the metal thin film 24, and the light intensity of the fluorescence 32 is measured.
  • the relationship between the incident angle ⁇ a of the excitation light 44 and the light intensity of the fluorescence 32 can be measured, and the ATR condition (total reflection attenuation condition) can be measured.
  • the ATR condition can be measured by finding the incident angle at which the light intensity of the fluorescence 32 received by the light detection means 29 changes (for example, the light quantity increases most). It becomes possible.
  • any condensing system may be used as long as it aims to efficiently condense the fluorescence signal onto the light detecting means 29.
  • a simple condensing system for example, a commercially available objective lens used in a microscope or the like may be used. The magnification of the objective lens is preferably 10 to 100 times.
  • wavelength selection function member 28 an optical filter, a cut filter, or the like can be used.
  • the optical filter examples include a neutral density (ND) filter and a diaphragm lens.
  • the cut filter includes external light (illumination light outside the apparatus), excitation light (excitation light transmission component), stray light (excitation light scattering component at various points), and plasmon scattering light (excitation light 44 originated). Scattered light generated by the influence of structures or deposits on the surface of the sensor chip 60), and a filter for removing various noise light such as autofluorescence of the oxygen fluorescent substrate, such as an interference filter, a color filter, etc. Can be mentioned.
  • the excitation light 44 is incident on the metal thin film 24 at an incident angle (resonance angle) that satisfies the ATR condition, whereby high intensity surface plasmon light (on the metal thin film 24 ( (Dense wave) will occur.
  • the surface plasmon light (dense wave) efficiently excites the fluorescent material on the metal thin film 24, thereby increasing the amount of the fluorescent light 32 emitted from the fluorescent material.
  • the light detection means 29 via 28 it is possible to detect a minute amount and / or extremely low concentration of the analyte.
  • the resin prism 58 or the adhesive 21 for fixing the liquid crystal film 56 is applied to the upper surface of the resin prism 58, autofluorescence emitted from these members is emitted. Can be reduced by the liquid crystal film 56. Therefore, according to the present invention, when the sensor chip 60 is configured, the range of selection of materials for the resin prism 58 and the adhesive 21 can be expanded.
  • the irradiation area of the excitation light 44 that irradiates the metal thin film 24 can be electrically controlled. That is, since it is possible to turn on and off for each dot of the liquid crystal film 56, a mechanical mask can be dispensed with. Thereby, the apparatus can be made compact.
  • the boundary between the portion irradiated with the excitation light and the portion not irradiated with the excitation light by the mask becomes clear, so that the liquid pool shown in FIG. Light that has passed through the part 40 other than the measurement area (irradiation area) is not received by the light detection means 29. Therefore, an accurate light amount can be measured by the light detection means 29.
  • the configuration of the SPFS device 80 using the sensor chip 60 has been described.
  • the metal thin film 24 constituting the sensor chip 60 is installed on the liquid crystal film 56. P-polarization can be performed by the liquid crystal film 56.
  • the autofluorescence can be reduced by the liquid crystal film 56. Therefore, it is possible to suppress detection of autofluorescence of the resin prism 58 and the adhesive 21 as noise of the fluorescence 32.
  • the selection range of the material of the resin prism 58 as the dielectric member and the adhesive 21 for fixing can be expanded.
  • the liquid crystal film 56 is used as the polarizing member.
  • a polarizing film, a polarizing plate, or the like may be employed.
  • the control device 51 shown in FIG. 4 is unnecessary.
  • the liquid crystal film 56 is bonded to the resin prism 58 by the adhesive 21, but the use of the adhesive 21 is not essential.
  • the polarizing plate may be sandwiched between the resin prisms 58 by the fastening means 36 such as screws without using the adhesive 21. In such a case, it is preferable to fill a refractive index matching liquid between the polarizing plate and the resin prism 58.
  • the sensor member 18 composed of the metal thin film 24 and the polarizing member 25 is used as shown in FIG. Can be freely separated from the resin prism 58. Thereby, the resin prism 58 can be repeatedly used as it is.
  • the present invention is not limited to the case where the upper surface shape of the metal thin film 24 is a planar shape, but can be applied to a case where the metal thin film 24 is formed in an uneven surface shape formed in a lattice shape, for example.

