JPH10239233A

JPH10239233A - 表面プラズモンセンサー

Info

Publication number: JPH10239233A
Application number: JP4195397A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Naya; 昌之納谷
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 1998-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】表面プラズモンセンサーにおいて、センサー
面への光ビームの入射角度を容易に変化可能とする。【解決手段】表面プラズモンセンサーにおいて、カッ
プラー手段10の入力部13および出力部14として、レンズ
機能と収差補正機能とを有したホログラム光学素子を用
い、光源光学手段20および光検出手段30をそれぞれステ
ージ25, 35上に配置して該ステージ25, 35上でそれぞれ
をＸ方向に可動とする。光源光学手段20から出射された
光ビームＬは入力部13に入射されてセンサ基板２と金属
膜３との界面４の所定の点Ｐに集束せしめられて所定の
入射角で入射される。光源光学手段20と光検出手段30と
を連動して互いに近接する方向若しくは離間する方向に
移動せしめることにより、所定の点Ｐにおける光ビーム
Ｌの入射角を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面プラズモンの
発生を利用して試料中の物質を定量分析する表面プラズ
モンセンサーに関し、特に詳細には、光ビームのカップ
リング手段が改良された表面プラズモンセンサーに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】金属中においては、自由電子が集団的に
振動して、プラズマ波と呼ばれる粗密波が生じる。そし
て、金属表面に生じるこの粗密波を量子化したものは、
表面プラズモンと呼ばれている。

【０００３】従来より、この表面プラズモンが光波によ
って励起される現象を利用して、試料中の物質を定量分
析する表面プラズモンセンサーが種々提案されている。
そして、それらの中で特に良く知られているものとし
て、 Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙げ
られる（例えば特開平６−１６７４４３号参照）。

【０００４】上記の系を用いる表面プラズモンセンサー
は基本的に、プリズムと、このプリズムの一面に形成さ
れて試料に接触せしめられる金属膜と、光ビームを発生
させる光源と、上記光ビームをプリズムに通し、該プリ
ズムと金属膜との界面に対して種々の入射角が得られる
ように入射させる光学系と、上記の界面で全反射した光
ビームの強度を種々の入射角毎に検出可能な光検出手段
とを備えてなるものである。

【０００５】なお上述のように種々の入射角を得るため
には、光ビームの照射系を回転させるいわゆるゴニオメ
ーター（例えば特開平６−５０８８２号参照）が用いら
れたり、あるいは光ビームに種々の角度で入射する成分
が含まれるように、比較的太い光ビームを上記界面で集
束するように入射させる光学系が用いられる。前者の場
合は、光ビームの偏向にともなって反射角が変化する光
ビームを、光ビームの偏向に同期移動する小さな光検出
器によって検出したり、反射角の変化方向に沿って延び
るエリアセンサーによって検出することができる。一方
後者の場合は、種々の反射角で反射した各光ビームを全
て受光できる方向に延びるエリアセンサーによって検出
することができる。

【０００６】光ビームを金属膜に対して全反射角以上の
入射角θで入射させると、反射面の金属膜中にエバネッ
セント波といわれる「にじみ波」が生じる。このエバネ
ッセント波は該金属膜に接している試料中に電界分布を
もち、この金属膜と試料との界面に表面プラズモンが発
生する。ｐ偏光された光ビームが金属膜に対して入射さ
れて生じたエバネッセント波の波数ベクトルが上述の表
面プラズモンの波数ベクトルと等しく波数整合が成立す
ると両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面プラ
ズモンに移行してプラズモンが励起される。この時、光
のエネルギーの移行のために全反射した光の強度は著し
く低下する。

