JP2004286599A

JP2004286599A - 分析装置

Info

Publication number: JP2004286599A
Application number: JP2003079225A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakanishi; 謙治中西; Mitsuteru Fujimoto; 光輝藤本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】微小な共鳴角の変化を精度良く検出する事ができる分析装置を提供する。
【解決手段】試料２と接する金属膜１と、金属膜１における試料２とは反対側に照射させる光２４を発生する光源４と、金属膜１からの反射光２６の強度を検出する光検出手段６とを具備し、金属膜１にある入射角θで光を照射した時に生じる表面プラズモン共鳴を利用して試料２の分析を行う分析装置である。金属膜１からの反射光をさらに金属膜１に照射させることによって金属膜１に光を複数回照射させる光学手段５を備える。光検出手段６は、光学手段５によって金属膜１上に複数回照射された後の反射光２６の強度を検出可能である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属膜上に光をある入射角で照射した時に生じる表面プラズモン共鳴を利用して試料の分析を行う分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医学、生化学および化学に関する分析評価の分野において、表面プラズモン共鳴をセンサーとして利用する事によって、試料の定量分析をリアルタイムに行う事ができる分析装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
表面プラズモン共鳴とは、金属と媒質（試料）との境界面を伝搬している自由電子の粗密波である表面プラズモンを、外部から光を照射する事によって励起させた時に生じる現象である。表面プラズモン共鳴を生じさせる方法としては、Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ配置と呼ばれる系がよく知られている。図１３にその構成図を示す。
【０００４】
金属膜１０１の片側に試料１０２が接しており、反対側には光学プリズム１０３が接している。光学プリズム１０３は、入射光１０４を屈折させる事で金属膜１０１上に臨界角以上の入射角θで照射させる為に用いられる。すなわち、金属膜１０１の光学プリズム１０３側からｐ偏光の入射光１０４を入射角θで照射すると、エバネッセント波と呼ばれる光が金属膜１０１の試料１０２側にしみ出してくる。
【０００５】
このエバネッセント波の波数と表面プラズモンの波数が一致すると、入射光エネルギーの一部が表面プラズモンの励起に使用され、金属膜１０１上で反射する反射光１０５の強度が大きく減少する。エバネッセント波の波数は入射角によって変化する為、図１４に示すような入射角に対する反射光強度の分布図が得られる。この分布図にみられる特性をＳＰＲ曲線と呼び、ＳＰＲ曲線で反射光強度が最も小さくなる入射角を共鳴角と呼ぶ。共鳴角はエバネッセント波の波数と表面プラズモンの波数が一致した角度であり、表面プラズモンの波数は金属膜１０１と試料１０２の誘電率によって決まっている。従って、共鳴角を求める事で試料１０２の誘電率を求める事ができ、これをセンサーとして利用している。
【０００６】
ところで、試料反応等による試料の誘電率の変化を分析する場合は、共鳴角の変化をリアルタイムにモニターする必要がある。しかし、図１４のように時間がΔｔ経過した場合のＳＰＲ曲線において、共鳴角近傍の反射光強度はほぼ一定である為、共鳴角の検出に誤差が生じていた。この為、従来においては、共鳴角から外れた位置において、共鳴角近傍よりも反射光強度の変化の大きい測定ポイントを設定し、この測定ポイントにて時間がΔｔ経過した場合の反射光強度の変化を共鳴角の変化に換算する事で共鳴角の変化を求めていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−５８８７３号公報（第４−５頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術よる共鳴角の検出方法でも、測定ポイント付近における反射光強度の変化は、共鳴角近傍よりも大きいとはいえども比較的緩やかである為、微小な共鳴角の変化を検出するには精度が悪い。また、試料の誘電率は温度によっても変化する為、測定中の温度変化によって共鳴角が変化し、共鳴角を精度良く検出できなくなる問題があった。