Abstract

[課題]光源と誘電体との間に配置されていた偏光板を省略して装置を簡易にし、かつ部品点数を少なくすることができるとともに、使用できる誘電体や接着剤の材料の選択の幅を広げることができ、ひいては、誘電体と金属薄膜との密着性を良好に維持することのできるセンサーチップを提供する。 [解決手段]金属薄膜２４上のリガンドに捕捉されたアナライトを検出するにあたり、金属薄膜２４に励起光を照射することでアナライトを検出するようにした光学式検体検出装置に使用されるセンサーチップ２２であって、誘電体部材２３上に偏光部材２５が配置され、当該偏光部材２５上に金属薄膜２４が配されている、センサーチップ。

Description

センサーチップ
　本発明はセンサーチップに関するもので、詳しくは表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ；Surface Plasmon Resonance）測定装置、あるいは表面プラズモン共鳴現象を応用した表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ；Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）の原理に基づいた、表面プラズモン励起増強蛍光測定装置などの光学式検体検出装置に用いられるセンサーチップに関する。
　従来から、極微少な物質の検出を行う場合において、物質の物理的現象を応用することでこのような物質の検出を可能とした様々な検体検出装置が用いられている。
　このような検体検出装置の一つとして、ナノメートルレベルなどの微細領域中で電子と光とが共鳴することにより、高い光出力を得る現象（表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ；Surface Plasmon Resonance）現象）を応用し、例えば、生体内の極微少なアナライトの検出を行うようにした表面プラズモン共鳴装置（以下、「ＳＰＲ装置」と言う）が挙げられる。
　また、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）現象を応用した、表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ；Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）の原理に基づき、ＳＰＲ装置よりもさらに高精度にアナライト検出を行えるようにした表面プラズモン励起増強蛍光測定装置（以下、「ＳＰＦＳ装置」と言う）も、このような検体検出装置の一つである。
　この表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ）は、光源より照射したレーザー光などの励起光が、金属薄膜表面で全反射減衰（ＡＴＲ；Attenuated Total Reflectance）する条件において、金属薄膜表面に表面プラズモン光（疎密波）を発生させることによって、光源より照射した励起光が有するフォトン量を数十倍～数百倍に増やして、表面プラズモン光の電場増強効果を得るようになっている。
　ところで、このようなＳＰＲ装置あるいはＳＰＦＳ装置に用いられるセンサーチップとして、従来より誘電体部材としてガラス製プリズムを使用し、そのガラス製プリズムの上に金属薄膜を蒸着により形成したものが知られている。
　しかしながら、金属薄膜のみならずガラス製プリズムは高価であるため、ガラス製プリズムを使用したセンサーチップを、例えば、アナライトの測定のたびに交換することはコスト高となり実用的でない。
　そこで、近年では、ガラス製プリズムに代えて樹脂製プリズムを用いたセンサーチップが提供されている。
　図６は、特許文献１に開示されている従来のセンサーチップを用いたＳＰＲ装置３０を示したものである。
　この表面プラズモン共鳴装置（ＳＰＲ装置３０）のセンサーチップ１０では、光を入射させる誘電体部材として樹脂製プリズム１１が採用され、この樹脂製プリズム１１がＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）等の透明樹脂により形成されている。また金属薄膜１２は、樹脂製プリズム１１の上面に形成されている。さらに、検査対象となる試料１３は、この金属薄膜１２の上に配置されている。
　このようなＳＰＲ装置３０では、光源１から照射された入射光Ｌが、樹脂製プリズム１１の金属薄膜１２が設けられていない一方の面１１ｂから入射され、樹脂製プリズム１１と金属薄膜１２との界面１１ａで反射され、樹脂製プリズム１１の他方の面１１ｃから出射された反射光から、所望の波長の光Ｌ1を波長選択部２０で選択し、該波長選択部２０で選択された光Ｌ1の光強度分布を２次元画像としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサー３で撮像するようにしている。
