WO2015194518A1 - 検出装置 - Google Patents

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WO2015194518A1
WO2015194518A1 PCT/JP2015/067222 JP2015067222W WO2015194518A1 WO 2015194518 A1 WO2015194518 A1 WO 2015194518A1 JP 2015067222 W JP2015067222 W JP 2015067222W WO 2015194518 A1 WO2015194518 A1 WO 2015194518A1
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light
incident
wavelength
guide rod
separation filter
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PCT/JP2015/067222
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English (en)
French (fr)
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藤代　一朗
野田　哲也
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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    • G01N2201/08—Optical fibres; light guides
    • G01N2201/0806—Light rod

Definitions

  • the present invention relates to a detection apparatus that detects the substance to be detected by detecting fluorescence emitted from a labeling substance that labels the substance to be detected.
  • SPFS Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy
  • a sensor chip having a prism made of a dielectric, a metal film formed on the prism, and a capturing body (for example, an antibody) fixed on the metal film is used.
  • the substance to be detected is captured by the capturing body (primary reaction).
  • the captured substance to be detected is further labeled with a fluorescent substance (secondary reaction).
  • excitation light is irradiated to the metal film through the prism at an angle at which surface plasmon resonance occurs, localized field light can be generated on the surface of the metal film.
  • This localized field light selectively excites the fluorescent substance that labels the substance to be detected captured on the metal film, and the fluorescence emitted from the fluorescent substance is observed.
  • fluorescence is detected to detect the presence or amount of a substance to be detected.
  • a highly sensitive optical sensor such as a photomultiplier (PMT) or an avalanche photodiode (APD) is used to quantitatively detect weak fluorescence.
  • a wavelength separation filter wavelength selection function member
  • a cylindrical light guide member that collects weak fluorescence is disposed in front of the optical sensor on the fluorescence optical path. Fluorescence emitted from the fluorescent material is incident on one end surface (incident surface) of the light guide member, guided by repeated reflection inside, and emitted on the other end surface (exit surface).
  • the wavelength separation filter included in the detection apparatus removes various noise lights other than fluorescence. Therefore, only the fluorescence to be detected reaches the light receiving surface of the photosensor.
  • the detection device described in Patent Document 1 does not consider the relationship between the incident angle of light and the amount of light in the light receiving surface of the optical sensor and the wavelength separation filter. For this reason, when a wavelength separation filter having an angle dependency in wavelength separation characteristics is used, unless a wavelength separation filter that can perform appropriate wavelength separation with respect to a light beam incident at an incident angle with the largest amount of light is used, There is a possibility that most of the fluorescence is removed or various noise lights other than the fluorescence cannot be sufficiently removed. In this case, while the intensity of fluorescence decreases, the intensity of various noise lights increases, and the SN ratio decreases. Thus, the detection device described in Patent Document 1 has room for improving the SN ratio.
  • the objective of this invention is a detection apparatus which has a light guide member (light guide rod), Comprising: By providing the detection apparatus which can detect fluorescence efficiently by a high SN ratio, without enlarging. is there.
  • a detection apparatus is a detection apparatus that detects a substance to be detected by detecting fluorescence emitted from a fluorescent substance labeled with the substance to be detected.
  • a chip holder for holding a detection chip including a detection target region in which a capturing body for capturing the substance to be detected is immobilized; and for irradiating the detection chip held by the chip holder with excitation light.
  • the light transmittance of the separation filter is larger than the light transmittance of the wavelength separation filter at the principal wavelength with respect to the light beam of the excitation light incident on the light receiving surface at the peak incident angle, and the light receiving surface has an incident angle of 0 °. Greater than the light transmittance of the wavelength separation filter at the dominant wavelength with respect to the fluorescent light beam incident on the light.
  • the present invention it is possible to provide a detection device that can detect fluorescence efficiently and with a high S / N ratio without increasing the size of the device.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a surface plasmon enhanced fluorescence measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a positional relationship among the detection target region, the light guide rod, and the light receiving surface of the optical sensor.
  • FIG. 3A is a schematic diagram illustrating an incident angle and a refraction angle of a light beam incident on the light guide rod
  • FIG. 3B is a graph illustrating a relationship between the incident angle and the refraction angle.
  • 4A and 4B are diagrams showing a part of the optical path of the fluorescence traveling through the light guide rod.
  • 5A and 5B are graphs showing the relationship between the wavelength and the light transmittance of the wavelength separation filter.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a surface plasmon enhanced fluorescence measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a positional relationship among the detection target region, the light guide rod, and the light receiving
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a simulation result of the relationship between the incident angle of fluorescence and the amount of light on the light receiving surface of the optical sensor.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of an operation procedure of the surface plasmon enhanced fluorescence measuring apparatus.
  • 8A and 8B are perspective views of a light guide rod according to a modification of the embodiment of the present invention.
  • SPFS apparatus surface plasmon enhanced fluorescence measuring apparatus
  • SPR surface plasmon resonance
  • the SPFS device is used in a state in which a detection chip having a prism made of a dielectric and a metal film formed on one surface of the prism is mounted.
  • a capture body for capturing the substance to be detected is fixed on the metal film.
  • the substance to be detected is captured by the capturing body.
  • the substance to be detected may be labeled with a fluorescent substance or may not be labeled.
  • the captured substance to be detected is further labeled with a fluorescent substance.
  • the excitation light is irradiated so that the prism having the metal film on the surface satisfies the total reflection condition.
  • interaction surface plasmon resonance
  • this localized field light is also called “enhanced electric field” or “enhanced evanescent light”, and it is possible to measure a physical quantity variation in the vicinity of the surface of the metal film.
  • This localized field light selectively excites the fluorescent substance that labels the substance to be detected captured on the metal film, and the fluorescence emitted from the fluorescent substance is observed.
  • the SPFS device detects the presence or amount of a substance to be detected by measuring the amount of fluorescent light.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an SPFS apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the SPFS device 100 includes a chip holder 110 for detachably holding the detection chip 10, an excitation optical system unit 120 for irradiating the detection chip 10 with excitation light ⁇ , and a detection chip. 10 includes a light receiving optical system 140 for detecting light (plasmon scattered light ⁇ or fluorescence ⁇ ) emitted from the light source 10, and a control unit 160 for controlling them.
  • the SPFS device 100 is used with the detection chip 10 mounted on the chip holder 110. Therefore, the detection chip 10 will be described first, and then each component of the SPFS device 100 will be described.
  • the detection chip 10 includes a prism 20 having an incident surface 21, a film formation surface 22 and an emission surface 23, a metal film 30 formed on the film formation surface 22, and a film formation surface 22.
  • a flow path lid 40 disposed on the metal film 30 is included.
  • the detection chip 10 is replaced for each detection (analysis).
  • the prism 20 is made of a dielectric that is transparent to the excitation light ⁇ .
  • the prism 20 has an incident surface 21, a film forming surface 22, and an exit surface 23.
  • the incident surface 21 causes the excitation light ⁇ from the excitation optical system unit 120 to enter the prism 20.
  • a metal film 30 is formed on the film formation surface 22.
  • the excitation light ⁇ incident on the inside of the prism 20 is reflected by the metal film 30. More specifically, the light is reflected at the interface (deposition surface 22) between the prism 20 and the metal film 30.
  • the emission surface 23 emits the excitation light ⁇ reflected by the metal film 30 to the outside of the prism 20.
  • the shape of the prism 20 is not particularly limited.
  • the shape of the prism 20 is a column having a trapezoidal bottom surface.
  • the surface corresponding to one base of the trapezoid is the film formation surface 22, the surface corresponding to one leg is the incident surface 21, and the surface corresponding to the other leg is the emission surface 23.
  • the trapezoid serving as the bottom surface is preferably an isosceles trapezoid.
  • the entrance surface 21 and the exit surface 23 are symmetric, and the S wave component of the excitation light ⁇ is less likely to stay in the prism 20.
  • the incident surface 21 is formed so that the excitation light ⁇ does not return to the excitation optical system unit 120.
  • the angle of the incident surface 21 is set so that the excitation light ⁇ does not enter the incident surface 21 perpendicularly in the scanning range centered on the ideal enhancement angle.
  • the angle between the incident surface 21 and the film formation surface 22 and the angle between the film formation surface 22 and the emission surface 23 are both about 80 °.
  • the material of the prism 20 include resin and glass.
  • the material of the prism 20 is preferably a resin having a refractive index of 1.4 to 1.6 and a small birefringence.
  • the metal film 30 is formed on the film formation surface 22 of the prism 20.
  • an interaction surface plasmon resonance; SPR
  • SPR surface plasmon resonance
  • the material of the metal film 30 is not particularly limited as long as it is a metal that causes surface plasmon resonance.
  • Examples of the material of the metal film 30 include gold, silver, copper, aluminum, and alloys thereof.
  • the metal film 30 is a gold thin film.
  • the method for forming the metal film 30 is not particularly limited. Examples of the method for forming the metal film 30 include sputtering, vapor deposition, and plating.
  • the thickness of the metal film 30 is not particularly limited, but is preferably in the range of 30 to 70 nm.
  • a capturing body for capturing a substance to be detected is fixed to a surface of the metal film 30 that does not face the prism 20. By fixing the capturing body, it becomes possible to selectively detect the substance to be detected.
  • the detection target region 31 At least a part of the surface of the metal film 30 is set as the detection target region 31.
  • the central portion of the surface of the metal film 30 is set as the detection target region 31.
  • the capturing body is uniformly fixed in the detection target region 31.
  • the “detection target region” refers to a region where a capturing body for capturing a substance to be detected is immobilized.
  • the type of capturing body is not particularly limited as long as it can capture the substance to be detected.
  • the capturing body is an antibody or a fragment thereof that can specifically bind to the substance to be detected.
  • the channel lid 40 is disposed on the surface of the metal film 30 that does not face the prism 20 with the channel 41 interposed therebetween.
  • the channel lid 40 may be disposed on the film formation surface 22 with the channel 41 interposed therebetween.
  • the channel lid 40 and the metal film 30 (and the prism 20) form a channel 41 through which a liquid such as a specimen, a fluorescent labeling solution, and a cleaning solution flows.
  • the detection target region 31 is exposed in the flow path 41. Both ends of the channel 41 are connected to an inlet and an outlet (both not shown) formed on the upper surface of the channel lid 40, respectively. When liquids are injected into the flow channel 41, these liquids contact the capturing body in the detection target region 31 in the flow channel 41.
  • the channel lid 40 is made of a material that is transparent to light (plasmon scattered light ⁇ and fluorescence ⁇ ) emitted from the detection target region 31 of the metal film 30.
  • An example of the material of the flow path lid 40 includes a resin. If these lights can be guided to the light receiving optical system 140, a part of the flow path lid 40 may be formed of an opaque material.
  • the channel lid 40 is bonded to the metal film 30 or the prism 20 by, for example, adhesion using a double-sided tape or an adhesive, laser welding, ultrasonic welding, or pressure bonding using a clamp member.
  • the excitation light ⁇ guided to the prism 20 enters the prism 20 through the incident surface 21.
  • the excitation light ⁇ incident on the prism 20 is incident on the interface (deposition surface 22) between the prism 20 and the metal film 30 so as to have a total reflection angle (an angle at which surface plasmon resonance occurs).
  • the reflected light from the interface is emitted out of the prism 20 at the emission surface 23 (not shown).
  • plasmon scattered light ⁇ and fluorescence ⁇ are emitted from the detection target region 31 toward the light receiving optical system 140.