【０００７】それ故、上記表面プラズモンセンサーにお
いては、種々の入射角θで前記金属膜に入射させた光ビ
ームについて、該金属膜により全反射された光ビームの
強度の測定を行うことにより、反射強度が著しく低下す
る現象が生じる時の入射角θ_sp（全反射解消角）が得ら
れ、この全反射解消角θ_spと入射光の波数ベクトルＫ₁
から共鳴波数Ｋ_spが、Ｋ_sp＝Ｋ₁sinθ_spの関係により導
かれる。表面プラズモンの波数Ｋ_spが分かると、試料の
誘電率が求められる。すなわち表面プラズモンの角周波
数をω、真空中の光速をｃ、金属、試料の誘電率をそれ
ぞれε_mとε_sとすると、以下の関係がある。

【０００８】

【数１】

【０００９】試料の誘電率ε_sが分かれば、所定の較正
曲線等に基づいて試料中の特定物質の濃度が分かるの
で、結局、上記反射光強度が低下する全反射解消角θ_sp
を知ることにより、試料中の特定物質を定量分析するこ
とができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したタイプの
従来の表面プラズモンセンサーにおいては、光ビームの
界面へのカップリングにプリズムを用いているため、プ
リズム内部での多重反射干渉がノイズの原因となり分析
精度が低くなるという問題がある。また、ビームの入射
角が大きい条件の場合には光学系の大きさが大きくなっ
てしまうという欠点がある。

【００１１】また、矩形プリズムや直角プリズムを用い
た場合、光ビームを界面に対して種々の入射角で入射せ
しめるためにプリズムへの光ビームの入射角度を変化さ
せる場合、収差が生じ光ビームの集束位置がずれるとい
う問題があり、これを解消しようと思うと複雑な光軸調
整機構が必要となる。また、光ビームのプリズムへの入
射角を変化させるための照射光学系の回転には複雑な構
造が伴うものである。

【００１２】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、光の多重反射干渉を生ぜしめることなく、光学
系を小型化に構成することができ、簡単な光学系で光ビ
ームの界面に対する種々の入射角を得ることのできる表
面プラズモンセンサーを提供することを目的とするもの
である。

【００１３】さらに、複数の試料について同一条件で測
定したい場合や、試料中の物質の二次元的な物性情報を
得たい場合があるという事情に鑑みて、同様に簡単な光
学系で光ビームの界面に対する種々の入射角を得ること
ができ、さらに一次元若しくは二次元走査が可能な表面
プラズモンセンサーを提供することを目的とするもので
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の表面プラズモン
センサーは、所定の屈折率を有する透明基板、および、
この透明基板の一表面側に配され、試料に接触させられ
る金属膜を備えてなるセンサユニットと、前記透明基板
の前記一表面とは反対側の他表面側に、前記所定の屈折
率と略同じ屈折率を有するマッチング液を挟んで配置さ
れたカップラー手段であって、一部に形成されている入
力部から入射された光ビームを透過して前記透明基板と
前記金属膜との界面に入射せしめ、該界面で全反射した
光ビームを透過して他の一部に形成されている出力部か
ら出射する、該光ビームの透過する部分が前記所定の屈
折率と略同じ屈折率を有するカップラー手段と、光ビー
ムを発生する光源とを備え、前記光源から発生された光
ビームを平行光として前記入力部から入射せしめ、前記
界面で全反射されて前記出力部から出射された光ビーム
の強度を検出する表面プラズモンセンサーにおいて、前
記入力部および出力部がホログラム光学素子からなるこ
とを特徴とするものである。

【００１５】上記表面プラズモンセンサーにおいて、前
記ホログラム光学素子を、入射された平行光ビームを所
定の位置に集束せしめるものとし、前記光源を前記界面
と平行な面内で、前記所定の位置に近接する方向若しく
は離間する方向に移動せしめる光源移動手段を備え、前
記光源を移動せしめることにより、前記光ビームを前記
入力部の相異なる位置に入射せしめて該光ビームを前記
所定の位置で前記界面に対して種々の入射角度で入射せ
しめるものとしてもよい。