【０００９】
よって本発明は、微小な共鳴角の変化を精度良く検出できる分析装置を提供する事を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する為に、請求項１に記載の本発明は、金属膜からの反射光をさらにこの金属膜に照射させることによってこの金属膜に光を複数回照射させる光学手段を備え、前記光学手段によって前記金属膜上に複数回照射された後の反射光の強度を光検出手段によって検出可能としたものである。これにより、金属膜上に光を複数回照射する事によって反射光強度の変化が大きくなる為、微小な共鳴角の変化を精度良く検出する事が可能である。
【００１１】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の分析装置において、光学手段は金属膜と平行に配置した別の金属膜であることを特徴とするものである。これにより、短い光学経路で金属膜上に複数回光を照射する事が可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載の分析装置において、金属膜は複数の異なる試料と接しうる構造であり、光学手段は前記複数の異なる試料に対応した金属膜の部分に光を照射可能であるようにしたものである。これにより、複数の異なる試料の共鳴角の変化を同時に検出する事ができる。
【００１３】
請求項４に記載の本発明は、請求項１に記載の分析装置において、金属膜に接して配置されたリファレンスと、前記リファレンスにおいて表面プラズモン共鳴の生じる入射角から金属膜上の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段にて検出した温度に基づいて光検出手段の検出値を補正する補正手段とを備えたものである。これにより、温度の変化によって生じる共鳴角のずれを補正する事によって、共鳴角の検出精度を向上させる事ができる。
【００１４】
請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載の分析装置において、リファレンスは、共鳴角が温度にのみ依存して変化する物質を材料として形成されているようにしたものである。これにより、温度を精度良く検出する事ができる。
【００１５】
請求項６に記載の本発明は、請求項４または５に記載の分析装置において、光源からの光が試料に対応した金属膜の部分よりも先にリファレンスに対応した金属膜の部分に照射されるように構成したものである。これにより、光強度の損失の無い状態で共鳴角を検出する事ができ、温度を精度良く検出する事ができる。
【００１６】
請求項７に記載の本発明は、請求項４から６までのいずれか１項に記載の分析装置において、光学手段によってリファレンスに対応した金属膜の部分に光を複数回照射させるように構成したものである。これにより、リファレンスに対応した金属膜の部分の反射光強度の変化が大きくなる為、温度の変化を精度良く検出する事が可能である。
【００１７】
請求項８に記載の本発明は、請求項４から７までのいずれか１項に記載の分析装置において、試料についての温度と表面プラズモン共鳴の生じる入射角との関係をあらかじめ記憶可能な記憶手段を備え、補正手段は、前記記憶手段に記憶した関係に基づいて光検出手段の検出値を補正可能に構成されているようにしたものである。これにより、温度の変化によって生じる共鳴角のずれを精度良く補正することが可能である。
【００１８】
請求項９に記載の本発明は、請求項１に記載の分析装置において、金属膜に接して配置されたリファレンスと、前記リファレンスにおいて表面プラズモン共鳴の生じる入射角から金属膜上の温度を検出する温度検出手段と、試料とリファレンスとの温度を変化可能な温度制御素子と、前記温度検出手段による検出結果にもとづき、前記温度制御素子を介して、前記試料とリファレンスとの温度をコントロールする温度制御手段とを備えたものである。これにより、温度を一定に保った状態で共鳴角を検出する事が可能になる。
【００１９】
請求項１０に記載の本発明は、請求項９に記載の分析装置において、試料とリファレンスとの温度を外部から調節可能な手段を備えたものである。これにより、外部から温度調節が可能となる為、温度調節の必要な試料を分析する際に有効である。