  • the SPFS apparatus 100 includes the chip holder 110, the excitation optical system unit 120, the light receiving optical system 140, and the control unit 160.
  • the chip holder 110 holds the detection chip 10 at a predetermined position.
  • the detection chip 10 is irradiated with the excitation light ⁇ from the excitation optical system unit 120 while being held by the chip holder 110.
  • plasmon scattered light ⁇ having the same wavelength as the excitation light ⁇ , fluorescence ⁇ emitted from the fluorescent material, and the like are emitted upward.
  • the excitation light ⁇ is reflected at the interface between the prism 20 and the metal film 30 and is emitted to the outside of the prism 20 (not shown).
  • the excitation optical system unit 120 includes a light source unit 121 that emits excitation light ⁇ , and an angle adjustment unit 122 that adjusts the incident angle of the excitation light ⁇ with respect to the interface (film formation surface 22) between the prism 20 and the metal film 30.
  • the light source unit 121 includes a laser diode (hereinafter also referred to as “LD”) as an excitation light source, and excitation light ⁇ (single mode laser light) is directed toward the incident surface 21 of the prism 20 of the detection chip 10 held by the chip holder 110. ). More specifically, the light source unit 121 emits the excitation light ⁇ to the back surface of the metal film 30 corresponding to the region where the capturing body is fixed from the prism 20 side of the detection chip 10 so as to have a total reflection angle. .
  • the light source unit 121 includes an LD unit, a wave rectifier, and a shaping optical system (all not shown).
  • the LD unit emits the collimated excitation light ⁇ having a constant wavelength and light amount so that the shape of the irradiation spot at the interface (deposition surface 22) between the prism 20 and the metal film 30 is substantially circular.
  • the LD unit includes an LD as an excitation light source, a collimator that collimates the excitation light ⁇ emitted from the LD, and a temperature adjustment circuit for making the light amount of the excitation light ⁇ constant.
  • the excitation light ⁇ emitted from the LD has a flat outline shape even when collimated.
  • the LD is held in a predetermined posture or a slit having a predetermined shape is inserted into a shaping optical system, which will be described later, so that the shape of the irradiation spot at the interface (deposition surface 22) is substantially circular.
  • the wavelength and light amount of the excitation light ⁇ emitted from the LD vary depending on the temperature.
  • the temperature adjustment circuit monitors the amount of light branched from the collimated excitation light ⁇ with a photodiode or the like, and installs a heater or a Peltier element so that the wavelength and amount of the excitation light ⁇ are constant. Use to adjust LD temperature.
  • the wave shaper includes a band pass filter (hereinafter also referred to as “BPF”) and a linear polarization filter (hereinafter also referred to as “LP”), and tunes the excitation light ⁇ emitted from the LD unit. Since the excitation light ⁇ from the LD unit has a slight wavelength distribution width, the BPF turns the excitation light ⁇ from the LD unit into a narrow band light having only the center wavelength. In addition, since the excitation light ⁇ from the LD unit is not completely linearly polarized light, the LP converts the excitation light ⁇ from the LD unit into completely linearly polarized light.
  • the wave tuner may include a half-wave plate that adjusts the polarization direction of the excitation light ⁇ so that the P-wave component is incident on the metal film 30.
  • the shaping optical system adjusts the beam diameter, contour shape, and the like of the excitation light ⁇ so that the shape of the irradiation spot at the interface (deposition surface 22) between the prism 20 and the metal film 30 is a predetermined size.
  • the excitation light ⁇ emitted from the shaping optical system is applied to the prism 20 of the detection chip 10.
  • the shaping optical system is, for example, a slit or zoom means.
  • the size of the irradiation spot of the excitation light ⁇ on one surface of the metal film 30 (surface facing the prism 20) is larger than that of the detection target region 31 on the other surface of the metal film 30 (surface facing the light guide rod 141). Is adjusted to be smaller. In this way, even if the irradiation spot is slightly displaced due to an error in each parameter of the prism 20, it is possible to prevent the irradiation spot from deviating from the detection target region 31.
  • the type of light source included in the light source unit 121 is not particularly limited, and may not be LD.
  • Examples of light sources include light emitting diodes, mercury lamps, and other laser light sources.
  • the light emitted from the light source is not a beam
  • the light emitted from the light source is converted into a beam by a lens, a mirror, a slit, or the like.
  • the light emitted from the light source is not monochromatic light
  • the light emitted from the light source is converted into monochromatic light by a diffraction grating or the like.
  • the light emitted from the light source is not linearly polarized light
  • the light emitted from the light source is converted into linearly polarized light by a polarizer or the like.
  • the angle adjusting unit 122 adjusts the incident angle of the excitation light ⁇ to the metal film 30 (the interface between the prism 20 and the metal film 30 (film formation surface 22)).
  • the angle adjusting unit 122 irradiates the excitation light ⁇ to a predetermined position (the back side of the detection target region 31) of the metal film 30 (deposition surface 22) at a predetermined incident angle, and the optical axis of the excitation light ⁇ and the chip.
  • the holder 110 is rotated relatively.
  • the angle adjustment unit 122 rotates the light source unit 121 around an axis orthogonal to the optical axis of the excitation light ⁇ .
  • the position of the rotation axis is set so that the irradiation position on the metal film 30 (deposition surface 22) hardly moves even when the incident angle is scanned.
  • the position of the rotation center is set near the intersection of the optical axes of the two excitation lights ⁇ at both ends of the scanning range of the incident angle (between the irradiation position on the film forming surface 22 and the incident surface 21 of the prism 20).
  • the deviation of the irradiation position can be minimized.
  • the light receiving optical system 140 is disposed so as to face a surface (detection target region 31) of the metal film 30 of the detection chip 10 held by the chip holder 110 that does not face the prism 20.
  • the light receiving optical system 140 detects light (plasmon scattered light ⁇ or fluorescence ⁇ ) emitted from the metal film 30.
  • the light receiving optical system 140 includes a light guide rod 141, a wavelength separation filter 144, and an optical sensor 145.
  • the light guide rod 141 has an entrance surface 142 and an exit surface 143.
  • the light guide rod 141 has translucency and guides light (plasmon scattered light ⁇ or fluorescence ⁇ ) emitted from the detection target region 31 (the metal film 30 and the vicinity thereof) to the optical sensor 145.
  • the light guide rod 141 is formed in a predetermined shape and size. Details of the light guide rod 141 will be described later.
  • the wavelength separation filter 144 transmits light in a predetermined wavelength region and blocks light in other wavelength regions (wavelength separation characteristic).
  • the wavelength separation filter 144 is, for example, a long pass filter or a band pass filter. In the present embodiment, the wavelength separation filter 144 is a long pass filter.
  • the wavelength separation filter 144 preferably blocks only the fluorescence ⁇ while blocking the light having the wavelength of the excitation light ⁇ (plasmon scattered light ⁇ ). As will be described later, the wavelength separation characteristic of the wavelength separation filter 144 has angle dependency.
  • the wavelength separation filter 144 is disposed between the chip holder 110 (detection chip 10) and the light guide rod 141, or between the light guide rod 141 and the optical sensor 145, perpendicular to the axial direction of the light guide rod 141. .
  • the wavelength separation filter 144 is disposed between the light guide rod 141 and the optical sensor 145.
  • the axial direction of the light guide rod 141 refers to a direction from the center of gravity of the incident surface 142 of the light guide rod 141 toward the center of gravity of the exit surface 143.
  • the wavelength separation filter 144 is configured to be movable between the optical path of the light receiving optical system 140 and the outside of the optical path by the filter control unit 164.
  • the type of the wavelength separation filter 144 is not particularly limited as long as it transmits the fluorescent ⁇ , can separate unnecessary light other than the fluorescent ⁇ , and the wavelength separation characteristic of the filter has angle dependency.
  • An example of the wavelength separation filter 144 in which the wavelength separation characteristic of the filter has an angle dependency includes an interference filter including one or more dielectric multilayer films. Details of the wavelength separation filter 144 will be described later.
  • the optical sensor 145 detects light (fluorescence ⁇ or plasmon scattered light ⁇ ) emitted from the detection target region 31.
  • the optical sensor 145 has a light receiving surface 146 that is perpendicular to the axial direction of the light guide rod 141.
  • the optical sensor 145 detects light that is guided by the light guide rod 141 and reaches the light receiving surface 146.
  • the type of the optical sensor 145 is not particularly limited as long as weak fluorescence ⁇ can be detected.
  • the type of the photosensor 145 is, for example, a photomultiplier tube or an avalanche photodiode (APD) having a high sensitivity and a high S / N ratio.
  • APD avalanche photodiode
  • the control unit 160 performs control of each driving unit, quantification of the amount of light received by the optical sensor 145, and the like.
  • the control unit 160 includes a light source control unit 161 that controls the light source unit 121, an optical sensor control unit 162 that controls the optical sensor 145, and a filter control unit 164 that controls a filter moving unit (not shown). And a control processing unit 163.
  • the control processing unit 163 comprehensively controls the light source control unit 161, the optical sensor control unit 162, and the filter control unit 164 to control the overall operation of the SPFS apparatus 100.
  • the control unit 160 is, for example, a computer that executes software.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a positional relationship among the detection target region 31, the light guide rod 141, and the light receiving surface 146 of the optical sensor 145.
  • the light guide rod 141 has translucency, allows light (plasmon scattered light ⁇ or fluorescence ⁇ ) emitted from the detection target region 31 to be incident on an incident surface 142 located at one end, and an exit surface located at the other end. The light is emitted at 143 and guided to the optical sensor 145.
  • the shape of the light guide rod 141 is not particularly limited as long as the light emitted from the detection target region 31 can be guided to the optical sensor 145.
  • the shape of the light guide rod 141 is a cylindrical shape having a constant cross-sectional area from the incident surface 142 toward the output surface 143 in a cross section orthogonal to the axial direction of the light guide rod 141.
  • the material of the light guide rod 141 is not particularly limited as long as the plasmon scattered light ⁇ or the fluorescence ⁇ emitted from the detection target region 31 can be guided to the optical sensor 145.
  • Examples of the material of the light guide rod 141 include transparent resin and transparent glass.
  • the refractive index of the light guide rod 141 is not particularly limited, but is preferably about 1.4 to 2.0.
  • a reflective film for preventing leakage of fluorescence ⁇ incident on the incident surface 142 of the light guide rod 141 may be formed on the side surface of the light guide rod 141.
  • the reflective film is, for example, a vapor deposition film such as aluminum or gold.
  • the incident surface 142 of the light guide rod 141 is one end surface (bottom surface) of the cylinder, and is disposed to face the surface of the metal film 30 (detection target region 31).
  • the distance between the incident surface 142 of the light guide rod 141 and the detection target region 31 is about 0.5 to 5.0 mm.
  • the diameter D of the incident surface 142 of the light guide rod 141 is longer than the maximum length D ′ of the detection target region 31.
  • the “maximum length of the detection target area” refers to the length of the longest line segment among the line segments having two ends on the outer edge of the detection target area 31.
  • the maximum length D ′ of the detection target region 31 is a diameter.
  • the maximum length D ′ of the detection target region 31 is a diagonal length.
  • the emission surface 143 is the other end surface (bottom surface) of the cylinder, and is disposed to face the light receiving surface 146 of the optical sensor 145 (or the wavelength separation filter 144 disposed in front thereof).
  • the distance between the emission surface 143 and the light receiving surface 146 of the optical sensor 145 is about 0.5 to 5.0 mm.
  • the diameter D of the exit surface 143 of the light guide rod 141 is preferably shorter than the maximum length D ′′ of the light receiving surface 146 of the optical sensor 145.