　このように表面プラズモン共鳴を利用したＳＰＲ装置３０では、光源１と樹脂製プリズム１１との間に偏光板９を配置し、この偏光板９により樹脂製プリズム１１に入射される光を、Ｐ偏波した光だけに限定するようにしている。
　ところで、このようなＳＰＲ装置３０では、光源１から樹脂製プリズム１１を介して金属薄膜１２へ入射される入射光Ｌの入射角度を調整し、共鳴角を調べるために、光源１を樹脂製プリズム１１を中心として円弧状に可動させる必要がある。
　その場合に、上述の偏光板９も光源１とともに円弧状に可動させなければならない。
　しかしながら、このように偏光板９を円弧状に可動させる場合には、装置の構造が複雑になるという問題があった。
　また、図６に示した従来のＳＰＲ装置３０では、センサーチップ１０とは別に光源１の近傍にＰ偏光するための偏光板９を必要とするため、その分、部品点数が増えてしまうという問題があった。
　一方、このような表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）現象を応用した図７に示したＳＰＦＳ装置９０でも、上記ＳＰＲ装置３０と略同様のセンサーチップ１０が使用されている。すなわち、ＳＰＦＳ装置９０のセンサーチップ１０は、誘電体部材として、樹脂製プリズム１１が採用され、その樹脂製プリズム１１の上面に金属薄膜１２が蒸着により形成されている。
　ＳＰＦＳ装置９０では、金属薄膜１２に向かって入射光Ｌを照射する光源１と、偏光板９と、光源１から照射され金属薄膜１２で反射した反射光Ｌ2を受光する受光手段７８が設けられている。
　また、金属薄膜１２に対して光源１と反対側には、アナライトを標識した蛍光物質が発する蛍光８２を受光する光検出手段８４が設けられている。
　なお、金属薄膜１２と光検出手段８４との間には、蛍光８２を効率よく集めるための集光部材８６と、蛍光８２以外に含まれる光を除去し、必要な蛍光８２のみを通過する波長選択機能部材８８が設けられている。
　そして、ＳＰＦＳ装置９０においては、まず金属薄膜１２上にリガンドを固定しておき、このリガンドに蛍光物質で標識されたアナライトが捕捉された状態とする。
　そしてこの状態で、光源１より樹脂製プリズム１１内に入射光Ｌを照射し、この入射光Ｌが共鳴角θ2で金属薄膜１２に入射することで、金属薄膜１２上に疎密波（表面プラズモン）を生じさせる。
　なお、金属薄膜１２上に疎密波（表面プラズモン）が生ずる際には、励起した入射光Ｌと金属薄膜１２中の電子振動とがカップリングし、反射光Ｌ2の光量減少が生ずるため、受光手段７８で受光される反射光Ｌ2のシグナルが変化（光量が減少）する地点を見つければ、疎密波（表面プラズモン）が生ずる共鳴角θ2を得ることができる。
　この疎密波（表面プラズモン）を生ずる現象により、金属薄膜１２上のリガンドに捕捉されたアナライトの蛍光物質が効率良く励起され、これにより蛍光物質が発する蛍光８２の光量が増大することとなる。
　この増大した蛍光８２を、集光部材８６および波長選択機能部材８８を介して光検出手段８４で受光することで、アナライトを検出することができる。
　ところで、樹脂製プリズム１１の自家蛍光は、ガラス製プリズムの自家蛍光に比べて強い。これにより、ＳＰＦＳ装置９０では、樹脂製プリズム１１の自家蛍光が、検査対象の試料１３の蛍光８２に混ざってしまい、その自家蛍光が蛍光８２のノイズとなって光検出手段８４で検出されてしまうという問題があった。
　そのため、このようなＳＰＦＳ装置９０では、例えば、樹脂製プリズム１１として使用できる樹脂の材料の選択に制限があった。
　また、ＳＰＦＳ装置９０において、金属薄膜１２を、接着剤を用いて樹脂製プリズム１１の上面に固定する場合には、その接着剤の自家蛍光の影響も無視することができない。結果として、この樹脂製プリズム１１を固定するための接着剤の材料の選択にも制限があった。
特開２００７－１９２８４１号公報
　本発明は、このような実情に鑑み、例えば、ＳＰＲ装置あるいはＳＰＦＳ装置などの光学式検体検出装置において、光源と誘電体部材との間に、入射光をＰ偏光させるために配置される偏光板を省略して装置を簡易にし、かつ部品点数を少なくすることができるセンサーチップを提供することを目的としている。
　さらに、本発明では、ＳＰＦＳ装置などの光学式検体検出装置において、誘電体部材等により発生した自家蛍光の一部を遮蔽して光検出手段が受光する自家蛍光を抑制でき、誘電体部材の材料選択の自由度を向上できるセンサーチップを提供することを目的としている。