【００２０】
請求項１１に記載の本発明は、請求項９または１０に記載の分析装置において、試料の温度を表示する温度表示手段を備えたものである。これにより、試料とリファレンスの温度が一定に保たれている事を外部から確認できる。
【００２１】
請求項１２に記載の本発明は、請求項１に記載の分析装置において、光学手段は、金属膜からの反射光を第１の光と第２の光とに分岐するとともに、第１の光を前記金属膜に再照射させる光分岐手段によって構成され、かつ、金属膜に再照射されて反射された第１の光を検出する第１の光検出手段と、前記光分岐手段によって分岐された第２の光を検出する第２の光検出手段と、前記第１の光検出手段による検出値と前記第２の光検出手段による検出値との割算結果を出力する割算手段とを備えたものである。これにより、金属膜上において、１回目に照射された場所の共鳴角と２回目に照射された場所の共鳴角とを、演算によって個別に検出する事ができる。
【００２２】
請求項１３に記載の本発明は、請求項１２に記載の分析装置において、金属膜は複数の異なる試料と接しうる構造であり、金属膜からの反射光と、光分岐手段により金属膜に再照射されて反射された第１の光とは、それぞれ異なる試料に対応した金属膜の部分を照射したものである。これにより、複数の異なる試料の共鳴角が重なっていたとしても、演算によって共鳴角を個別に検出する事が可能となる。
【００２３】
請求項１４に記載の本発明は、請求項１２に記載の分析装置において、金属膜からの反射光と、光分岐手段により金属膜に再照射されて反射された第１の光とは、同じ試料に対応した金属膜の部分をそれぞれ照射したものである。これにより、複数の場所の共鳴角を個別に検出する事ができる為、共鳴角の変化を細かく検出する事が可能となる。
【００２４】
請求項１５に記載の本発明は、請求項１２から１４までのいずれか１項に記載の分析装置において、金属膜に接して配置されたリファレンスと、前記リファレンスにおいて表面プラズモン共鳴の生じる入射角から金属膜上の温度を検出する温度検出手段とを備えたものである。これにより、試料とリファレンスとの共鳴角が重なっていたとしても、演算によって共鳴角を個別に検出する事が可能となり、このためリファレンスとして使用できる材質の選択肢が広がる。
【００２５】
請求項１６に記載の本発明は、請求項１２から１５までのいずれか１項に記載の分析装置において、光分岐手段により分岐されたうえで金属膜に再照射されて反射された第１の光と、光分岐手段により分岐された第２の光との光の強度の分割比を検出する分割比検出手段を備えたものである。これにより、光分岐手段で分岐した光どうしの強度の分割比にばらつきがあったしても、これを検出したうえで、補正により共鳴角を精度良く検出する事が可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下に、本発明の実施の形態１について、図１、図２、図３、図４、図５および図６を用いて説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施の形態１の分析装置の一例を表す構成図である。図１において、金属膜１の片側に測定対象物である試料２が接しており、反対側には光学プリズム３が接している。光学プリズム３は光源４からの光２４を臨界角以上の入射角θで金属膜１上に照射する機能を有する。上記のように光源４は金属膜１上に照射する光２４を発生し、ｐ偏光の光２４を金属膜１上に入射角θを変化させながら照射する。なお、入射角θを変化させる方法としては、光源４をその角度が変化するように駆動する事で光２４を金属膜１上に走査させても良いし、光源４は固定しておきポリゴンミラースキャナー等の反射鏡を駆動して光２４を走査させても良い。
【００２８】
光学プリズム３は互いに平行な二つの面を有し、金属膜１は一方の面に接するように配置されている。光学プリズム３における他方の面には光学手段５が接するように配置されている。金属膜１上に照射された光２４は、金属膜１上で全反射し、光学手段５に入射される。光学手段５は、この入射光を反射して金属膜１上に再照射させる機能を有しており、具体的には反射鏡等の光学部品を用いて構成されている。また、上記のように金属膜１と光学手段５とは平行に配置されており、金属膜１上に二回目に照射された光の入射角θと、金属膜１上に一回目に照射された光の入射角θとは等しくなる。金属膜１上に再照射された光は金属膜１上で再び全反射され、光学プリズム３を出て光検出手段６に入射される。光検出手段６は反射光２６の強度を検出する機能を有しており、光を検出する素子としてはフォトダイオードやＣＣＤ等が用いられる。