【００１６】前記ホログラム光学素子は、レンズ機能と
収差補正機能とを有し、該両機能によって前記光ビーム
を前記所定の位置に集束せしめるものであってもよい
し、シリンドリカルレンズ機能と収差補正機能とを有
し、該両機能によって前記光ビームを前記所定の位置に
集束せしめるものであってもよい。なお、前者の場合、
前記「所定の位置」は点状となり、後者の場合、前記
「所定の位置」は線状となる。

【００１７】すなわち、前記「レンズ機能」とは、入射
された光ビームを一点に収束せしめる機能をいい、前記
「シリンドリカルレンズ機能」とは、一方向にのみ屈折
率を有し該方向にのみ光ビームを収束せしめる機能をい
う。

【００１８】また、前記センサユニットを、前記透明基
板と前記カップラー手段との間隔が常に一定となるよう
に位置決めする位置決め手段と、前記センサユニットを
所定の方向に移動せしめるセンサ移動手段とを備え、前
記間隔に前記マッチング液を充填するようにしてもよ
い。

【００１９】また、光ビームが、前記界面の、前記シリ
ンドリカルレンズ機能の軸方向と同方向の相異なる箇所
に順次入射するように、該光ビームの入力部における入
射位置を移動させる入射位置移動手段を備えてもよい。

【００２０】前記「シリンドリカルレンズ機能の軸方
向」とは、屈折力を有する面内に垂直な軸をいうが、
「軸方向と同方向の相異なる箇所」とは、必ずしも軸方
向に沿っった箇所に限るものではなく、軸方向の位置的
変化があれば足りるものである。

【００２１】なお、前記センサ移動手段と前記入射位置
移動手段の双方を備えた表面プラズモンセンサーにおい
ては、前記センサユニットにおける所定の方向と前記シ
リンドリカルレンズの軸方向とが互いに交差するものと
することが望ましい。

【００２２】前記「入射位置移動手段」とは、ガルバノ
ミラー等を備えた光学系により光ビームを偏向せしめて
入射位置を移動させるものであってもよいし、光源自体
を機械的に移動せしめて入射位置を移動させるものであ
ってもよい。

【００２３】なお、ここで「カップラー手段」とは、前
記界面に入射される光ビームを表面プラズモン共鳴発生
条件に結合せしめるための手段の総称である。

【００２４】

【発明の効果】本発明の表面プラズモンセンサーは、セ
ンサー部への光ビームのカップリングにホログラム光学
素子を用いる構成であるため、カップリングにプリズム
を用いる場合に生じる多重反射干渉を防ぐことができ
る。また、プリズムを用いた場合と比較して、装置の小
型化が可能となり、光軸の調整も容易となる。

【００２５】ホログラム光学素子を、入射された平行光
ビームを所定の位置に集束せしめるものとし、前記光源
を前記界面と平行な面内で、前記所定の位置に近接する
方向若しくは離間する方向に移動せしめる光源移動手段
を備えたことにより、光源を単に移動させただけで、所
定の位置において種々の入射角を得ることができる。

【００２６】レンズ若しくはシリンドリカルレンズ機能
および収差補正機能を有するホログラム光学素子を用い
ることにより、光ビームを界面において収差無く所定位
置に集束せしめることができる。

【００２７】さらに、センサユニット移動手段、入射位
置移動手段の少なくとも一方、若しくは双方を備えたこ
とにより、一次元若しくは二次元方向に延びる試料や、
一次元若しくは二次元方向に並べられた複数の試料につ
いての分析を効率良く行うことが可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第一の実
施形態である表面プラズモンセンサーの一側面形状を示
すものである。

【００２９】図示されるように、表面プラズモンセンサ
ーの基本構成は、測定すべき試料Ｓに接触させられる
金、銀等の金属膜が形成されたセンサユニット１と、こ
のセンサユニット１を支持するセンサ支持手段15を備
え、該センサユニット１に対して屈折率マッチングオイ
ル（マッチング液）９を介して配されているカップラー
手段10と、光ビームを発生し、該光ビームをカップラー
手段10に入射せしめる光源光学手段20と、カップラー手
段10から出射される光ビームの強度を測定する光検出手
段30とからなるものである。