　上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映したセンサーチップは、
　金属薄膜上のリガンドに捕捉されたアナライトを検出するにあたり、前記金属薄膜に励起光を照射することで前記アナライトを検出するようにした光学式検体検出装置に使用されるセンサーチップであって、
　誘電体部材上に偏光部材が配置され、当該偏光部材上に金属薄膜が配されている。
　ここで、「偏光部材」とは、入射光のうちＰ偏光のみを透過する部材をいう。具体的には、直線偏光板、液晶フィルム、液晶パネル、などを例示することができ、要は直線偏光板を含む透光部材であれば良い。
　本発明によれば、自家蛍光のため使用することができなかった材料が含有された接着剤を使用することも可能である。したがって、ＳＰＦＳ装置においては、誘電体部材や接着剤の材料の選択の幅を広げることができる。また、光源と誘電体部材との間に配置されていた偏光板を省くことができる。これにより、光源近傍の偏光板を不要にできることのみならず偏光板を円弧状に可動させるための装置が不要になることから、装置が簡易になるとともに部品点数を少なくすることができる。
　さらに、ＳＰＦＳ装置においては、誘電体部材等により発生した自家蛍光の一部が偏光部材によって遮蔽されて光検出手段に受光される自家蛍光を抑制でき、これまで強い自家蛍光のため使用することができなかった材料の樹脂などにより誘電体部材を形成することができる。また、これと同様に自家蛍光のため使用することができなかった接着剤を使用することも可能である。
　したがって、ＳＰＦＳ装置においては、誘電体部材や接着剤の材料の選択の幅を広げることができる。
図１は本発明の一実施例に係るセンサーチップが採用されたＳＰＲ装置の概略図である。 図２は図１に示したセンサーチップ周辺の概略図である。 図３は本発明の一実施例に係るセンサーチップの上方にウェル部材に代えて流路形成部材が配置されてなるセンサー構造体の概略図である。 図４は本発明の一実施例に係るセンサーチップが採用されたＳＰＦＳ装置の概略図である。 図５は金属薄膜を支持する支持体として液晶フィルムを用いた場合の励起光とマスクとの位置関係を示すグラフである。 図６は従来のセンサーチップが採用されている特許文献１に開示されたＳＰＲ装置の側面図である。 図７は従来のセンサーチップが採用されているＳＰＦＳ装置の側面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について、より詳細に説明する。
　図１は本発明の一実施例に係るセンサーチップが採用されたＳＰＲ装置７０の概略図で、図２は図１におけるセンサーチップ周辺の概略図である。
　本実施例においては、金属薄膜２４が偏光部材２５の上に形成され、偏光部材２５は金属薄膜２４の支持体として機能している。
　そして、図２に示したように、金属薄膜２４と偏光部材２５とによりセンサー部材１８が構成されている。
　また、このようなセンサー部材１８が接着剤２１により誘電体部材２３の上面に接着されることにより、センサーチップ２２が構成されている。
　上記誘電体部材２３としては、特に限定されるものではないが、光学的には透明な材質、例えば、ガラス、セラミックスなどの各種の無機物、天然ポリマー、合成ポリマーを用いることができ、化学的安定性、製造安定性、光学的透明性の観点から、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）または二酸化チタン（ＴｉＯ2）を含むものが好ましい。
　また、本実施例では、鉛直断面形状が略台形であるプリズム形状の誘電体部材２３が採用されているが、鉛直断面形状を三角形（いわゆる三角プリズム）、半円形状、半楕円形状にするなど誘電体部材２３の形状は適宜変更可能である。
　誘電体部材２３として、天然ポリマー、合成ポリマーなど樹脂製の誘電体プリズム（以下、誘電体部材２３が樹脂製の誘電体プリズムである場合、樹脂製プリズムともいう）を採用すれば、ガラス製プリズムに比べて安価に形成することができる。したがって、樹脂製プリズムは実用性に優れている。
　また、誘電体部材２３として、例えば、平板状の導光板を採用することもできる。但し、誘電体部材２３として、導光板を採用する場合は、入射光を全反射させるための入射角度を調整する必要があることから、エッジ側の端面から光を入射させる必要がある。
　上記偏光部材２５は、液晶フィルムのようにフィルム状あるいは液晶パネルのように板状であっても良い。
　このように偏光部材２５が液晶部材から構成されていれば、光の照射範囲を容易に制御することができる。
　また、偏光部材２５は、液晶部材に限定されず、要は、直線偏光板を含む透光部材であれば良い。