【００２９】
以上のように構成される分析装置において、図２はある時間における入射角に対する反射光強度の分布図を示している。
金属膜１上にある入射角θで光２４が照射されると、表面プラズモン共鳴によって共鳴角付近の反射光強度が減少するが、図１のように金属膜１上に二回照射した光２６を光検出手段６によって検出した場合、金属膜１における一回目に照射された場所と二回目に照射された場所において表面プラズモン共鳴が発生する。この為、図２に示すように共鳴角付近の反射光強度は金属膜１上に一回照射した場合よりも減少する。
【００３０】
例えば、表面プラズモン共鳴の生じない角度の反射光強度１．０を基準として、金属膜１上に一回照射した場合の共鳴角の反射光強度が０．３であったとすると、金属膜１上に二回照射した場合の共鳴角の反射光強度は（０．３／１．０）×（０．３／１．０）＝０．０９／１．０となる。つまり、基準に対する反射光強度の減少率を金属膜１上に照射した回数分だけ乗算した結果が、共鳴角の反射光強度として出力される。なお、表面プラズモン共鳴の生じない入射角においては、金属膜１上に二回照射したとしても反射光強度はほとんど減少しない。従って、金属膜１上に二回照射した場合は、表面プラズモン共鳴の生じない入射角と共鳴角付近との反射光強度の違いが大きくなる。
【００３１】
図３は、時間がΔｔ経過する前後での、入射角θに対する反射光強度の分布図である。測定ポイントにおいて、時間がΔｔ経過した場合の反射光強度の変化は、図１４に示した従来の金属膜１上に一回照射した場合と比較して大きくなる。従って、反射光強度の変化をより細かく検出する事ができ、演算によって微小な共鳴角の変化を検出する事ができる。
【００３２】
なお、上述した内容は金属膜１上での表面プラズモン共鳴を二回発生させた場合についてのものであるが、金属膜１上に光を複数回再照射させて、表面プラズモン共鳴を複数回発生させても良い。そうすることで、反射光強度の変化がいっそう大きくなる為、精度良く共鳴角の変化を検出する事ができる。
【００３３】
次に、本発明の実施の形態１の分析装置の他の例を、その構成図である図４にもとづいて説明する。図４のものでは、光学手段５として、片側に試料２を配した金属膜１を備えることにより、光学プリズム３を挟んで平行に二つの金属膜１、１が配されている構成とした。この構成によれば、短い光学経路で表面プラズモン共鳴を多く発生させる事ができる。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態１の分析装置のさらに他の例を、その構成図である図５にもとづいて説明する。図５のものでは、金属膜１上に共鳴角の異なっているＡ試料７、Ｂ試料８を配し、光学手段５にもとづく複数回の再照射により、それぞれの試料７、８に対して光２４を照射させる。すると、Ａ試料７とＢ試料８との共鳴角が異なっている為、光検出手段６によって、図６に示すように二つの共鳴角を持ったＳＰＲ曲線が得られる。従って、二つの試料に対して同時に共鳴角の変化を測定する事ができる。
【００３５】
なお、以上の実施の形態１の分析装置は、医学、生化学および化学の分析評価の分野での使用に限定されるものでは無く、その他の分析評価の分野において使用したとしても同様の効果を得る事ができる。
【００３６】
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２について、図７および図８を用いて説明する。図７は本発明の実施の形態２における分析装置を表す構成図である。なお、上述した実施の形態１における分析装置と同じ構成要素については、同じ符号を用い、その詳細な説明を省略する。図７において、金属膜１上にはリファレンス９が試料２とは別に配されており、その共鳴角が温度によって変化する事を利用して温度の検出を行う。
【００３７】
リファレンス９として用いる材料としては、共鳴角が温度にのみ依存して変化する物質を用いる。光検出手段６からの出力を受ける温度検出手段１０は、リファレンス９の共鳴角から金属膜１上の温度を検出する。記憶手段１１は、試料２の温度と共鳴角との関係を予め記憶しておき、温度検出手段１０によって検出された金属膜１上の温度の変化に応じて、温度による共鳴角の変化を補正値として出力する。また、試料２の温度と共鳴角との関係は、試料２の種類によって異なるものである為、測定したい試料の種類毎にその関係を記憶手段１１に記憶しても良い。補正手段１２は、記憶手段１１から出力した補正値に基づいて、正確な共鳴角を求めるために入射角θの補正を行う。