  • the “maximum length of the light receiving surface” means the light reception of the optical sensor 145. It means the length of the longest line segment among the line segments having two points on the outer edge of the surface 146 as both ends.
  • FIG. 3A is a schematic diagram showing an incident angle ⁇ 1 and a refraction angle ⁇ 2 of a light beam incident on the light guide rod 141.
  • FIG. 3B is a graph showing the relationship between the incident angle ⁇ 1 and the refraction angle ⁇ 2.
  • each light guide rod 141 having a refractive index n2 of 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, or 2.0 the incident angle ⁇ 1 is set to 0 to 90.
  • the relationship between the incident angle ⁇ 1 and the refraction angle ⁇ 2 in each light guide rod 141 is shown in FIG. 3B.
  • the uppermost curve shows the result when the light guide rod 141 having a refractive index n2 of 1.4 is used.
  • the second curve from the top shows the result when the light guide rod 141 having a refractive index n2 of 1.5 is used.
  • the third curve (thin broken line) from the top shows the result when the light guide rod 141 having a refractive index n2 of 1.6 is used.
  • the fourth curve from the top shows the result when the light guide rod 141 having a refractive index n2 of 1.7 is used.
  • the fifth curve (thin alternate long and short dash line) from the top shows the result when the light guide rod 141 having a refractive index n2 of 1.8 is used.
  • the sixth curve from the top (thick one-dot chain line) shows the result when the light guide rod 141 having a refractive index n2 of 1.9 is used.
  • the lowermost curve shows the result when the light guide rod 141 having a refractive index n2 of 2.0 is used.
  • the rate of change of the refraction angle ⁇ 2 decreases as the incident angle ⁇ 1 increases.
  • the maximum angle of the refraction angle ⁇ 2 is 45 °
  • the light beam has a refraction angle ⁇ 2 in the range of 30 to 45 °.
  • the density increases.
  • the refractive angle ⁇ 2 decreases as the refractive index n2 of the light guide rod 141 increases.
  • FIG. 4 is a diagram showing an optical path of a part of the fluorescent ⁇ that travels in the light guide rod 141.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating a difference in the optical path of the fluorescence ⁇ in the light guide rod 141 due to a difference in the incident position of the fluorescence ⁇
  • FIG. 4B is a diagram of the fluorescence in the light guide rod 141 due to a difference in the refractive index n2 of the light guide rod 141. It is a figure which shows the difference in the optical path of (gamma).
  • the optical path of fluorescence ⁇ having a high light density and a refraction angle ⁇ 2 of 45 ° will be considered.
  • the solid arrow in FIG. 4A indicates the optical path of the fluorescent ⁇ incident at the center of the incident surface 142 of the light guide rod 141.
  • a broken line arrow indicates an optical path of the fluorescent ⁇ incident at a position other than the center of the incident surface 142 of the light guide rod 141.
  • the fluorescent light ⁇ is incident at a position shifted from the center of the incident surface 142 of the light guide rod 141 and the refraction angle ⁇ 2 is 45 °, and the diameter of the incident surface 142 is D. In this case, it can be seen that it passes through the center in the radial direction in the vicinity of the position D away from the incident surface 142.
  • the solid line arrow in FIG. 4B indicates the optical path of the fluorescent ⁇ traveling through the light guide rod 141 having a refractive index n2 of 1.4.
  • the broken line arrow indicates the optical path of the fluorescent ⁇ traveling through the light guide rod 141 having a refractive index n2 of 1.8.
  • the fluorescent light ⁇ incident at the center of the incident surface 142 of the light guide rod 141 having a refractive index n2 of 1.4 and having a refraction angle ⁇ 2 of 45 ° is the diameter of the incident surface 142.
  • D it can be seen that it passes through the center in the radial direction at a position away from the incident surface 142 by D.
  • the fluorescence ⁇ incident at the center of the incident surface 142 of the light guide rod 141 having a refractive index n2 of 1.8 is incident when the diameter of the incident surface 142 is D.
  • the light guide rod 141 of the SPFS device 100 is based on the refractive index n2 of the light guide rod 141 and the diameter D of the light guide rod 141 so as to satisfy the formula (1).
  • a length L is defined.
  • Fluorescence ⁇ emitted from the exit surface 143 of the light guide rod 141 reaches the light receiving surface 146 of the optical sensor 145.
  • the incident angle at which the amount of light is the largest is referred to as a peak incident angle.
  • the light density increases within the range of the refraction angle ⁇ 2 of 30 to 45 °.
  • the exit angle at which the amount of light increases most on the exit surface 143 of the light guide rod 141 is a predetermined angle other than 0 ° (for example, 35 °), and the peak incident angle on the light receiving surface 146 of the optical sensor 145 is also 0 °.
  • the wavelength separation filter 144 and the light receiving surface 146 of the optical sensor 145 are both disposed perpendicular to the axial direction of the light guide rod 141.
  • the incident angle of the light beam that is emitted from the output surface 143 of the light guide rod 141 and incident on the wavelength separation filter 144, and the incident angle of the light beam that passes through the wavelength separation filter 144 and is incident on the light receiving surface 146 of the optical sensor 145 are the same. That is, the peak incident angle in the wavelength separation filter 144 is also a predetermined angle other than 0 ° (for example, 35 °).
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the angle dependency of the wavelength separation characteristic of the wavelength separation filter 144 (long pass filter) used in the present embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating the wavelength separation characteristics of the wavelength separation filter 144 with respect to light incident at a peak incident angle (for example, 35 °), and
  • FIG. 5B illustrates the wavelength separation filter 144 with respect to light incident at an incident angle of 0 °. It is a figure which shows a wavelength separation characteristic.
  • the solid line represents the wavelength separation filter 144 having a cutoff wavelength of 640 nm for a light beam having an incident angle of the peak incident angle (35 °) and a cutoff wavelength of 680 nm for a light beam having an incident angle of 0 °.
  • the light transmittance is shown.
  • the alternate long and short dash line indicates the spectrum of the excitation light ⁇ having a dominant wavelength of 635 nm
  • the alternate long and two short dashes line indicates a spectrum of fluorescence ⁇ having a dominant wavelength of 670 nm.
  • the “excitation light” includes not only the excitation light ⁇ but also light having the same wavelength as the excitation light ⁇ (plasmon scattered light ⁇ ).
  • the cutoff wavelength (640 nm) of the wavelength separation filter 144 is incident at the main wavelength (635 nm) and the peak incident angle (35 °) of the excitation light ⁇ incident at the peak incident angle (35 °). It is located between the dominant wavelength (670 nm) of the fluorescent ⁇ . That is, the light transmittance of the wavelength separation filter 144 at the main wavelength (670 nm) with respect to the fluorescent ⁇ light beam incident at the peak incident angle (35 °) is the main light beam of the excitation light ⁇ incident at the peak incident angle (35 °). It is larger than the light transmittance of the wavelength separation filter 144 at the wavelength (635 nm).
  • the wavelength separation filter 144 selectively transmits the fluorescence ⁇ with respect to the light incident at the peak incident angle (35 °), and blocks most of the excitation light ⁇ . Therefore, as described above, since the incident angle of the light beam to the wavelength separation filter 144 and the incident angle of the light beam to the light receiving surface 146 of the optical sensor 145 are the same, the wavelength separation filter 144 is applied to the light receiving surface 146 of the optical sensor 145. Most of the fluorescence ⁇ incident at the peak incident angle (35 °) can be selectively transmitted.
  • the cutoff wavelength (680 nm) of the wavelength separation filter 144 for the light incident at an incident angle of 0 ° is compared to the light incident at the peak incident angle (35 °). , Shifted to the long wavelength side.
  • the wavelength separation filter 144 long pass filter
  • the wavelength separation filter 144 can more reliably block the excitation light ⁇ .
  • the wavelength separation filter 144 may block not only the excitation light ⁇ but also a part of the fluorescence ⁇ .
  • the S / N ratio can be improved by more surely blocking the excitation light ⁇ .
  • the wavelength separation characteristic of the wavelength separation filter 144 used in the present embodiment has an angle dependency, and is optimized for a light ray incident at a peak incident angle (35 °). . That is, the light transmittance (hereinafter also referred to as “T t ”) of the wavelength separation filter 144 at the principal wavelength with respect to the fluorescent ⁇ light beam incident at the peak incident angle is the main transmittance with respect to the fluorescent ⁇ light beam incident at an incident angle of 0 °. It is larger than the light transmittance (hereinafter also referred to as “T 0 ”) of the wavelength separation filter 144 at a wavelength (T t > T 0 ). Therefore, as described above, the efficiency and the SN ratio can be improved.
  • a wavelength separation filter 144 having a cutoff wavelength longer than the main wavelength of the excitation light ⁇ may be used. This is because even if the transmittance of the fluorescent ⁇ decreases, an improvement in the SN ratio can be expected by blocking the excitation light ⁇ more reliably. For example, it is preferable that T 0 / T t ⁇ 1/5.
  • the parameters for the simulation are as follows: the height of the channel lid 40: 0.1 mm, the refractive index of the channel lid 40 (PMMA): 1.49, the maximum length D ′ of the detection target region 31: 3.0 mm, The length of the light guide rod 141 in the axial direction: 16.0 mm, the diameter D of the light guide rod 141: 14.0 mm, the refractive index n of the light guide rod 141: 1.514, the detection target region 31 and the light guide rod 141 The interval between the incident surfaces 142 is 0.6 mm, the length (thickness) of the wavelength separation filter in the axial direction of the light guide rod 141 is 1.0 mm, the refractive index of the wavelength separation filter 144 is 1.514, and the light guide rod 141 The length (thickness) of the sensor window in the axial direction: 0.8 mm, the refractive index of the sensor window (borosilicate glass): 1.487, the distance between the wavelength separation filter 144 and the sensor window: 0.5 mm, the
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a simulation result of the relationship between the incident angle of the fluorescent light ⁇ and the light amount on the light receiving surface 146 of the optical sensor 145.
  • the fluorescence ⁇ emitted from the detection target region 31 has the largest amount of light when entering the light receiving surface 146 with an incident angle near 35 °. Therefore, in this case, the light transmittance (T t ) of the wavelength separation filter 144 at the principal wavelength with respect to the light beam of the fluorescent ⁇ incident on the light receiving surface 146 at an incident angle of 35 ° (peak incident angle) has an incident angle of 35 °.
  • the wavelength separation at the principal wavelength with respect to the light beam of the fluorescence ⁇ that is larger than the light transmittance of the wavelength separation filter 144 at the principal wavelength with respect to the light beam of the excitation light incident on the light receiving surface 146 and the incident angle is 0 °.
  • the wavelength separation filter 144 is selected so as to be larger than the light transmittance (T 0 ) of the filter 144.
  • the light transmittance of the wavelength separation filter 144 at the main wavelength with respect to the light beam of the fluorescent ⁇ incident on the wavelength separation filter 144 at an incident angle of 35 ° is an excitation incident on the wavelength separation filter 144 at an incident angle of 35 °.
  • the wavelength separation filter 144 is selected so as to increase. As a result, the wavelength separation filter 144 can block the excitation light ⁇ and selectively transmit the fluorescence ⁇ with respect to the light incident on the light receiving surface 146 at the peak incident angle.
  • the wavelength separation filter 144 may block a part of the fluorescence ⁇ with respect to the light incident on the light receiving surface 146 with an incident angle of 0 °, it also blocks the excitation light ⁇ more reliably. Can do.