　上記金属薄膜２４の材質としては、特に限定されるものではないが、好ましくは金、銀、アルミニウム、銅、および白金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属からなり、より好ましくは金からなり、さらにはこれらいずれかの金属を含む合金から構成しても良い。
　このような金属または合金は、酸化に対して安定であり、かつ疎密波（表面プラズモン）による電場増強が大きくなることから金属薄膜２４として好適である。
　また、金属薄膜２４の形成方法としては、特に限定されるものではないが、例えばスパッタリング法、蒸着法（抵抗加熱蒸着法、電子線蒸着法など）、電解メッキ法、無電解メッキ法などが挙げられる。中でもスパッタリング法、蒸着法は、薄膜形成条件の調整が容易であるため好ましい。
　さらに金属薄膜２４の厚さとしては、金：５～５００ｎｍ、銀：５～５００ｎｍ、アルミニウム：５～５００ｎｍ、銅：５～５００ｎｍ、白金：５～５００ｎｍ、およびそれらの合金：５～５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。電場増強効果の観点からは、金：２０～７０ｎｍ、銀：２０～７０ｎｍ、アルミニウム：１０～５０ｎｍ、銅：２０～７０ｎｍ、白金：２０～７０ｎｍ、およびそれらの合金：１０～７０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
　金属薄膜２４の厚さが上記範囲内であれば、疎密波（表面プラズモン）が発生し易く好適である。また、金属薄膜２４の大きさ（縦×横）は特に限定されない。
　さらに、金属薄膜２４の上に直接リガンドを設けることは困難であることから、先ず、金属薄膜２４の上層にＳＡＭ(Self-Assembled Monolayer)からなる固相膜を設けるか、または、ＳＡＭ上にＣＭＤ（カルボキシメチルデキストラン）を設けてなる固相膜を設けて、それらの固相膜にリガンドを設けることが好ましい。
　このように、リガンドを設けるために固相膜が設けられていれば、リガンドに捕捉されるアナライトと、金属薄膜２４との離間距離を十分に確保することができるので、蛍光の金属消光を防止することができる。よって、アナライトに付着した蛍光物質の検出性を良好にし、センサー感度を向上させることができる。
　また、本実施例では、上記のように形成されたセンサーチップ２２の取り扱いが容易となるように、センサーチップ２２がセンサー組立体２６の一部として組み込まれている。
　すなわち、センサー組立体２６は、一対の板状の挟持部材２６ａ、２６ｂと、シール部材３１と、一対の板状の挟持部材２６ａ、２６ｂ間を一体的に連結するネジなどの締結手段３６とから構成されている。
　センサーチップ２２と板状の挟持部材２６ｂとの間にシール部材３１を設けることにより、板状の挟持部材２６ｂの内部に試料溶液３８を充填した場合のシール性を確保することができる。
　また、一対の板状の挟持部材２６ａ、２６ｂ間をネジなどの締結手段３６で一体的に連結しているので、液溜まり部４０内での試料溶液３８の水密性が十分に確保されている。
　センサーチップ２２を挟んで上下に配置される一対の板状の挟持部材２６ａ、２６ｂのうち、図１における下方側に配置される一方の挟持部材２６ａは、誘電体部材２３の外表面と同形状のテーパ状の斜面４１からなる貫通孔を有するもので、その斜面４１で囲まれたすり鉢状の貫通孔内に誘電体部材２３の基部側が収容されることにより、誘電体部材２３の移動が防止されている。
　また、誘電体部材２３における図１の上方側に配置される他方の挟持部材２６ｂは、例えば、生体中のアナライトを含有した試料溶液３８を一時的に貯留することができるウェル部材として機能している。
　さらに、本実施例では、誘電体部材２３と偏光部材２５との間が接着剤２１で接着されているが、接着剤２１に代えて、ここに屈折率整合液を充填することもできる。
　屈折率整合液としては、従来公知の屈折率整合液（マッチングオイル）を用いることができるが、例えば、紫外線硬化型接着剤を充填することにより、屈折率整合性のほか接着固定機能を発揮させることができる。
　なお、本実施例のＳＰＲ装置７０では、センサー組立体２６の下方に光源３３と受光手段３４とが配置され、光源３３および受光手段３４には、照射位置や受光位置を調整するための位置調整手段４２、４３が具備されている。
　光源３３から照射される励起光４４としてはレーザー光が好ましく、波長２００～９００ｎｍ、０．００１～１，０００ｍＷのＬＤレーザー、または波長２３０～８００ｎｍ、０．０１～１００ｍＷの半導体レーザーが好適である。
　上記のようにして構成されたＳＰＲ装置７０を用いて、例えば生体内のアナライトを検出するには、まず検出対象となるアナライトを標識化する蛍光物質を含んだ試料溶液３８を液溜まり部４０内に供給する。この状態を保持することにより蛍光物質で標識されたアナライトが、金属薄膜２４上のリガンドに捕捉された状態となる。