【００３８】
以上のように構成される分析装置の動作について、図８を用いて説明する。図８は、時間がΔｔ経過する前後での、入射角θに対する反射光強度の分布図であり、図８（ａ）は入射角補正前の分布図、図８（ｂ）は入射角補正後の分布図を表している。光検出手段６によって検出される反射光強度として、図８（ａ）に示すように、リファレンス９と試料２の二つの共鳴角を持ったＳＰＲ曲線が得られる。試料反応等の分析中において、時間がΔｔ経過した後にリファレンス９と試料２の共鳴角が図８（ａ）のように変化した場合、リファレンス９の共鳴角の変化は温度変化によるものであるが、試料２の共鳴角の変化は温度変化と試料反応とによるものが表れる。
【００３９】
そこで、温度検出手段１０によって、リファレンス９の共鳴角の変化から金属膜１上の温度変化を検出する。そして、記憶手段１１に予め記憶させておいた試料２の温度と共鳴角との関係に基づいて、温度変化に応じた共鳴角の変化を出力し、補正手段１２にて入射角の補正を行う。図８（ｂ）のように、試料２の温度による共鳴角の変化分が除去され、試料反応による共鳴角の変化のみを測定する事ができる。
【００４０】
なお、上述した構成においては、記憶手段１１に予め記憶された試料２の温度と共鳴角との関係に基づいて入射角の補正を行うが、リファレンス９と試料２の温度と共鳴角との関係が同じ場合は、温度検出手段で検出したリファレンス９の共鳴角の変化を温度の変化に換算せず、そのまま入射角の補正として用いても良い。これによれば、記憶手段１１に試料２の温度と共鳴角との関係を予め記憶させておく必要がなくなり、構成を簡略化する事ができる。
【００４１】
また、温度による補正を正確に行う為には、リファレンス９の共鳴角を精度良く検出する必要がある。図７に示すようにリファレンス９に対応する金属膜１の部分に光を複数回照射する事によって、反射光強度の変化が大きくなるので、共鳴角を精度良く検出する事ができる。また、反射ミラーなどにより構成された光学手段５で反射した際に光強度を損失する可能性があり、共鳴角の検出精度が悪くなる可能性があるが、リファレンス９に対応する金属膜１の部分に最初に光を照射すれば光強度の損失の無い状態で共鳴角を検出する事ができ、温度を精度良く検出する事ができる。
【００４２】
以上の実施の形態２の分析装置は、医学、生化学および化学の分析評価の分野での使用に限定されるものでは無く、その他の分析評価の分野において使用したとしても同様の効果を得る事ができる。
【００４３】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について、図９を用いて説明する。
図９は本発明の実施の形態３における分析装置を表す構成図である。なお、上述した実施の形態１および２における分析装置と同じ構成要素については、同じ符号を用い、その詳細な説明を省略する。図９において、リファレンス９は金属膜１上に他の試料とは別に配されており、その共鳴角が温度によって変化する事を利用して温度の検出を行う。リファレンス９として用いる材料としては、共鳴角が温度にのみ依存して変化する物質を用いる。温度検出手段１０は、リファレンス９の共鳴角から金属膜１上の温度を検出する。
【００４４】
温度検出手段１０にて検出された温度は温度表示手段１３によって装置外部に表示され、これにより現在の温度を外部よりたとえば視覚により確認する事を可能としている。温度検出手段１０にて検出された温度は温度制御手段１４にフィードバックされ、温度制御素子１５によって試料２とリファレンス９との温度を一定になるように制御する。なお、温度制御素子１５としてはペルチエ素子、ファンやヒーター／クーラー等があり、この温度制御素子１５によって試料２とリファレンス９との加熱／冷却を行う。また、温度制御手段１４は図示のように温度制御素子１５の温度を装置外部から調節できる機能を有しており、これによれば、特に温度の設定の必要な分析の場合において、所望の温度に設定した状態で測定を行う事ができる。
【００４５】
以上のように構成される分析装置だと、温度制御素子１５によって金属膜１上の温度が常に一定に制御される為、温度による共鳴角の検出誤差を除去する事ができる。
【００４６】