【００３０】次に、本発明の第一の実施形態における各
部の詳細な構成を説明する。

【００３１】センサユニット１は、均一な厚さのガラス
等からなる透明基板であるセンサ基板２上に金、銀等の
金属膜３が形成されたものである。なお、ガラス基板２
上に金等の金属膜３を形成する場合には、ガラス基板２
上に予めクロムを１nmほど配した上で行う。これによ
り、金属膜３の形成が容易となり、また、剥離が抑えら
れる。また、表面プラズモンセンサーによる分析におい
ては、一般に、金属膜３上に結合反応膜（抗原（あるい
は抗体））を形成し、特定の物質に選択的に応答する抗
原・抗体反応を利用し、それと特異的に吸着する抗体
（あるいは抗原）量を入射角の変化として測定してい
る。ここでは、金属膜３と該金属膜３上に形成された結
合反応膜（図示せず）とを一体としてセンサー膜とい
う。

【００３２】また、カップラー手段10は、前記センサユ
ニット１と対面する側に凹部11が形成されたガラスから
なるセル12と、セル12の他面に形成されたホログラム光
学素子からなる入力部13および出力部14とを備えるもの
である。さらに該カップラー手段10はその一部に前記セ
ンサユニット１を支持するセンサ支持手段（センサアタ
ッチメント）15を備えており、このセンサアタッチメン
ト15により、センサ基板２とセル12との距離が常に一定
になるようにセンサユニット１を支持する。なお、セン
サ基板２とカップラー手段10との間には屈折率マッチン
グオイル９が充填される。センサ基板２、ホログラム光
学素子からなる入出力部13, 14を含むカップラー手段10
および屈折率マッチングオイル９には、屈折率が略同じ
ものを用いてそれぞれの界面での光ビームの反射を防止
している。

【００３３】光源光学手段20は、光ビームＬを発生させ
る半導体レーザ等からなる光源21と、光ビームＬを平行
光として出射するレンズ22とからなり、この光源光学手
段20は光源光学手段用ステージ25上に設置されてこの光
源光学手段用ステージ25上でＸ方向に可動とされてい
る。光源21から発せられた光ビームＬは、図示しない偏
光子によりｐ偏光されて入力部13から入射され、センサ
基板２と金属膜３との界面４に所定の入射角θで入射す
るが、この時、光源光学手段20を光源光学手段用ステー
ジ25上でＸ方向に移動せしめることにより入射角θを種
々の角度に変化せしめることが可能である。ここでＸ方
向に移動せしめることは、すなわち、界面４に平行な面
内で界面４における光ビームの焦点位置に対して近接す
る方向若しくは離間する方向に移動せしめることと等価
である。なお、この界面４への光ビームＬの入射角θは
全反射臨界角以上の角度範囲で変化せしめるように設定
し、光ビームＬが界面４で全反射されるようにする。

【００３４】入力部13および出力部14として用いられて
いるホログラム光学素子は、光ビームを集束せしめるレ
ンズ機能と収差補正機能とを有して、入射された平行光
ビームを一点に絞り込むように設計されたものである。
例えば、図２に示すように、所定の角度で入射される平
行光を界面の所定の点Ｐに集束せしめるように点線23で
示す光路を設定する。このように入力部13に対して異な
る入射位置からに入射される平行光ビームが全て所定の
点に集束せしめられることから、平行光ビームＬの入射
位置を位置X1から位置X2へとＸ方向に移動せしめること
により、所定の点Ｐにおける光ビームの入射角をθ₁ か
らθ₂ へと変化させることができる。従って、光源光学
手段を単に平行移動せしめるだけで、界面の所定の点に
おいて光ビームを種々の入射角度で入射せしめることが
できる。