　なお、アナライトを含有する検体を液溜まり部４０内に供給した後、アナライトを標識する蛍光物質を含んだ溶液を液溜まり部４０内に供給してもよい。
　このようなアナライトを含む検体としては、血液、血清、血漿、尿、鼻孔液、唾液、便、体腔液（髄液、腹水、胸水等）などが挙げられる。
　また、検体中に含有されるアナライトは、例えば、核酸（一本鎖であっても二本鎖であってもよいＤＮＡ、ＲＮＡ、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ＰＮＡ（ペプチド核酸）等、またはヌクレオシド、ヌクレオチドおよびそれらの修飾分子）、タンパク質（ポリペプチド、オリゴペプチド等）、アミノ酸（修飾アミノ酸も含む）、糖質（オリゴ糖、多糖類、糖鎖等）、脂質、またはこれらの修飾分子、複合体などが挙げられ、具体的には、ＡＦＰ（αフェトプロテイン）等のがん胎児性抗原や腫瘍マーカー、シグナル伝達物質、ホルモンなどであってもよく、特に限定されない。
　さらに、この状態で光源３３より金属薄膜２４に励起光４４を照射し、この励起光４４が特定の入射角θａで金属薄膜２４に入射することで、金属薄膜２４上に疎密波（表面プラズモン）を生ずるようになる。
　なお、金属薄膜２４上に疎密波（表面プラズモン）が生ずる際には、励起光４４と金属薄膜２４中の電子振動とがカップリングし、反射光５０の光量が減少することとなるため、受光手段３４で受光される反射光５０の光量が減少する地点を見つければ、疎密波（表面プラズモン）が生ずる共鳴角を得ることができる。
　そして、アナライトの有無によって共鳴角が変わってくるため、アナライトを含まない試料溶液を液溜まり部４０に供給したときの共鳴角を予め調べておけば、共鳴角が異なった場合に所定のアナライトが試料溶液３８中に含有されているか否かを知ることができる。
　以下に、本発明に係るセンサーチップ２２が採用された上記構成のＳＰＲ装置７０の作用について説明する。
　すなわち、本実施例では、偏光部材２５が誘電体部材２３の上に設置されているので、この偏光部材２５を用いることにより励起光４４をＰ偏光することができる。
　したがって、本実施例のＳＰＲ装置７０では、図６に示した位置の偏光板９を特に設置する必要がない。
　これにより、部品点数の削減と装置の小型化を図ることができる。
　以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されない。
　例えば、上記実施例では、センサーチップ２２を移動不能に挟持する他方の挟持部材２６ｂをウェル部材として機能させ、試料溶液３８を貯留させた状態で検査しているが、検査位置を通過する流路を形成し、試料溶液３８を検査位置に対して循環、或いは、試料溶液３８を検査位置に対して往き来させ試料溶液３８を往復移動させることもできる。
　例えば、図３は、試料溶液３８を検査位置に対して移動させることが可能な流路形成部材５２をセンサーチップ２２の上方に配置したセンサー構造体５４（例えば、センサー構造体５４を含めて、全体としてセンサーチップと呼ぶこともできる。）を示したものである。このような流路形成部材５２を用いたセンサー構造体５４であれば、液溜まり部４０に貯留された試料溶液３８を、流路形成部材５２を介して往復移動あるいは一方向に循環させることができる。
　さらに上記実施例では、ＳＰＲ装置７０に用いられるセンサーチップ２２について説明したが、このようなセンサーチップをＳＰＦＳ装置にも適用することができる。
　図４は、センサーチップ６０が採用されたＳＰＦＳ装置８０の概略図である。
　本実施例のＳＰＦＳ装置８０は、図１に示したＳＰＲ装置７０と、同一要素については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
　図４に示したセンサーチップ６０では、偏光部材として液晶フィルム５６が採用されている。また、誘電体部材として樹脂製プリズム５８が採用されている。そして、液晶フィルム５６の上面に金属薄膜２４が具備され、液晶フィルム５６は、樹脂製プリズム５８の上に接着剤２１により接着されている。
　すなわち、本実施例のセンサーチップ６０は、樹脂製プリズム５８と、接着剤２１と、液晶フィルム５６と、金属薄膜２４とから構成されている。
　また、偏光部材として機能する液晶フィルム５６には、ドット毎に電圧の印加をＯＮ－ＯＦＦするための制御装置５１が接続されている。
　ＳＰＦＳ装置８０における、センサーチップ６０の上方には、光を効率良く集光するための集光部材３５と、蛍光３２のみを選択的に透過する（具体的には、検出対象である蛍光の主波長を含む所定波長範囲の光を選択的に透過する）ように形成された波長選択機能部材２８と、光検出手段２９とが設けられている。