また、以上の実施の形態３の分析装置は、医学、生化学および化学の分析評価の分野での使用に限定されるものでは無く、その他の分析評価の分野において使用したとしても同様の効果を得る事ができる。
【００４７】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について、図１０、図１１および図１２を用いて説明する。
【００４８】
図１０は、本発明の実施の形態４における分析装置を表す構成図である。なお、上述した実施の形態１、２、３における分析装置と同じ構成要素については、同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。ここでは、光学プリズム３における一方の面に金属膜１が接するように配置されるとともに、他方の面にはビームスプリッタ１６が接するように配置されている。
【００４９】
互いに異なる二種類の試料であるＡ試料７とＢ試料８とが配された金属膜１上において、Ａ試料７が配された場所に光源４から光２４を照射する。金属膜１上に照射された光は、金属膜１上で全反射してビームスプリッタ１６に入射される。ビームスプリッタ１６は金属膜１上からの反射光を二つに分岐する。なお、分岐した光の強度の分割比は１：１となる事が望ましい。一方の光はＢ試料８が配された場所に照射された後、金属膜１上で全反射される。その反射光２６の強度は、第１の光検出手段１７によって検出される。また、ビームスプリッタ１６で分岐した他方の光は、第２の光検出手段１８に入射されて、その反射光強度が検出される。
【００５０】
第１の光検出手段１７と第２の光検出手段１８にて検出された反射光強度は、割算手段１９に入力される。また、分割比検出手段２０が、ビームスプリッタ１６で分岐した光の強度の分割比を検出して割算手段１９へ出力する。割算手段１９は、第１の光検出手段１７で検出した反射光強度と第２の光検出手段１８で検出した反射光強度とを分割比に応じて補正した後、第１の光検出手段１７で検出した反射光強度を第２の光検出手段１８で検出した反射光強度にて割算して出力する。
【００５１】
以上のように構成される分析装置において、図１１は、ある時間における反射光強度の分布図を表しており、同図（ａ）は第１の光検出手段１７で検出した反射光強度の分布図、同図（ｂ）は第２の光検出手段１８で検出した反射光強度の分布図、同図（ｃ）は割算手段１９で検出した反射光強度の分布図を表している。なお、図１１は、分割比検出手段２０で検出した分岐した光の強度の分割比が１：１であった場合とする。
【００５２】
実施の形態１において図５を参照して述べたものと同様に、図１０において、二種類の異なる試料であるＡ試料７とＢ試料８とに照射した光の反射光強度を第１の光検出手段１７にて検出した場合に、Ａ試料７とＢ試料８の共鳴角を同時に検出する事ができる。しかし、Ａ試料７とＢ試料８との共鳴角が近い値であった場合は、図１１（ａ）のように共鳴角付近のＳＰＲ曲線が重なってしまい、それぞれの共鳴角を検出できなくなってしまう。
【００５３】
そこで、Ａ試料７にのみ照射された光の反射光強度を光検出手段１８にて検出すれば、図１１（ｂ）のようにＡ試料７の共鳴角を検出する事ができる。また、図１１（ａ）ではＡ試料７とＢ試料８に光が照射された時の反射光強度が乗算されているので、割算手段１９を用いて、第１の光検出手段１７で検出した反射光強度を、第２の光検出手段１８で検出した反射光強度にて割算する事で、Ｂ試料８の共鳴角を検出する事ができる。例えば、表面プラズモン共鳴の生じない角度の反射光強度１．０を基準として、図１１（ａ）の反射光強度が０．２１となりかつ図１１（ｂ）の反射光強度が０．３となる入射角において、Ｂ試料８からの反射光の強度は（０．２１／１．０）／（０．３／１．０）＝０．７／１．０として計算され、図１１（ｃ）のようにＢ試料８のみの反射光強度を検出する事ができる。従って、二種類の異なる試料の共鳴角が重なっていたとしても、割算によって個別に共鳴角を検出する事が可能となる。
【００５４】
次に、ビームスプリッタ１６で分岐した光の強度の分割比が異なっていた場合について、図１２を用いて説明する。図１２は、図１０におけるビームスプリッタ１６で分岐した光の強度の分割比が異なっていた場合の、ある時間における反射光強度の分布図であり、同図（ａ）は第１の光検出手段１７で検出した反射光強度の分布図、同図（ｂ）は第２の光検出手段１８で検出した反射光強度の分布図、同図（ｃ）は割算手段１９で検出した反射光強度の分布図である。