【００３５】光検出手段30としては、例えば、フォトダ
イオード、特願平８−109366号記載の２分割フォトダイ
オード、フォトダイオードアレイ、ＣＣＤラインセンサ
ー等を用いる。上記光ビームＬの入射位置の変化に応じ
て出射用ＨＯＥから出射される光ビームＬの位置も変化
することから、この光検出手段30は光検出手段用ステー
ジ35に設置され、この光検出手段用ステージ35上でＸ方
向に可動とされている。光源光学手段20と光検出手段30
とは、連動してそれぞれのステージ25, 35上で互いに近
接する方向若しくは互いに離間する方向に移動されるこ
とにより、光源光学手段20から出射されて界面４で反射
された光ビームＬを常に光検出手段30で検出可能とされ
ている。

【００３６】以下、上記構成の表面プラズモンセンサー
による試料分析について説明する。分析に供される試料
Ｓは、金属膜３に接触する状態に配置される。光源光学
手段20により発生されてｐ偏光に設定された光ビームＬ
が入力部13からカップラー手段10に入射され、該カップ
ラー手段10およびマッチングオイル９を透過して金属膜
３とセンサ基板２との界面４に対して入射される。前述
の通り、光源光学手段20を光源光学手段用ステージ25上
でＸ方向に移動せしめることにより光ビームＬは界面４
に対して種々の入射角θで入射される。光ビームＬはこ
の界面４で全反射され、出力部14から出射され、該出射
された光ビームＬが光検出手段30によって検出される。

【００３７】光検出手段30によって出力される光検出信
号は全反射した光ビームＬの強度Ｉを界面４への入射角
θ毎に示すものであり、この反射光強度Ｉと入射角θと
の関係は概ね図３に示すようなものとなる。

【００３８】ここで、ある特定の入射角（全反射解消
角）θ_spで入射した光は金属膜３と試料Ｓとの界面に表
面プラズモンを励起させるので、この光については反射
光強度Ｉが鋭く低下する。それ故、光検出手段30から出
力される光検出信号Ｓを用いれば全反射解消角θ_spが分
かり、この全反射解消角θ_spの値に基づいて試料Ｓ中の
特定物質を定量分析することができる。その理由は先に
詳しく説明した通りである。

【００３９】次に、本発明の二次元走査型の表面プラズ
モンセンサの実施の形態について説明する。図４は、本
発明の第一の実施形態である表面プラズモンセンサーの
一側面形状を示すものであり、図５、図６はそれぞれ図
４に表されたプラズモンセンサーを矢印Ａ方向から見た
形状および矢印Ｂ方向から見た形状である。但し、図１
において光源光学手段は省略されており、図４において
は一部断面図とされている。以下、上記第一の実施形態
と異なる構成および作用についてのみ述べることとし、
同一の構成および作用部分についての詳細な説明は省略
する。

【００４０】センサユニット１は、均一な厚さのガラス
等からなる透明基板であるセンサ基板２上に金、銀等の
金属膜３が形成され、金属膜３を囲むようにして防水壁
５が設けられたものであり、測定時にはセンサユニット
１の下部がマッチングオイル９中に浸水せしめられた状
態とする。

【００４１】図５に示すように、本実施の形態に係る表
面プラズモンセンサーにおいては、カップラー手段10は
一方向に延びて形成されており、センサアタッチメント
15はカップラー手段10の凹部11に沿って形成されてい
る。なお、センサアタッチメント15は搬送レール（図示
しない）を備えており、この搬送レールに沿って、即
ち、センサアタッチメント15に沿ってセンサユニット１
は可動とされている。センサユニット１には搬送シャフ
ト６が固設され、該搬送シャフト６はローラ７に挟持さ
れており、センサユニット１はローラ７の回転に伴って
矢印Ｘ方向へ移動せしめられる構成である。即ち、本実
施形態においては、センサアタッチメント15に備えられ
た搬送レール、搬送シャフト６及びローラ７によりセン
サユニット移動手段が構成されている。