　光検出手段２９としては、特に限定されないが、例えば超高感度の光電子倍増管や、多点計測が可能なＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサー、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサーなどを用いることができる。
　このようなＳＰＦＳ装置８０では、光源３３から励起光４４を照射して樹脂製プリズム５８の下方から樹脂製プリズム５８の側面に入射させる。このとき、励起光４４は樹脂製プリズム５８を介して樹脂製プリズム５８の上面に形成された金属薄膜２４に向かって入射角θａで照射されることになる。
　一方、光検出手段２９によって蛍光３２の光強度が測定される。
　また金属薄膜２４に対する励起光４４の入射角度を変化させながら蛍光３２を光検出手段２９によって受光し、蛍光３２の光強度を測定する。
　励起光４４の入射角θａと蛍光３２の光強度の関係を測定することができ、ＡＴＲ条件（全反射減衰条件）の測定を行うことができる。
　すなわち、励起光４４をセンサーチップ６０の金属薄膜２４に照射すると、金属薄膜２４上に表面プラズモン光（疎密波）が発生して、この表面プラズモン光（疎密波）の強度に比例して蛍光３２の光強度が変化（光量が増加）することとなるため、光検出手段２９で受光する蛍光３２の光強度が変化（例えば、光量が最も増加）する入射角を見つけることによってＡＴＲ条件の測定が可能となる。
　集光部材３５としては、光検出手段２９に蛍光シグナルを効率よく集光することを目的とするものであれば、任意の集光系でよい。簡易な集光系としては、例えば、顕微鏡などで使用されている市販の対物レンズを転用してもよい。対物レンズの倍率としては、１０～１００倍が好ましい。
　また、波長選択機能部材２８としては、光学フィルター、カットフィルターなどを用いることができる。
　光学フィルターとしては、減光（ＮＤ）フィルター、ダイアフラムレンズなどが挙げられる。さらに、カットフィルターとしては、外光（装置外の照明光）、励起光（励起光の透過成分）、迷光（各所での励起光の散乱成分）、プラズモンの散乱光（励起光４４を起源とし、センサーチップ６０表面上の構造体または付着物などの影響で発生する散乱光）、酸素蛍光基質の自家蛍光などの各種ノイズ光を除去するフィルターであって、例えば、干渉フィルター、色フィルターなどが挙げられる。
　そして、このようなＳＰＦＳ装置８０の使用時において、ＡＴＲ条件を満たす入射角（共鳴角）で、金属薄膜２４に励起光４４を入射することで、金属薄膜２４上に高い強度の表面プラズモン光（疎密波）が発生することになる。
　この表面プラズモン光（疎密波）により、金属薄膜２４上の蛍光物質が効率よく励起され、これにより蛍光物質が発する蛍光３２の光量が増大し、この蛍光３２を集光部材３５および波長選択機能部材２８を介して光検出手段２９で受光することで、微細量および／または極低濃度のアナライトを検出することができる。
　本実施例のＳＰＦＳ装置８０では、樹脂製プリズム５８や、樹脂製プリズム５８の上面に液晶フィルム５６を固定するための接着剤２１を塗布した場合であっても、これらの部材から発光する自家蛍光を液晶フィルム５６により低減することができる。したがって、本発明によればセンサーチップ６０を構成するにあたり、特に樹脂製プリズム５８や接着剤２１の材料の選択の幅を広げることができる。
　よって、これまでは屈折率が大きいという利点を有するものの自家蛍光が強いために使用することができなかった光学用特殊ポリエステルを用いて、樹脂製プリズム５８を形成することが可能となる。よって、これまで用いていた樹脂製プリズム５８以上の高い電場増強度を得ることができる。
　また、本発明の一実施例によるＳＰＦＳ装置８０では、偏光部材として液晶フィルム５６を用いているので、金属薄膜２４に照射する励起光４４の照射エリアを電気的に制御することができる。すなわち、液晶フィルム５６のドット毎にＯＮ－ＯＦＦすることが可能となるので、機械的マスクを不要にすることができる。これにより、装置のコンパクト化を図ることができる。
　さらに、液晶フィルム５６を用いることにより、図５に示したように、励起光を照射する部分と、マスクにより励起光を照射しない部分との境界が明確になるため、図４に示した液溜まり部４０における測定エリア（照射エリア）以外の部分を通過した光が、光検出手段２９で受光されることがない。したがって、光検出手段２９により正確な光量を測定することができる。
　以上、センサーチップ６０を用いたＳＰＦＳ装置８０の構成について説明したが、このようなＳＰＦＳ装置８０においては、センサーチップ６０を構成する金属薄膜２４が、液晶フィルム５６の上に設置されているので、液晶フィルム５６によりＰ偏光することができる。