  • the SPFS device 100 can detect the fluorescence ⁇ efficiently and with a high S / N ratio.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure of the SPFS apparatus.
  • step S10 preparation for measurement is performed (step S10). Specifically, the detection chip 10 including the detection target region 31 on which the capturing body for capturing the detection target substance is fixed is installed at a predetermined position of the SPFS device 100. Further, when the storage reagent is present in the flow channel 41 of the detection chip 10, the storage reagent is removed by washing the flow channel 41 so that the capturing body can appropriately capture the substance to be detected.
  • the substance to be detected in the sample and the capturing body are reacted (primary reaction, step S20). Specifically, the specimen is injected into the flow path 41, and the specimen and the capturing body are brought into contact with each other. When the substance to be detected is present in the specimen, at least a part of the substance to be detected is captured by the capturing body. Thereafter, the inside of the flow path 41 is washed with a buffer solution or the like to remove substances not captured by the capturing body.
  • the type of specimen is not particularly limited. Examples of the specimen include body fluids such as blood, serum, plasma, urine, nasal fluid, saliva, semen, and diluted solutions thereof.
  • the control processing unit 163 controls the light source unit 121 and the angle adjusting unit 122 to irradiate a predetermined position of the metal film 30 (deposition surface 22) with the excitation light ⁇ , while the metal film 30 ( The incident angle of the excitation light ⁇ with respect to the film forming surface 22) is scanned.
  • control processing unit 163 controls the filter control unit 164 so that the optical sensor 145 detects the plasmon scattered light ⁇ from the detection target region 31, so that the wavelength separation filter 144 is out of the optical path of the light receiving optical system 140.
  • the optical sensor control unit 162 is controlled so as to move and detect the plasmon scattered light ⁇ . Plasmon scattered light ⁇ from the detection target region 31 reaches the optical sensor 145 through the light guide rod 141. As a result, the control processing unit 163 obtains data including the relationship between the incident angle of the excitation light ⁇ and the intensity of the plasmon scattered light ⁇ .
  • the control processing unit 163 analyzes the data and determines an incident angle (intensification angle) that maximizes the intensity of the plasmon scattered light ⁇ .
  • the enhancement angle is basically determined by the material and shape of the prism 20, the thickness of the metal film 30, the refractive index of the liquid in the channel 41, etc., but the type and amount of the fluorescent substance in the channel 41, It varies slightly due to various factors such as the shape error of the prism 20. For this reason, it is preferable to determine the enhancement angle each time analysis is performed.
  • the enhancement angle is determined on the order of about 0.1 °.
  • the incident angle of the excitation light ⁇ with respect to the metal film 30 (deposition surface 22) is set to the enhancement angle determined in the previous step (step S40). Specifically, the control processing unit 163 controls the angle adjustment unit 122 to set the incident angle of the excitation light ⁇ with respect to the metal film 30 (deposition surface 22) as an enhancement angle. In the subsequent steps, the incident angle of the excitation light ⁇ with respect to the metal film 30 (deposition surface 22) remains the enhancement angle.
  • the excitation light ⁇ is irradiated onto the metal film 30 (deposition surface 22), and the intensity (optical blank value) of light having the same wavelength as the fluorescence ⁇ is measured (step S50).
  • the control processing unit 163 controls the filter control unit 164 that controls the filter moving unit to move the wavelength separation filter 144 on the optical path of the light receiving optical system 140.
  • the control processing unit 163 controls the light source control unit 161 to cause the light source unit 121 to emit the excitation light ⁇ .
  • the control processing unit 163 controls the optical sensor control unit 162 so that the optical sensor 145 detects the intensity of light having the same wavelength as the fluorescence ⁇ . Therefore, the optical sensor 145 can accurately measure the intensity (optical blank value) of light that becomes noise.
  • the measured value is transmitted to the control processing unit 163 and recorded as an optical blank value.
  • the detected substance captured by the capturing body is labeled with a fluorescent substance (secondary reaction, step S60).
  • a fluorescent labeling solution is injected into the channel 41.
  • the fluorescent labeling solution is, for example, a buffer solution containing an antibody (secondary antibody) labeled with a fluorescent substance.
  • the fluorescent labeling liquid comes into contact with the substance to be detected, and the target substance is labeled with the fluorescent substance. Thereafter, the inside of the flow path 41 is washed with a buffer solution or the like to remove free fluorescent substances.
  • the excitation light ⁇ is irradiated onto the metal film 30 (deposition surface 22), the intensity of the fluorescence ⁇ (weak light) emitted from the detection target region 31 (labeling substance) and guided by the light guide rod 141 is increased. It measures with the optical sensor 145 (process S70).
  • the control processing unit 163 controls the light source control unit 161 to cause the light source unit 121 to emit the excitation light ⁇ .
  • the control processing unit 163 controls the optical sensor control unit 162 so that the optical sensor 145 detects the fluorescence ⁇ emitted from the detection target region 31.
  • the control processing unit 163 subtracts the optical blank value from the measured value, and calculates the fluorescence intensity that correlates with the amount of the substance to be detected.
  • the fluorescence intensity is converted into the amount or concentration of the substance to be detected as necessary.
  • the diameter of the incident surface 142 of the light guide rod 141 is D
  • the length of the cylindrical light guide rod 141 in the axial direction is L
  • the light guide rod When the refractive index of 141 is n2, 0.8n2D ⁇ L ⁇ 1.2n2D is satisfied. Therefore, most of the fluorescence ⁇ emitted from the fluorescent material is condensed in the vicinity of the position away from the incident surface 142 of the light guide rod 141 by the diameter D of the light guide rod 141 and reaches the light receiving surface 146 of the optical sensor 145. To do.
  • the fluorescence ⁇ reaching the light receiving surface 146 has the largest amount of light at a predetermined angle (peak incident angle) other than 0 °. Therefore, by optimizing the wavelength separation characteristic of the wavelength separation filter 144 with respect to the light incident on the light receiving surface 146 at the peak incident angle, the SPFS device 100 can be efficiently and at a high SN ratio without increasing the size. Fluorescence ⁇ can be detected.
  • the wavelength separation filter 144 may be integrated with the light guide rod 141.
  • the light guide rod 141 and the wavelength separation filter 144 may be integrated by forming a dielectric multilayer film on the entrance surface 142 or the exit surface 143 of the light guide rod 141.
  • the SPFS apparatus 100 can be reduced in size and simplified.
  • the SPFS device 100 having the columnar light guide rod 141 has been described, but the shape of the light guide rod 141 is not limited to a columnar shape.
  • 8A and 8B are perspective views of light guide rods 141 ′ and 141 ′′ according to a modification of the embodiment of the present invention.
  • the light guide rod is viewed from the incident surface as shown in FIG. 8A.
  • a tapered light guide rod 141 ′ whose cross-sectional area continuously decreases toward the exit surface, or a tapered light guide rod 141 ′ whose cross-sectional area continuously increases from the entrance surface toward the exit surface. There may be.
  • the optical sensor 145 having a small area of the light receiving surface 146 may be used. It can. From the viewpoint of downsizing and cost reduction of the detection device, it is preferable that an optical sensor 145 having a small area of the light receiving surface 146 can be used.
  • the detection device that detects weak light can use the optical sensor 145 having a small area of the light receiving surface 146 from the viewpoint of detecting the fluorescence ⁇ with a high S / N ratio.
  • the tapered light guide rod 141 ′ whose cross-sectional area continuously increases from the incident surface toward the output surface, the light incident on the incident surface is reflected by the tapered surface in the light guide rod 141 ′.
  • the exit angle of the light beam emitted on the output surface with respect to the output surface can be reduced.
  • the peak incident angle can be reduced as compared with the case where the cylindrical light guide rod 141 is used.
  • the wavelength separation filter 144 that is optimized with respect to the light beam incident at the peak incident angle (35 °) has been described.
  • the peak incident angle changes from 35 ° to 30 °.
  • the cutoff wavelength changes from 640 nm to 680 nm, that is, shifts by 40 nm to the longer wavelength side (see FIGS. 5A and 5B).
  • the cutoff wavelength is shifted only about 30 nm toward the long wavelength side. That is, if FIGS.
  • 5A and 5B are diagrams showing the wavelength separation characteristics of the wavelength separation filter optimized for light incident at an incident angle of 30 °, the light incident on the incident light at an incident angle of 30 ° in FIG.
  • the cutoff wavelength of the wavelength separation filter is 640 nm
  • the cutoff wavelength of the wavelength separation filter for a light ray incident at an incident angle of 0 ° in FIG. 5B is 670 nm.
  • the SPFS apparatus can detect more fluorescence ⁇ while reliably blocking the excitation light ⁇ , and can further improve the SN ratio.
  • the light incident rod or light exit surface 141 ′′ may have a convex lens shape. Further, although not particularly illustrated, both the light incident surface and the light output surface have a convex lens shape.
  • the fluorescence ⁇ emitted from the detection target region 31 can be efficiently collected on the light receiving surface 146 of the optical sensor 145. Therefore, the fluorescence ⁇ can be efficiently and at a high SN ratio. Can be detected.
  • the order of the steps is limited to this.
  • the enhancement angle may be measured before the primary reaction. Thereby, it is possible to avoid the enhancement angle from changing due to the influence of the substance adsorbed nonspecifically in the flow path of the detection chip by the primary reaction. If the incident angle of the excitation light ⁇ is determined in advance, the enhancement angle need not be measured.
  • the detection chip 10 having the flow channel 41 is described as an example, but a detection chip having a well instead of the flow channel can also be used.
  • the detection device can detect weak fluorescence emitted from a labeling substance efficiently and with a high S / N ratio, and thus is useful for clinical examinations, for example.