【００４２】光源光学手段20は、光ビームＬを発生させ
る半導体レーザ等からなる光源21と、シリンドリカルレ
ンズ22と、テレセントリック光学系を利用した光偏向手
段であるテレセントリックスキャナ23とからなる（図６
参照）。該テレセントリックスキャナ23は、シリンドリ
カルレンズ22の焦点位置に配されたガルバノミラー24
と、シリンドリカルレンズ25とからなるものである。光
源21から発せられた光ビームＬは、シリンドリカルレン
ズ22によってガルバノミラー24上で焦点を結び、該ガル
バノミラー24によって反射されてテレセントリックスキ
ャナ23のシリンドリカルレンズ25に入射される。該シリ
ンドリカルレンズ25において光ビームＬは平行光とさ
れ、入力部13から入射される。本実施形態において入力
部13および出力部14を構成するホログラム光学素子は、
シリンドリカルレンズ機能と収差補正機能とを有するも
のであり、入力部13から入射された光ビームは、金属膜
３とセンサ基板２の界面で一方向に集束せしめられる。
本実施形態においては、図４中紙面に平行な面内のみ屈
折力を有するシリンドリカルレンズ機能を有しており、
紙面に垂直な方向がシリンドリカルレンズ機能の軸方向
である。なお、この軸方向は図６中のＹ方向と同方向で
あり、光ビームＬの入力部13への入射位置は、ガルバノ
ミラー24の揺動に伴ってＹ方向に平行移動せしめられ
る。

【００４３】なお、光ビームの入射位置移動手段として
光偏向手段であるテレセントリックスキャナを用いる代
わりに、たとえば、Ｙ方向に移動可能なステージ上に光
源光学手段用ステージ25ごと配置して、Ｙ方向にステー
ジ25を移動させることによって光ビームの入射位置をＹ
方向に平行移動せしめる等の構成としてもよい。

【００４４】なお、光検出手段30は、界面４で反射され
出力部14から出射された光ビームを常に受光できるよう
に配置制御されている。

【００４５】以下、上記構成の表面プラズモンセンサー
による試料分析について説明する。まず、センサー膜上
に、異なる試料S₁, S₂, S₃, ・・・が入った複数のサン
プルセル８を配し、各試料Sn（n=1,2,・・・）をそれぞ
れセンサー膜に接触させた状態とする（図７参照）。な
お、図７（ｂ）は、同図（ａ）の断面を表したものであ
る。

【００４６】本装置では、センサユニット１をセンサア
タッチメント15の搬送レールに沿ってＸ方向に間欠搬送
させ、テレセントリックスキャナ20により光ビームＬを
Ｙ方向に平行移動させて各試料に対して順次光ビームＬ
を入射させて各試料についての分析を行う。各試料に対
する分析は、前述の第一の実施形態の場合と同様にし
て、光源光学手段20を光源光学手段用ステージ25上でＸ
方向に移動せしめて各試料について種々の入射角度で光
ビームを入射して、界面４で全反射せしめられた光ビー
ムの強度を測定する。このように各試料に対して同じ条
件で光ビームを入射せしめるように二次元的に走査させ
ることにより、複数の試料についての分析を短時間で効
率的に行うことができる。

【００４７】なお、上述のように光ビームの二次元的な
走査が可能であるため、本装置は、例えば電気泳動に用
いられたゲルシート等の試料を金属膜３の上に載置し
て、二次元走査することにより、試料において分布して
いる分析対象物質の二次元物性情報を得ることにも利用
可能である。

【００４８】またさらに、図８に示すように、金属膜３
に複数の領域3aを設定して各領域3aに互いに異なる結合
反応膜が形成されたセンサー膜を用い、二次元的な光ビ
ーム走査を行うことにより、それぞれの領域で生じる相
異なる免疫反応等を各領域毎に分析を行うこともでき
る。