【００５５】
ビームスプリッタ１６で分岐した光の強度の分割比が異なると、図１２のように、反射光強度の基準が、たとえば同図（ａ）では０．８、同図（ｂ）では１．０となっているように異なる。そこで、ＳＰＲ曲線におけるこのように反射光強度の基準となりうる部分、すなわち表面プラズモン共鳴による反射光強度の減少が無い入射角の部分を検出ポイントとして設定し、図１０における分割比検出手段２０が検出ポイントにおける反射光強度を基準として検出し、その検出結果を割算手段１９に出力する。そして、検出基準に対する反射光強度の減少率をそれぞれの光検出手段１７、１８について求めた後に、割算手段１９によって割算する事で、各試料の共鳴角を個別に検出する事ができる。
【００５６】
例えば、図１２（ａ）における第１の光検出手段１７によって検出された反射光強度が０．１７で、図１２（ｂ）における第２の光検出手段１８によって検出されたＡ試料７の反射光強度が０．３である入射角において、反射光強度の減少率は、図１２（ａ）では０．１７／０．８、図１２（ｂ）では０．３／１．０となる。すると、その入射角におけるＢ試料８での反射光強度は（０．１７／０．８）／（０．３／１．０）＝０．７／１．０として計算する事ができ、分割比が異なっていたとしても各試料の共鳴角を個別に検出する事ができる。
【００５７】
なお、図１０の構成において金属膜１上に供給された二つの試料を同じ試料とすれば、二つの光検出手段で共鳴角を細かく検出する事ができるので精度が良くなる。また、光検出手段を複数備えれば、二種類以上の試料に対しても同時に共鳴角を検出する事ができる。また、試料を温度検出の為のリファレンスに置き換えても良い。リファレンスの共鳴角と試料の共鳴角が重なっていたとしても、演算によって個別に共鳴角を検出できる為に、リファレンスとして用いる事ができる材料が、試料の共鳴角によって限定されなくなる。
【００５８】
以上の実施の形態４の分析装置は、医学、生化学および化学の分析評価の分野での使用に限定されるものでは無く、その他の分析評価の分野において使用したとしても同様の効果を得る事ができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の分析装置によれば、金属膜上に光を複数回照射させる光学手段を備える事で、光検出手段によって検出した反射光強度の変化が大きくなって、微小な共鳴角の変化を精度良く検出する事ができる。更に、温度変化によって生じる共鳴角の誤差発生を防止し、共鳴角の変化を精度良く検出する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の分析装置の一例を示す構成図
【図２】図１の分析装置についての、ある時間における入射角に対する反射光強度の分布図
【図３】図１の分析装置についての、時間がΔｔ経過する前後での入射角に対する反射光強度の分布図
【図４】本発明の実施の形態１の分析装置の他の例を示す構成図
【図５】本発明の実施の形態１の分析装置のさらに他の例を示す構成図
【図６】図５において時間がΔｔ経過する前後での入射角に対する反射光強度の分布図
【図７】本発明の実施の形態２の分析装置を示す構成図
【図８】図７の分析装置についての、時間がΔｔ経過する前後での入射角に対する反射光強度の分布図であって、（ａ）は入射角補正前の分布図、（ｂ）は入射角補正後の分布図
【図９】本発明の実施の形態３の分析装置を示す構成図
【図１０】本発明の実施の形態４の分析装置を示す構成図
【図１１】図１０の分析装置についての、ある時間における入射角に対する反射光強度の分布図であって、（ａ）は第１の光検出手段で検出した反射光強度の分布図、（ｂ）は第２の光検出手段で検出した反射光強度の分布図、（ｃ）は割算手段で検出した反射光強度の分布図
【図１２】図１０の分析装置についての、ビームスプリッタで分岐した光の強度の分割比が異なっていた場合のある時間における反射光強度の分布図であって、（ａ）は第１の光検出手段で検出した反射光強度の分布図、（ｂ）は第２の光検出手段で検出した反射光強度の分布図、（ｃ）は割算手段で検出した反射光強度の分布図
【図１３】従来の分析装置を示す構成図
【図１４】図１３の従来の分析装置についての、入射角に対する反射光強度分布の説明図
【符号の説明】
１金属膜
２試料
３光学プリズム
４光源
５光学手段
６光検出手段
９リファレンス
１０温度検出手段
１６ビームスプリッタ
１７第１の光検出手段