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Abstract

　検出装置は、チップホルダー、光源、導光ロッド、波長分離フィルターおよび光センサーを有する。波長分離フィルターは、チップおよび導光ロッドの間、または導光ロッドおよび光センサーの間に配置されている。光センサーの受光面における蛍光の入射角と光量との関係において、最も光量が多い入射角であるピーク入射角で受光面に入射する蛍光の光線に対する主波長における波長分離フィルターの光透過率は、ピーク入射角で受光面に入射する励起光の光線に対する主波長における波長分離フィルターの光透過率よりも大きく、かつ入射角が０°で受光面に入射する蛍光の光線に対する主波長における波長分離フィルターの光透過率より大きい。

Description

検出装置
　本発明は、被検出物質を標識する標識物質から放出される蛍光を検出することにより、前記被検出物質を検出する検出装置に関する。
　臨床検査などにおいて、タンパク質やＤＮＡなどの微量の被検出物質を高感度かつ定量的に検出することができれば、患者の状態を迅速に把握して治療を行うことが可能となる。このため、微量の被検出物質を高感度かつ定量的に検出できる検出装置が求められている。
　被検出物質を高感度に検出できる検出装置として、表面プラズモン共鳴蛍光分析（表面プラズモン励起増強蛍光分光法（Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）：以下「ＳＰＦＳ」と略記する）を利用する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載の検出装置では、誘電体からなるプリズムと、プリズム上に形成された金属膜と、金属膜上に固定された捕捉体（たとえば抗体）とを有するセンサチップを使用する。金属膜上に被検出物質を含む検体を供給すると、被検出物質が捕捉体により捕捉される（１次反応）。捕捉された被検出物質は、さらに蛍光物質で標識される（２次反応）。この状態で、表面プラズモン共鳴が生じる角度で励起光を、プリズムを介して金属膜に照射すると、金属膜表面上に局在場光を発生させることができる。この局在場光により、金属膜上に捕捉された被検出物質を標識する蛍光物質が選択的に励起され、蛍光物質から放出された蛍光が観察される。この検出装置では、蛍光を検出して、被検出物質の存在またはその量を検出する。
　このような検出装置では、微弱な蛍光を定量的に検出するために、光電子増倍管（Photomultiplier：ＰＭＴ）やアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などの高感度な光センサーが用いられる。また、微弱な蛍光を高いＳＮ比で検出するために、干渉フィルターや色フィルターなどの波長分離フィルター（波長選択機能部材）が用いられる。さらに、蛍光の光路上における光センサーの前には、微弱な蛍光を集光する円柱状の導光部材が配置される。蛍光物質から放出された蛍光は、導光部材の一方の端面（入射面）で入射し、内部で反射を繰り返すことにより導かれ、他方の端面（出射面）で出射される。検出装置に含まれる波長分離フィルターでは、蛍光以外の各種ノイズ光が除去される。したがって、検出対象となる蛍光のみが光センサーの受光面に到達する。
国際公開第２０１０／１０１０５２号
　しかしながら、特許文献１に記載の検出装置では、光センサーの受光面および波長分離フィルターにおける蛍光の入射角と光量との関係を考慮していない。このため、波長分離特性に角度依存性がある波長分離フィルターを使用した場合、光量が最も多い入射角で入射する光線に対して適切な波長分離を行うことができる波長分離フィルターを用いなければ、蛍光の大部分を除去してしまったり、蛍光以外の各種ノイズ光を充分に除去できなかったりするおそれがある。この場合、蛍光の強度が低下する一方で各種ノイズ光の強度が上昇してしまい、ＳＮ比が低下してしまう。このように、特許文献１に記載の検出装置には、ＳＮ比を改善する余地がある。
　本発明の目的は、導光部材（導光ロッド）を有する検出装置であって、大型化せずに、蛍光を効率よく、かつ高いＳＮ比で検出することができる検出装置を提供することである。
　上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る検出装置は、被検出物質を標識した蛍光物質から放出される蛍光を検出することにより、前記被検出物質を検出する検出装置であって、前記被検出物質を捕捉するための捕捉体が固定化された検出対象領域を含む検出チップを保持するチップホルダーと、前記チップホルダーに保持された前記検出チップに励起光を照射するための光源と、前記捕捉体に捕捉された前記被検出物質を標識した蛍光物質から放出される蛍光を、一端に位置する入射面で入射させ、他端に位置する出射面で出射させる導光ロッドと、前記導光ロッドの軸方向に対して垂直な受光面を有し、前記蛍光を検出するための光センサーと、前記検出チップおよび前記導光ロッドの間、または前記導光ロッドおよび前記光センサーの間に前記導光ロッドの軸方向に対して垂直に配置され、前記蛍光と前記蛍光以外の不要な光とを分離するための波長分離フィルターと、を有し、前記受光面における前記蛍光の入射角と光量との関係において、最も光量が多い入射角であるピーク入射角は０°以外であり、前記ピーク入射角で前記受光面に入射する前記蛍光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率は、前記ピーク入射角で前記受光面に入射する前記励起光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率よりも大きく、かつ入射角が０°で前記受光面に入射する前記蛍光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率より大きい。
　本発明によれば、装置を大型化せずに、蛍光を効率よく、かつ高いＳＮ比で検出することができる検出装置を提供することができる。
図１は、本発明の実施の形態に係る表面プラズモン増強蛍光測定装置の構成を示す図である。 図２は、検出対象領域、導光ロッドおよび光センサーの受光面の位置関係を示す図である。 図３Ａは、導光ロッドへ入射する光線の入射角と屈折角を示す模式図であり、図３Ｂは、入射角および屈折角の関係を示すグラフである。 図４Ａ、Ｂは、導光ロッドを進行する蛍光の一部の光路を示す図である。 図５Ａ、Ｂは、波長と波長分離フィルターの光透過率との関係を示すグラフである。 図６は、光センサーの受光面における蛍光の入射角と光量との関係についてのシミュレーション結果を示す図である。 図７は、表面プラズモン増強蛍光測定装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。 図８Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態の変形例に係る導光ロッドの斜視図である。
　以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明に係る検出装置の代表例として、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）を利用して、被検出物質を検出する表面プラズモン増強蛍光測定装置（以下「ＳＰＦＳ装置」ともいう）について説明する。
　（ＳＰＦＳ装置の構成）
　ＳＰＦＳ装置は、誘電体からなるプリズムと、プリズムの１面上に形成された金属膜とを有する検出チップが装着された状態で使用される。金属膜上には、被検出物質を捕捉するための捕捉体が固定されている。金属膜上に被検出物質を含む検体を提供すると、被検出物質が捕捉体により捕捉される。このとき、被検出物質は、蛍光物質で標識されていてもよいし、標識されていなくてもよい。捕捉された被検出物質が蛍光物質で標識されていない場合、捕捉された被検出物質は、さらに蛍光物質で標識される。この状態で、表面に金属膜を有するプリズムに対して全反射条件となるように励起光を照射する。これにより、励起光および金属膜中の自由電子の相互作用（表面プラズモン共鳴）が生じ、局在場光が発生する。一般にこの局在場光は、「増強電場」または「増強されたエバネッセント光」とも呼ばれ、金属膜の表面近傍の物理量変動を測定することが可能である。この局在場光により、金属膜上に捕捉された被検出物質を標識する蛍光物質が選択的に励起され、蛍光物質から放出された蛍光が観察される。ＳＰＦＳ装置は、蛍光の光量を測定して、被検出物質の存在またはその量を検出する。
　図１は、本発明の一実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００の構成を示す図である。図１に示されるように、ＳＰＦＳ装置１００は、検出チップ１０を着脱可能に保持するためのチップホルダー１１０と、検出チップ１０に励起光αを照射するための励起光学系ユニット１２０と、検出チップ１０から放出された光（プラズモン散乱光βまたは蛍光γ）を検出するための受光光学系１４０と、これらを制御する制御部１６０とを有する。ＳＰＦＳ装置１００は、チップホルダー１１０に検出チップ１０を装着した状態で使用される。そこで、検出チップ１０について先に説明し、その後にＳＰＦＳ装置１００の各構成要素について説明する。
　図１に示されるように、検出チップ１０は、入射面２１、成膜面２２および出射面２３を有するプリズム２０と、成膜面２２上に形成された金属膜３０と、成膜面２２上または金属膜３０上に配置された流路蓋４０とを有する。通常、検出チップ１０は、検出（分析）のたびに交換される。
　プリズム２０は、励起光αに対して透明な誘電体からなる。プリズム２０は、入射面２１、成膜面２２および出射面２３を有する。入射面２１は、励起光学系ユニット１２０からの励起光αをプリズム２０の内部に入射させる。成膜面２２の上には、金属膜３０が形成される。プリズム２０の内部に入射した励起光αは、金属膜３０で反射する。より具体的には、プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２）で反射する。出射面２３は、金属膜３０で反射した励起光αをプリズム２０の外部に出射させる。プリズム２０の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、プリズム２０の形状は、台形を底面とする柱体である。台形の一方の底辺に対応する面が成膜面２２であり、一方の脚に対応する面が入射面２１であり、他方の脚に対応する面が出射面２３である。底面となる台形は、等脚台形であることが好ましい。これにより、入射面２１と出射面２３とが対称になり、励起光αのＳ波成分がプリズム２０内に滞留しにくくなる。入射面２１は、励起光αが励起光学系ユニット１２０に戻らないように形成される。励起光αが励起光源であるレーザーダイオードに戻ると、レーザーダイオードの励起状態が乱れてしまい、励起光αの波長や出力が変動してしまうからである。そこで、理想的な増強角を中心とする走査範囲において、励起光αが入射面２１に垂直に入射しないように、入射面２１の角度が設定される。たとえば、入射面２１と成膜面２２との角度および成膜面２２と出射面２３との角度は、いずれも約８０°である。プリズム２０の材料の例には、樹脂およびガラスが含まれる。プリズム２０の材料は、好ましくは、屈折率が１．４～１．６であり、かつ複屈折が小さい樹脂である。
　金属膜３０は、プリズム２０の成膜面２２上に形成されている。金属膜３０を設けることで、成膜面２２に全反射条件で入射した励起光αの光子と、金属膜３０中の自由電子との間で相互作用（表面プラズモン共鳴；ＳＰＲ）が生じ、金属膜３０の表面上に局在場光を生じさせることができる。金属膜３０の素材は、表面プラズモン共鳴を生じさせる金属であれば特に限定されない。金属膜３０の素材の例には、金、銀、銅、アルミ、これらの合金が含まれる。本実施の形態では、金属膜３０は、金薄膜である。金属膜３０の形成方法は、特に限定されない。金属膜３０の形成方法の例には、スパッタリング、蒸着、メッキが含まれる。金属膜３０の厚みは、特に限定されないが、３０～７０ｎｍの範囲内が好ましい。