　また、樹脂製プリズム５８や接着剤２１として、自家蛍光を無視することのできない材質を使用した場合であっても、それらの自家蛍光を液晶フィルム５６で低減することができる。したがって、樹脂製プリズム５８や接着剤２１の自家蛍光が蛍光３２のノイズとして検出されることを抑制することができる。
　これにより、誘電体部材としての樹脂製プリズム５８や、固定のための接着剤２１の材料の選択の幅を広げることができる。
　よって、これまでは屈折率が大きいという利点を有するものの自家蛍光が強いために使用することができなかった例えば、光学用特殊ポリエステルを、樹脂製プリズム５８の材料として用いることが可能となる。
　また、上記ＳＰＦＳ装置８０に採用されたセンサーチップ６０では、偏光部材として液晶フィルム５６を用いているが、例えば偏光性フィルム、偏光板などを採用することもできる。なお、偏光部材として液晶フィルム５６を用いない場合には、図４に示した制御装置５１が不要であるのは勿論である。
　さらに、本実施例のＳＰＦＳ装置８０に採用されたセンサーチップ６０では、接着剤２１により液晶フィルム５６を樹脂製プリズム５８に接着しているが、この接着剤２１を用いることは必須ではない。例えば、偏光部材として偏光板を採用した場合などにおいては、接着剤２１を使用しないで、ネジなどの締結手段３６で偏光板を樹脂製プリズム５８に挟持させても良い。なお、このような場合には、偏光板と樹脂製プリズム５８との間に、屈折率整合液を充填することが好ましい。
　また、このように、偏光板と樹脂製プリズム５８との間が、接着されていないセンサーチップ６０であれば、図２に示したように、金属薄膜２４と偏光部材２５とからなるセンサー部材１８を、樹脂製プリズム５８から自由に切り離すことができる。これにより、樹脂製プリズム５８をそのまま繰り返し使用することができる。
　また、金属薄膜２４の上面形状が平面状である場合に限らず、例えば格子状に形成された凹凸面状に形成されている場合にも適用できることは勿論である。
１　　　光源
９　　　偏光板
１０　　センサーチップ
１１　　樹脂製プリズム
１２　　金属薄膜
１８　　センサー部材
２１　　接着剤
２２　　センサーチップ
２３　　誘電体部材
２４　　金属薄膜
２５　　偏光部材
２６　　センサー組立体
２６ｂ　他方の挟持部材（ウェル部材）
２８　　波長選択機能部材
２９　　光検出手段
３１　　シール部材
３２　　蛍光
３３　　光源
３４　　受光手段
３５　　集光部材
３６　　締結手段
３８　　試料溶液
３９　　貫通孔
４０　　液溜まり部
４２、４３　位置調整手段
４４　　励起光
５０　　反射光
５１　　制御装置
５２　　流路形成部材
５４　　センサー構造体
５６　　液晶フィルム
５８　　樹脂製プリズム
６０　　センサーチップ
７０　　ＳＰＲ装置
８０　　ＳＰＦＳ装置

Claims (9)

  1. 　金属薄膜上のリガンドに捕捉されたアナライトを検出するにあたり、前記金属薄膜に励起光を照射することで前記アナライトを検出するようにした光学式検体検出装置に使用されるセンサーチップであって、
    　誘電体部材上に偏光部材が配置され、当該偏光部材上に金属薄膜が配されている、センサーチップ。
  2. 　前記偏光部材が液晶部材である、請求項１に記載のセンサーチップ。
  3. 　前記リガンドは、ＳＡＭ(Self-Assembled Monolayer)からなる固相膜、または、前記ＳＡＭ上にＣＭＤ（カルボキシメチルデキストラン）を設けてなる固相膜を介して、前記金属薄膜に設置されている、請求項１または２に記載のセンサーチップ。
  4. 　前記誘電体部材が誘電体プリズムである、請求項１～請求項３のいずれかに記載のセンサーチップ。
  5. 　前記誘電体部材の上面側には、前記アナライトを含む試料溶液を一時的に貯留するウェル部材、または前記アナライトを含む前記試料溶液を流通させることが可能な流路形成部材が具備されている、請求項１～請求項４のいずれかに記載のセンサーチップ。
  6. 　前記ウェル部材または前記流路形成部材と、前記誘電体部材との間には、シール部材が介装されている、請求項５に記載のセンサーチップ。
  7. 　前記誘電体部材と前記偏光部材との間に屈折率整合液が充填されている、請求項５に記載のセンサーチップ。
  8. 　前記ウェル部材または前記流路形成部材と、前記誘電体部材との間は、締結手段により着脱自在に固定されている、請求項５～請求項７のいずれかに記載のセンサー部材。
  9. 　前記誘電体部材が樹脂製である、請求項１～請求項８のいずれかに記載のセンサーチップ。
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