１８第２の光検出手段
１９割算手段
２０分割比検出手段
２４光
２６反射光
θ 入射角

Claims

試料と接する金属膜と、前記金属膜における試料とは反対側に照射させる光を発生する光源と、前記金属膜からの反射光の強度を検出する光検出手段とを具備し、前記金属膜にある入射角で光を照射した時に生じる表面プラズモン共鳴を利用して試料の分析を行う分析装置において、
前記金属膜からの反射光をさらにこの金属膜に照射させることによってこの金属膜に光を複数回照射させる光学手段を備え、前記光検出手段は、前記光学手段によって前記金属膜上に複数回照射された後の反射光の強度を検出可能であることを特徴とする分析装置。
光学手段は、金属膜と平行に配置した別の金属膜であることを特徴とする請求項１記載の分析装置。
金属膜は複数の異なる試料と接しうる構造であり、光学手段は前記複数の異なる試料に対応した金属膜の部分に光を照射可能であることを特徴とする請求項１記載の分析装置。
金属膜に接して配置されたリファレンスと、前記リファレンスにおいて表面プラズモン共鳴の生じる入射角から金属膜上の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段にて検出した温度に基づいて光検出手段の検出値を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
リファレンスは、共鳴角が温度にのみ依存して変化する物質を材料として形成されていることを特徴とする請求項４記載の分析装置。
光源からの光が試料に対応した金属膜の部分よりも先にリファレンスに対応した金属膜の部分に照射されるように構成されていることを特徴とする請求項４または５記載の分析装置。
光学手段によってリファレンスに対応した金属膜の部分に光を複数回照射させるように構成されていることを特徴とする請求項４から６までのいずれか１項記載の分析装置。
試料についての温度と表面プラズモン共鳴の生じる入射角との関係をあらかじめ記憶可能な記憶手段を備え、補正手段は、前記記憶手段に記憶した関係に基づいて光検出手段の検出値を補正可能に構成されていることを特徴とする請求項４から７までのいずれか１項記載の分析装置。
金属膜に接して配置されたリファレンスと、前記リファレンスにおいて表面プラズモン共鳴の生じる入射角から金属膜上の温度を検出する温度検出手段と、試料とリファレンスとの温度を変化可能な温度制御素子と、前記温度検出手段による検出結果にもとづき、前記温度制御素子を介して、前記試料とリファレンスとの温度をコントロールする温度制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
試料とリファレンスとの温度を外部から調節可能な手段を備えたことを特徴とする請求項９記載の分析装置。
試料の温度を表示する温度表示手段を備えたことを特徴とする請求項９または１０記載の分析装置。
光学手段は、金属膜からの反射光を第１の光と第２の光とに分岐するとともに、第１の光を前記金属膜に再照射させる光分岐手段によって構成され、かつ、
金属膜に再照射されて反射された第１の光を検出する第１の光検出手段と、前記光分岐手段によって分岐された第２の光を検出する第２の光検出手段と、前記第１の光検出手段による検出値と前記第２の光検出手段による検出値との割算結果を出力する割算手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
金属膜は複数の異なる試料と接しうる構造であり、金属膜からの反射光と、光分岐手段により金属膜に再照射されて反射された第１の光とは、それぞれ異なる試料に対応した金属膜の部分を照射したものであることを特徴とする請求項１２記載の分析装置。
金属膜からの反射光と、光分岐手段により金属膜に再照射されて反射された第１の光とは、同じ試料に対応した金属膜の部分をそれぞれ照射したものであることを特徴とする請求項１２記載の分析装置。
金属膜に接して配置されたリファレンスと、前記リファレンスにおいて表面プラズモン共鳴の生じる入射角から金属膜上の温度を検出する温度検出手段とを備えたことを特徴とする請求項１２から１４までのいずれか１項記載の分析装置。
光分岐手段により分岐されたうえで金属膜に再照射されて反射された第１の光と、光分岐手段により分岐された第２の光との光の強度の分割比を検出する分割比検出手段を備えたことを特徴とする請求項１２から１５までのいずれか１項記載の分析装置。