　また、特に図示しないが、金属膜３０のプリズム２０と対向しない面には、被検出物質を捕捉するための捕捉体が固定されている。捕捉体を固定することで、被検出物質を選択的に検出することが可能となる。このように金属膜３０の表面の少なくとも一部は、検出対象領域３１として設定される。本実施の形態では、金属膜３０表面の中央部分が検出対象領域３１として設定されている。検出対象領域３１には、捕捉体が均一に固定されている。ここで「検出対象領域」とは、被検出物質を捕捉するための捕捉体が固定化された領域をいう。捕捉体の種類は、被検出物質を捕捉することができれば特に限定されない。たとえば、捕捉体は、被検出物質に特異的に結合可能な抗体またはその断片である。
　流路蓋４０は、金属膜３０のプリズム２０と対向しない面上に、流路４１を挟んで配置されている。流路蓋４０は、流路４１を挟んで成膜面２２上に配置されていてもよい。流路蓋４０は、金属膜３０（およびプリズム２０）と共に、検体や蛍光標識液、洗浄液などの液体が流れる流路４１を形成する。検出対象領域３１は、流路４１内に露出している。流路４１の両端は、流路蓋４０の上面に形成された注入口および排出口（いずれも図示省略）とそれぞれ接続されている。流路４１内へ液体が注入されると、流路４１内において、これらの液体は検出対象領域３１の捕捉体に接触する。流路蓋４０は、金属膜３０の検出対象領域３１から放出された光（プラズモン散乱光βおよび蛍光γ）に対して透明な材料からなる。流路蓋４０の材料の例には、樹脂が含まれる。これらの光を受光光学系１４０に導くことができれば、流路蓋４０の一部は、不透明な材料で形成されていてもよい。流路蓋４０は、例えば、両面テープまたは接着剤による接着や、レーザー溶着、超音波溶着、クランプ部材を用いた圧着などにより金属膜３０またはプリズム２０に接合されている。
　図１に示されるように、プリズム２０へ導かれた励起光αは、入射面２１でプリズム２０内に入射する。プリズム２０内に入射した励起光αは、プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２）に全反射角度（表面プラズモン共鳴が生じる角度）となるように入射する。界面からの反射光は、出射面２３でプリズム２０外に出射される（図示省略）。一方、表面プラズモン共鳴が生じる角度で励起光αが界面に入射することで、検出対象領域３１からは、プラズモン散乱光βや蛍光γなどが、受光光学系１４０の方向へ出射される。
　次に、ＳＰＦＳ装置１００の各構成要素について説明する。前述のとおり、ＳＰＦＳ装置１００は、チップホルダー１１０、励起光学系ユニット１２０、受光光学系１４０および制御部１６０を有する。
　チップホルダー１１０は、所定の位置で検出チップ１０を保持する。検出チップ１０は、チップホルダー１１０に保持された状態で、励起光学系ユニット１２０からの励起光αを照射される。このとき、検出対象領域３１からは、励起光αと同一波長のプラズモン散乱光βや蛍光物質から放出された蛍光γなどが上方に放出される。また、励起光αは、プリズム２０と金属膜３０との界面で反射して、プリズム２０の外部に出射される（図示省略）。
　励起光学系ユニット１２０は、励起光αを出射する光源ユニット１２１と、プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２）に対する励起光αの入射角を調整する角度調整部１２２を有する。
　光源ユニット１２１は、励起光源としてレーザーダイオード（以下「ＬＤ」ともいう）を有し、チップホルダー１１０に保持された検出チップ１０のプリズム２０の入射面２１に向けて励起光α（シングルモードレーザー光）を出射する。より具体的には、光源ユニット１２１は、検出チップ１０のプリズム２０側から捕捉体が固定されている領域に対応した金属膜３０の裏面に、励起光αを全反射角度となるように出射する。たとえば、光源ユニット１２１は、ＬＤユニット、整波器および整形光学系（いずれも図示省略）を有する。
　ＬＤユニットは、コリメートされ、かつ波長および光量が一定の励起光αを、プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２）における照射スポットの形状が略円形となるように出射する。ＬＤユニットは、励起光源としてのＬＤと、ＬＤから出射された励起光αをコリメートするコリメーターと、励起光αの光量を一定にするための温度調整回路とを有する。ＬＤから出射される励起光αは、コリメートされてもその輪郭形状が扁平である。このため、界面（成膜面２２）における照射スポットの形状が略円形となるように、ＬＤは所定の姿勢で保持されるか、または後述の整形光学系に所定形状のスリットが挿入される。また、ＬＤから出射される励起光αの波長および光量は、温度によって変化する。このため、温度調整回路は、コリメートされた後の励起光αから分岐させた光の光量をフォトダイオードなどにより監視し、励起光αの波長および光量が一定となるようにヒーターやペルチェ素子などを用いてＬＤの温度を調整する。
　整波器は、バンドパスフィルター（以下「ＢＰＦ」ともいう）および直線偏光フィルター（以下「ＬＰ」ともいう）を含み、ＬＤユニットから出射された励起光αを整波する。ＬＤユニットからの励起光αは、若干の波長分布幅を有しているため、ＢＰＦは、ＬＤユニットからの励起光αを中心波長のみの狭帯域光にする。また、ＬＤユニットからの励起光αは、完全な直線偏光ではないため、ＬＰは、ＬＤユニットからの励起光αを完全な直線偏光の光にする。整波器は、金属膜３０にＰ波成分が入射するように励起光αの偏光方向を調整する半波長板を含んでいてもよい。
　整形光学系は、プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２）における照射スポットの形状が所定サイズの円形となるように、励起光αのビーム径や輪郭形状などを調整する。整形光学系から出射された励起光αは、検出チップ１０のプリズム２０に照射される。整形光学系は、例えばスリットやズーム手段などである。金属膜３０の一方の面（プリズム２０と対向する面）における励起光αの照射スポットの大きさは、金属膜３０の他方の面（導光ロッド１４１と対向する面）における検出対象領域３１よりも小さくなるように調整される。このようにすることで、プリズム２０の各パラメータの誤差により照射スポットがわずかに位置ずれした場合であっても、照射スポットが検出対象領域３１から外れることを防止できる。
　なお、光源ユニット１２１に含まれる光源の種類は、特に限定されず、ＬＤでなくてもよい。光源の例には、発光ダイオード、水銀灯、その他のレーザー光源が含まれる。光源から出射される光がビームでない場合は、光源から出射される光は、レンズや鏡、スリットなどによりビームに変換される。また、光源から出射される光が単色光でない場合は、光源から出射される光は、回折格子などにより単色光に変換される。さらに、光源から出射される光が直線偏光でない場合は、光源から出射される光は、偏光子などにより直線偏光の光に変換される。
　角度調整部１２２は、金属膜３０（プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２））への励起光αの入射角を調整する。角度調整部１２２は、励起光αを金属膜３０（成膜面２２）の所定の位置（検出対象領域３１の裏側）に所定の入射角で照射させるために、励起光αの光軸とチップホルダー１１０とを相対的に回転させる。本実施の形態では、角度調整部１２２は、光源ユニット１２１を励起光αの光軸と直交する軸を中心として回転させる。このとき、入射角を走査しても金属膜３０（成膜面２２）上での照射位置がほとんど移動しないように、回転軸の位置を設定する。たとえば、回転中心の位置を、入射角の走査範囲の両端における２つの励起光αの光軸の交点近傍（成膜面２２上の照射位置とプリズム２０の入射面２１との間）に設定することで、照射位置のズレを極小化することができる。
　受光光学系１４０は、チップホルダー１１０に保持された検出チップ１０の金属膜３０のプリズム２０と対向しない面（検出対象領域３１）に対向するように配置されている。受光光学系１４０は、金属膜３０上から出射される光（プラズモン散乱光βまたは蛍光γ）を検出する。受光光学系１４０は、導光ロッド１４１、波長分離フィルター１４４および光センサー１４５を有する。
　導光ロッド１４１は、入射面１４２および出射面１４３を有する。導光ロッド１４１は、透光性を有し、検出対象領域３１（金属膜３０およびその近傍）から放出された光（プラズモン散乱光βまたは蛍光γ）を光センサー１４５に導く。本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００は、導光ロッド１４１が所定の形状および大きさに形成されている。導光ロッド１４１の詳細は、後述する。
　波長分離フィルター１４４は、所定の波長領域の光を透過させ、それ以外の波長領域の光を遮断する（波長分離特性）。波長分離フィルター１４４は、例えばロングパスフィルターまたはバンドパスフィルターである。本実施の形態では、波長分離フィルター１４４は、ロングパスフィルターである。波長分離フィルター１４４は、励起光αの波長の光（プラズモン散乱光β）を遮断する一方で、蛍光γのみを透過させることが好ましい。この後説明するように、波長分離フィルター１４４の波長分離特性は、角度依存性を有する。
　波長分離フィルター１４４は、チップホルダー１１０（検出チップ１０）および導光ロッド１４１の間、または導光ロッド１４１および光センサー１４５の間に導光ロッド１４１の軸方向に対して垂直に配置されている。本実施の形態では、波長分離フィルター１４４は、導光ロッド１４１および光センサー１４５の間に配置されている。ここで、「導光ロッド１４１の軸方向」とは、導光ロッド１４１の入射面１４２の重心から出射面１４３の重心に向かう方向をいう。特に図示しないが、波長分離フィルター１４４は、フィルター制御部１６４により受光光学系１４０の光路内と、光路外との間を移動可能に構成されている。
　波長分離フィルター１４４の種類は、蛍光γを透過し、蛍光γ以外の不要な光を分離することができ、かつフィルターの波長分離特性が角度依存性を有するものであれば特に限定されない。フィルターの波長分離特性が角度依存性を有する波長分離フィルター１４４の例には、１または２以上の誘電体多層膜を含む干渉フィルターが含まれる。波長分離フィルター１４４の詳細は、後述する。
　光センサー１４５は、検出対象領域３１から放出される光（蛍光γまたはプラズモン散乱光β）を検出する。光センサー１４５は、導光ロッド１４１の軸方向に垂直な受光面１４６を有する。光センサー１４５は、導光ロッド１４１により導かれ、受光面１４６に到達した光を検出する。光センサー１４５の種類は、微弱な蛍光γを検出することができれば特に限定されない。光センサー１４５の種類は、例えば感度およびＳＮ比が高い光電子増倍管やアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）などである。
　制御部１６０は、各駆動部の制御や、光センサー１４５における受光量の定量化などを一元的に行う。本実施の形態では、制御部１６０は、光源ユニット１２１を制御する光源制御部１６１と、光センサー１４５を制御する光センサー制御部１６２と、フィルター移動部（図示省略）を制御するフィルター制御部１６４と、制御処理部１６３とを有する。制御処理部１６３は、光源制御部１６１、光センサー制御部１６２およびフィルター制御部１６４を包括的に制御して、ＳＰＦＳ装置１００全体の動作を制御する。制御部１６０は、例えばソフトウェアを実行するコンピュータである。
　（導光ロッドの構成）
　次に、導光ロッド１４１について詳細に説明する。図２は、検出対象領域３１、導光ロッド１４１および光センサー１４５の受光面１４６の位置関係を示す図である。