【００４９】なお、他の実施の形態に係る表面プラズモ
ンセンサーとして、センサユニット移動手段、入射位置
移動手段のうちいずれかの手段のみを備え、一次元方向
に並べられた複数の試料についての分析をする表面プラ
ズモンセンサーとすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態に係る表面プラズモン
センサーの側面図

【図２】ホログラム光学素子による光ビームの集束につ
いて説明するための図

【図３】表面プラズモンセンサーにおける光ビーム入射
角と、光検出手段による検出光強度との概略関係を示す
グラフ

【図４】本発明の第二の実施形態に係る表面プラズモン
センサーの側面図

【図５】図４に示す表面プラズモンセンサーを矢印Ａ方
向から見た図

【図６】図４に示す表面プラズモンセンサーを矢印Ｂ方
向から見た図

【図７】マルチチャンネル型のセンサーを示す図

【図８】複数の領域に分割されたセンサー膜を示す図

【符号の説明】

１センサユニット２センサ基板３金属膜４界面９屈折率マッチングオイル 10 カップラー手段 12 セル 13 入力部 14 出力部 15 センサアタッチメント 20 光源光学手段 23 テレセントリックスキャナ 25 光源光学手段用ステージ 30 光検出手段 35 光検出手段用ステージＬ光ビーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の屈折率を有する透明基板、およ
び、この透明基板の一表面側に配され、試料に接触させ
られる金属膜を備えてなるセンサユニットと、前記透明基板の前記一表面とは反対側の他表面側に、前
記所定の屈折率と略同じ屈折率を有するマッチング液を
挟んで配置されたカップラー手段であって、一部に形成
されている入力部から入射された光ビームを透過して前
記透明基板と前記金属膜との界面に入射せしめ、該界面
で全反射した光ビームを透過して他の一部に形成されて
いる出力部から出射する、該光ビームの透過する部分が
前記所定の屈折率と略同じ屈折率を有するカップラー手
段と、光ビームを発生する光源とを備え、前記光源から発生された光ビームを平行光として前記入
力部から入射せしめ、前記界面で全反射されて前記出力
部から出射された光ビームの強度を検出する表面プラズ
モンセンサーにおいて、前記入力部および出力部がホログラム光学素子からなる
ことを特徴とする表面プラズモンセンサー。
【請求項２】前記ホログラム光学素子が、入射された
平行光ビームを所定の位置に集束せしめるものであり、前記光源を前記界面と平行な面内で、前記所定の位置に
近接する方向若しくは離間する方向に移動せしめる光源
移動手段を備え、前記光源を移動せしめることにより、前記光ビームを前
記入力部の相異なる位置に入射せしめて該光ビームを前
記所定の位置で前記界面に対して種々の入射角度で入射
せしめるものであることを特徴とする請求項１記載の表
面プラズモンセンサー。
【請求項３】前記ホログラム光学素子が、レンズ機能
と収差補正機能とを有し、該両機能によって前記光ビー
ムを前記所定の位置に集束せしめるものであることを特
徴とする請求項２記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項４】前記ホログラム光学素子が、シリンドリ
カルレンズ機能と収差補正機能とを有し、該両機能によ
って前記光ビームを前記所定の位置に集束せしめるもの
であることを特徴とする請求項２記載の表面プラズモン
センサ−。
【請求項５】前記センサユニットを、前記透明基板と
前記カップラー手段との間隔が常に一定となるように位
置決めする位置決め手段と、前記センサユニットを所定の方向に移動せしめるセンサ
ユニット移動手段とを備え、前記間隔に前記マッチング液が充填されていることを特
徴とする請求項４記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項６】光ビームが、前記界面の、前記シリンド
リカルレンズ機能の軸方向と同方向の相異なる箇所に順
次入射するように、該光ビームの入力部における入射位
置を移動させる入射位置移動手段を備えたことを特徴と
する請求項４または５いずれか記載の表面プラズモンセ
ンサー。