　導光ロッド１４１は、透光性を有し、検出対象領域３１から放出された光（プラズモン散乱光βまたは蛍光γ）を一端に位置する入射面１４２で入射させ、他端に位置する出射面１４３で出射させて光センサー１４５に導く。導光ロッド１４１の形状は、検出対象領域３１から放出された光を光センサー１４５に導くことができれば特に限定されない。本実施の形態では、導光ロッド１４１の形状は、導光ロッド１４１の軸方向に直交する断面において、入射面１４２から出射面１４３に向かってその断面積が一定である円柱状である。導光ロッド１４１の材料は、検出対象領域３１から放出したプラズモン散乱光βまたは蛍光γを光センサー１４５に導くことができれば、特に限定されない。導光ロッド１４１の材料の例には、透明な樹脂および透明なガラスが含まれる。また、導光ロッド１４１の屈折率は、特に限定されないが、１．４～２．０程度であることが好ましい。また、導光ロッド１４１の側面には、導光ロッド１４１の入射面１４２で入射した蛍光γの漏洩を防止するための反射膜が形成されていてもよい。反射膜は、例えばアルミニウムや金などの蒸着膜である。
　図２に示されるように、導光ロッド１４１の入射面１４２は、円柱における一方の端面（底面）であり、金属膜３０の表面（検出対象領域３１）に対向して配置されている。導光ロッド１４１の入射面１４２と検出対象領域３１との間隔は、０．５～５．０ｍｍ程度である。導光ロッド１４１の入射面１４２の直径Ｄは、検出対象領域３１の最大長さＤ’より長い。これにより、検出対象領域３１から放出された蛍光γを効率的に導光ロッド１４１に入射させることができる。ここで「検出対象領域の最大長さ」とは、検出対象領域３１の外縁部上の２点を両端とする線分のうち最も長い線分の長さをいう。たとえば、検出対象領域３１が円形であった場合、検出対象領域３１の最大長さＤ’は直径である。また、検出対象領域３１が矩形であった場合、検出対象領域３１の最大長さＤ’は対角線の長さである。
　出射面１４３は、円柱における他方の端面（底面）であり、光センサー１４５の受光面１４６（またはその手前に配置された波長分離フィルター１４４）に対向して配置されている。出射面１４３と光センサー１４５の受光面１４６との間隔は、０．５～５．０ｍｍ程度である。導光ロッド１４１の出射面１４３の直径Ｄは、光センサー１４５の受光面１４６の最大長さＤ”より短いことが好ましい。なお、「受光面の最大長さ」とは、光センサー１４５の受光面１４６の外縁部上の２点を両端とする線分のうち最も長い線分の長さを意味する。
　次に、導光ロッド１４１内を進行する光の光路について説明する。図３Ａは、導光ロッド１４１に入射する光線の入射角θ１と、屈折角θ２を示す模式図である。図３Ｂは、入射角θ１と屈折角θ２との関係を示すグラフである。
　図３Ａに示されるように、屈折率ｎ１の媒質（空気層）から屈折率ｎ２の媒質（導光ロッド１４１）へ光が入射した時の入射角をθ１、屈折角をθ２とした場合、ｎ１×ｓｉｎθ１＝ｎ２×ｓｉｎθ２が成り立つことが知られている（スネルの法則）。
　このスネルの法則を用いて、屈折率ｎ２が１．４、１．５、１．６、１．７、１．８または２．０の各導光ロッド１４１において、入射角θ１を０～９０°まで変化させた場合の屈折角θ２をそれぞれ求めた。各導光ロッド１４１における入射角θ１と屈折角θ２との関係を図３Ｂに示す。図３Ｂにおいて、最も上の曲線（細い実線）は、屈折率ｎ２が１．４の導光ロッド１４１を用いた場合の結果を示している。上から２番目の曲線（太い実線）は、屈折率ｎ２が１．５の導光ロッド１４１を用いた場合の結果を示している。上から３番目の曲線（細い破線）は、屈折率ｎ２が１．６の導光ロッド１４１を用いた場合の結果を示している。上から４番目の曲線（太い破線）は、屈折率ｎ２が１．７の導光ロッド１４１を用いた場合の結果を示している。上から５番目の曲線（細い一点鎖線）は、屈折率ｎ２が１．８の導光ロッド１４１を用いた場合の結果を示している。上から６番目の曲線（太い一点鎖線）は、屈折率ｎ２が１．９の導光ロッド１４１を用いた場合の結果を示している。最も下の曲線（太い二点鎖線）は、屈折率ｎ２が２．０の導光ロッド１４１を用いた場合の結果を示している。
　図３Ｂに示されるように、入射角θ１が大きくなるにつれて、屈折角θ２の変化率が小さくなることがわかる。このとき、屈折率ｎ２が１．４～２．０の範囲内である導光ロッド１４１では、屈折角θ２の最大角度は４５°であり、屈折角θ２が３０～４５°の範囲内で光線密度が増加することがわかる。また、導光ロッド１４１の屈折率ｎ２が大きくなるにつれて、屈折角θ２が小さくなることがわかる。
　図４は、導光ロッド１４１内を進行する一部の蛍光γの光路を示す図である。図４Ａは、蛍光γの入射位置の違いによる導光ロッド１４１における蛍光γの光路の違いを示す図であり、図４Ｂは、導光ロッド１４１の屈折率ｎ２の違いによる導光ロッド１４１における蛍光γの光路の違いを示す図である。
　ここでは、光線密度が大きい、屈折角θ２が４５°の蛍光γの光路について考察する。図４Ａの実線矢印は、導光ロッド１４１の入射面１４２の中心で入射した蛍光γの光路を示している。破線矢印は、導光ロッド１４１の入射面１４２の中心でない位置で入射した蛍光γの光路を示している。図４Ａの実線矢印に示されるように、導光ロッド１４１の入射面１４２の中心で入射し、屈折角θ２が４５°の蛍光γは、入射面１４２の直径をＤとした場合、入射面１４２からＤ離れた位置で径方向の中心を通過することがわかる。また、図４Ａの破線矢印に示されるように、導光ロッド１４１の入射面１４２の中心からずれた位置で入射し、屈折角θ２が４５°の蛍光γは、入射面１４２の直径をＤとした場合、入射面１４２からＤ離れた位置の近傍で径方向の中心を通過することがわかる。
　次に、導光ロッド１４１の屈折率ｎ２の違いによる導光ロッド１４１の入射面１４２の中心で入射した蛍光γの光路について考察する。図４Ｂの実線矢印は、屈折率ｎ２が１．４の導光ロッド１４１を進行する蛍光γの光路を示している。破線矢印は、屈折率ｎ２が１．８の導光ロッド１４１を進行する蛍光γの光路を示している。
　図４Ｂの実線矢印に示されるように、屈折率ｎ２が１．４の導光ロッド１４１の入射面１４２の中心で入射し、屈折角θ２が４５°の蛍光γは、入射面１４２の直径をＤとした場合、入射面１４２からＤ離れた位置で径方向の中心を通過することがわかる。また、図４Ｂの破線矢印に示されるように、屈折率ｎ２が１．８の導光ロッド１４１の入射面１４２の中心で入射した蛍光γは、入射面１４２の直径をＤとした場合、入射面１４２からＤより離れた位置で径方向の中心を通過することがわかる。これにより、同じ屈折角θ２の蛍光γであっても、導光ロッド１４１の屈折率ｎ２が大きくなるほど、導光ロッド１４１の入射面１４２から離れた位置で径方向の中心を通過することがわかる。
　したがって、本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００の導光ロッド１４１は、式（１）を満たすように、導光ロッド１４１の屈折率ｎ２および導光ロッド１４１の直径Ｄに基づいて、軸方向の長さＬが規定されている。これにより、導光ロッド１４１を進行する蛍光γを径方向の中心付近に集めることができる。
　０．８ｎ２Ｄ＜Ｌ＜１．２ｎ２Ｄ　　　　　…（１）
　導光ロッド１４１の出射面１４３で出射した蛍光γは、光センサー１４５の受光面１４６に到達する。このとき、受光面１４６における蛍光γの入射角と光量との関係において、最も光量が多くなる入射角をピーク入射角という。前述のとおり、導光ロッド１４１内では、屈折角θ２が３０～４５°の範囲内で光線密度が増加する。このため、導光ロッド１４１の出射面１４３において最も光量が多くなる出射角は、０°以外の所定の角度（例えば３５°）となり、光センサー１４５の受光面１４６におけるピーク入射角も、０°以外の所定の角度（例えば３５°）となる。また、前述のとおり、波長分離フィルター１４４と、光センサー１４５の受光面１４６とは、ともに導光ロッド１４１の軸方向に対して垂直に配置されている。したがって、導光ロッド１４１の出射面１４３で出射し、波長分離フィルター１４４に入射する光線の入射角と、波長分離フィルター１４４を通過し、光センサー１４５の受光面１４６に入射する光線の入射角とは、同じである。すなわち、波長分離フィルター１４４におけるピーク入射角も、０°以外の所定の角度（例えば３５°）となる。
　（波長分離フィルターの波長分離特性）
　次に、本実施の形態で使用する波長分離フィルター１４４の波長分離特性について説明する。図５は、本実施の形態で使用する波長分離フィルター１４４（ロングパスフィルター）の波長分離特性の角度依存性を説明するための図である。図５Ａは、ピーク入射角（例えば３５°）で入射する光線に対する波長分離フィルター１４４の波長分離特性を示す図であり、図５Ｂは、入射角が０°で入射する光線に対する波長分離フィルター１４４の波長分離特性を示す図である。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、実線は、入射角がピーク入射角（３５°）の光線に対するカットオフ波長が６４０ｎｍであり、入射角が０°の光線に対するカットオフ波長が６８０ｎｍである波長分離フィルター１４４の光透過率を示す。また、一点鎖線は、主波長が６３５ｎｍである励起光αのスペクトルを示し、二点鎖線は、主波長が６７０ｎｍである蛍光γのスペクトルを示す。ここで、「励起光」とは、励起光αだけでなく励起光αと同じ波長の光（プラズモン散乱光β）を含むものとする。
　図５Ａに示されるように、波長分離フィルター１４４のカットオフ波長（６４０ｎｍ）は、ピーク入射角（３５°）で入射する励起光αの主波長（６３５ｎｍ）とピーク入射角（３５°）で入射する蛍光γの主波長（６７０ｎｍ）との間に位置する。すなわち、ピーク入射角（３５°）で入射する蛍光γの光線に対する主波長（６７０ｎｍ）における波長分離フィルター１４４の光透過率は、ピーク入射角（３５°）で入射する励起光αの光線に対する主波長（６３５ｎｍ）における波長分離フィルター１４４の光透過率よりも大きい。これにより、波長分離フィルター１４４は、ピーク入射角（３５°）で入射する光線に対して、蛍光γを選択的に透過させ、励起光αの大部分を遮断する。したがって、前述のとおり、波長分離フィルター１４４への光線の入射角と、光センサー１４５の受光面１４６への光線の入射角とは同じなので、波長分離フィルター１４４は、光センサー１４５の受光面１４６にピーク入射角（３５°）で入射する蛍光γの大部分を選択的に透過させることができる。
　一方、図５Ｂに示されるように、ピーク入射角（３５°）で入射する光線に対する場合と比較して、入射角が０°で入射する光線に対する波長分離フィルター１４４のカットオフ波長（６８０ｎｍ）は、長波長側にシフトしている。本実施の形態で使用する波長分離フィルター１４４（ロングパスフィルター）では、約４０ｎｍ長波長側にシフトすることがわかっている。この結果、波長分離フィルター１４４は、励起光αをより確実に遮断することができる。励起光αの主波長と蛍光γの主波長との間隔が小さい場合、波長分離フィルター１４４は、励起光αを遮断するだけでなく、蛍光γの一部を遮断するおそれがある。しかし、励起光αをより確実に遮断することによって、ＳＮ比を向上させることができる。
　このように、本実施の形態で使用する波長分離フィルター１４４の波長分離特性は、角度依存性を有し、入射角がピーク入射角（３５°）で入射する光線に対して最適化されている。すなわち、ピーク入射角で入射する蛍光γの光線に対する主波長における波長分離フィルター１４４の光透過率（以下、「Ｔｔ」ともいう）は、入射角が０°で入射する蛍光γの光線に対する主波長における波長分離フィルター１４４の光透過率（以下、「Ｔ０」ともいう）より大きい（Ｔｔ＞Ｔ０）。したがって、前述のとおり、効率およびＳＮ比を向上させることができる。
　また、ＳＮ比をより向上させる観点から、カットオフ波長が励起光αの主波長に対してより長波長側にある波長分離フィルター１４４を使用してもよい。蛍光γの透過率が減少したとしても、励起光αをより確実に遮断することでＳＮ比の向上が期待できるからである。たとえば、Ｔ０／Ｔｔ≦１／５であることが好ましい。
　（シミュレーション）
　本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００において、光センサー１４５の受光面１４６における蛍光γの入射角と光量との関係についてシミュレーションを行った。流路４１内の検出対象領域３１から受光面１４６までの光路上には、流路蓋４０、導光ロッド１４１、波長分離フィルター１４４および光センサー１４５が、検出対象領域３１側から順番に配置されている。また、導光ロッド１４１の出射面１４３で出射した光は、波長分離フィルター１４４を通過したあと、センサー窓を通って受光面１４６に到達する。シミュレーションのための各パラメータは、流路蓋４０の高さ：０．１ｍｍ、流路蓋４０（ＰＭＭＡ）の屈折率：１．４９、検出対象領域３１の最大長さＤ’：３.０ｍｍ、導光ロッド１４１の軸方向の長さ：１６．０ｍｍ、導光ロッド１４１の直径Ｄ：１４．０ｍｍ、導光ロッド１４１の屈折率ｎ：１．５１４、検出対象領域３１および導光ロッド１４１の入射面１４２の間隔：０．６ｍｍ、導光ロッド１４１の軸方向での波長分離フィルターの長さ（厚み）：１．０ｍｍ、波長分離フィルター１４４の屈折率：１．５１４、導光ロッド１４１の軸方向でのセンサー窓の長さ（厚み）：０．８ｍｍ、センサー窓（ホウケイ酸ガラス）の屈折率：１．４８７、波長分離フィルター１４４およびセンサー窓の間隔：０．５ｍｍ、受光面１４６の最大長さ：８．０ｍｍとした。
　図６は、光センサー１４５の受光面１４６における蛍光γの入射角と光量との関係についてのシミュレーション結果を示す図である。図６に示されるように、検出対象領域３１から放出された蛍光γは、入射角が３５°近傍で受光面１４６に入射するときに、最も光量が多くなることがわかる。したがって、この場合は、入射角が３５°（ピーク入射角）で受光面１４６に入射する蛍光γの光線に対する主波長における波長分離フィルター１４４の光透過率（Ｔｔ）が、入射角が３５°で受光面１４６に入射する励起光の光線に対する主波長における波長分離フィルター１４４の光透過率よりも大きく、かつ入射角が０°で受光面１４６に入射する蛍光γの光線に対する主波長における波長分離フィルター１４４の光透過率（Ｔ０）より大きくなるように、波長分離フィルター１４４は選択される。具体的には、入射角が３５°で波長分離フィルター１４４に入射する蛍光γの光線に対する主波長における波長分離フィルター１４４の光透過率が、入射角が３５°で波長分離フィルター１４４に入射する励起光の光線に対する主波長における波長分離フィルター１４４の光透過率よりも大きく、かつ入射角が０°で波長分離フィルター１４４に入射する蛍光γの光線に対する主波長における波長分離フィルター１４４の光透過率より大きくなるように、波長分離フィルター１４４は選択される。これにより、波長分離フィルター１４４は、ピーク入射角で受光面１４６に入射する光線に対して、励起光αを遮断し、蛍光γを選択的に透過させることができる。その一方で、波長分離フィルター１４４は、入射角が０°で受光面１４６に入射する光線に対して、蛍光γの一部を遮断するおそれがあるものの、励起光αもより確実に遮断することができる。この結果として、本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００は、蛍光γを効率よく、かつ高いＳＮ比で検出することができる。
　（ＳＰＦＳ装置の動作）
　次に、ＳＰＦＳ装置１００の動作（ＳＰＦＳ装置１００を用いた検出方法）について説明する。図７は、ＳＰＦＳ装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
　まず、測定の準備をする（工程Ｓ１０）。具体的には、ＳＰＦＳ装置１００の所定の位置に被検出物質を捕捉するための捕捉体が固定化された検出対象領域３１を含む検出チップ１０を設置する。また、検出チップ１０の流路４１内に保存試薬が存在する場合は、捕捉体が適切に被検出物質を捕捉できるように、流路４１内を洗浄して保存試薬を除去する。
　次いで、検体中の被検出物質と捕捉体とを反応させる（１次反応、工程Ｓ２０）。具体的には、流路４１内に検体を注入して、検体と捕捉体とを接触させる。検体中に被検出物質が存在する場合は、被検出物質の少なくとも一部は捕捉体により捕捉される。この後、流路４１内を緩衝液などで洗浄して、捕捉体に捕捉されなかった物質を除去する。検体の種類は、特に限定されない。検体の例には、血液や血清、血漿、尿、鼻孔液、唾液、精液などの体液およびその希釈液が含まれる。
　次いで、励起光αを金属膜３０（成膜面２２）の所定の位置に照射しながら、金属膜３０（成膜面２２）に対する励起光αの入射角を走査して、最適な入射角を決定する（工程Ｓ３０）。具体的には、制御処理部１６３は、光源ユニット１２１および角度調整部１２２を制御して、励起光αを金属膜３０（成膜面２２）の所定の位置に照射しながら、金属膜３０（成膜面２２）に対する励起光αの入射角を走査する。また、制御処理部１６３は、光センサー１４５が検出対象領域３１からのプラズモン散乱光βを検出するように、フィルター制御部１６４を制御して、波長分離フィルター１４４を受光光学系１４０の光路外に移動させるとともに、プラズモン散乱光βを検出するように、光センサー制御部１６２を制御する。検出対象領域３１からのプラズモン散乱光βは、導光ロッド１４１を介して光センサー１４５に到達する。これにより、制御処理部１６３は、励起光αの入射角とプラズモン散乱光βの強度との関係を含むデータを得る。そして、制御処理部１６３は、データを解析して、プラズモン散乱光βの強度が最大となる入射角（増強角）を決定する。なお、増強角は、基本的には、プリズム２０の素材および形状、金属膜３０の厚み、流路４１内の液体の屈折率などにより決まるが、流路４１内の蛍光物質の種類および量、プリズム２０の形状誤差などの各種要因によりわずかに変動する。このため、分析を行うたびに増強角を決定することが好ましい。増強角は、０．１°程度のオーダーで決定される。
　次いで、金属膜３０（成膜面２２）に対する励起光αの入射角を、前の工程で決定した増強角に設定する（工程Ｓ４０）。具体的には、制御処理部１６３は、角度調整部１２２を制御して、金属膜３０（成膜面２２）に対する励起光αの入射角を増強角に設定する。以後の工程では、金属膜３０（成膜面２２）に対する励起光αの入射角は、増強角のままである。
　次いで、励起光αを金属膜３０（成膜面２２）に照射して、蛍光γと同じ波長の光の強度（光学ブランク値）を測定する（工程Ｓ５０）。具体的には、制御処理部１６３は、フィルター移動部を制御するフィルター制御部１６４を制御して、波長分離フィルター１４４を受光光学系１４０の光路上に移動させる。ついで、制御処理部１６３は、光源制御部１６１を制御して、光源ユニット１２１に励起光αを出射させる。同時に、制御処理部１６３は、光センサー１４５が蛍光γと同じ波長の光の強度を検出するように、光センサー制御部１６２を制御する。よって、光センサー１４５は、正確にノイズとなる光の強度（光学ブランク値）を測定することができる。測定値は、制御処理部１６３に送信され、光学ブランク値として記録される。
　次いで、捕捉体に捕捉された被検出物質を蛍光物質で標識する（２次反応、工程Ｓ６０）。具体的には、流路４１内に蛍光標識液を注入する。蛍光標識液は、例えば、蛍光物質で標識された抗体（２次抗体）を含む緩衝液である。蛍光標識液が流路４１に注入されると、蛍光標識液が被検出物質に接触し、被検出物質が蛍光物質で標識される。この後、流路４１内を緩衝液などで洗浄し、遊離の蛍光物質などを除去する。
　最後に、励起光αを金属膜３０（成膜面２２）に照射して、検出対象領域３１（標識物質）から放出され、導光ロッド１４１によって導かれた蛍光γ（微弱光）の強度を光センサー１４５で測定する（工程Ｓ７０）。具体的には、制御処理部１６３は、光源制御部１６１を制御して、光源ユニット１２１に励起光αを出射させる。同時に、制御処理部１６３は、光センサー１４５が検出対象領域３１から放出される蛍光γを検出するように、光センサー制御部１６２を制御する。制御処理部１６３は、測定値から光学ブランク値を引き、被検出物質の量に相関する蛍光強度を算出する。蛍光強度は、必要に応じて、被検出物質の量や濃度などに換算される。
　以上のように、本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００では、導光ロッド１４１の入射面１４２の直径をＤとし、円柱状の導光ロッド１４１の軸方向の長さをＬとし、導光ロッド１４１の屈折率をｎ２とした場合、０．８ｎ２Ｄ＜Ｌ＜１．２ｎ２Ｄを満たす。よって、蛍光物質から放出された蛍光γの大部分は、導光ロッド１４１の入射面１４２から導光ロッド１４１の直径Ｄ離れた位置の近傍に集光され、光センサー１４５の受光面１４６に到達する。このとき、受光面１４６に到達する蛍光γは、０°以外の所定の角度（ピーク入射角）で最も光量が多くなる。したがって、波長分離フィルター１４４の波長分離特性をピーク入射角で受光面１４６に入射する光に対して最適化することにより、ＳＰＦＳ装置１００は、大型化することなく、効率よく、かつ高いＳＮ比で蛍光γを検出することができる。
　なお、波長分離フィルター１４４は、導光ロッド１４１と一体化されていてもよい。たとえば、導光ロッド１４１の入射面１４２または出射面１４３に誘電体多層膜を形成することで、導光ロッド１４１および波長分離フィルター１４４を一体化してもよい。これにより、ＳＰＦＳ装置１００を小型化かつ簡素化することができる。
　また、本実施の形態では、円柱状の導光ロッド１４１を有するＳＰＦＳ装置１００について説明したが、導光ロッド１４１の形状は、円柱状に限定されない。図８Ａ、Ｂは、本発明の一実施の形態の変形例に係る導光ロッド１４１’、１４１”の斜視図である。たとえば、導光ロッドは、図８Ａに示されるように、入射面から出射面に向かってその断面積が連続的に小さくなるテーパー状の導光ロッド１４１’、または入射面から出射面に向かってその断面積が連続的に大きくなるテーパー状の導光ロッド１４１’であってもよい。
　入射面から出射面に向かってその断面積が連続的に小さくなるテーパー状の導光ロッド１４１’では、広い入射面で多くの光を取り込み、取り込まれた光を狭い出射面で集光させつつ光センサー１４５に向けて出射することができる。この結果として、入射面から出射面に向かってその断面積が連続的に小さくなるテーパー状の導光ロッド１４１’を有するＳＰＦＳ装置では、受光面１４６の面積が小さい光センサー１４５を使用することができる。検出装置の小型化および低コスト化の観点から、受光面１４６の面積が小さい光センサー１４５を使用できることは好ましい。また、一般的に、光センサー１４５の受光面の面積が大きいほど、ノイズが大きくなる。このため、微弱な光を検出する検出装置では、高いＳＮ比で蛍光γの検出を行う観点からも、受光面１４６の面積が小さい光センサー１４５を使用できることは好ましい。
　一方、入射面から出射面に向かってその断面積が連続的に大きくなるテーパー状の導光ロッド１４１’では、入射面で入射した光が導光ロッド１４１’内のテーパー面で反射する。これにより、入射面で入射した光線の入射面に対する入射角と比較して、出射面で出射する光線の出射面に対する出射角を小さくすることができる。この結果として、円柱状の導光ロッド１４１を使用した場合と比較して、ピーク入射角を小さくすることができる。前述の実施の形態では、入射角がピーク入射角（３５°）で入射する光線に対して最適化されている波長分離フィルター１４４を使用する場合について説明した。仮にピーク入射角が３５°から３０°に変化したとする。波長分離フィルター１４４に対する入射角が３５°から０°に変化すると、カットオフ波長は６４０ｎｍから６８０ｎｍに変化する、すなわち長波長側に４０ｎｍシフトする（図５Ａ、Ｂ参照）。これに対し、入射角がピーク入射角（３０°）で入射する光線に対して最適化されている波長分離フィルターを使用すると、カットオフ波長は長波長側に３０ｎｍ程度しかシフトしない。すなわち、図５Ａ、Ｂが入射角３０°で入射する光線に対して最適化されている波長分離フィルターの波長分離特性を示す図であるとすると、図５Ａにおける入射角３０°で入射する光線に対する波長分離フィルターのカットオフ波長が６４０ｎｍであるとき、図５Ｂにおける入射角０°で入射する光線に対する波長分離フィルターのカットオフ波長は６７０ｎｍとなる。この結果、入射面から出射面に向かってその断面積が連続的に大きくなるテーパー状の導光ロッド１４１’を使用した場合、波長分離フィルター１４４は、励起光αを確実に遮断することができる。これとともに、入射角０°で入射するときのカットオフ波長が６７０ｎｍとなることで、蛍光γの一部を遮断することとなるが、カットオフ波長が６８０ｎｍとなる場合（ピーク入射角が３５°の場合）と比較して、遮断される蛍光γの光量を少なくすることができる。すなわち、ＳＰＦＳ装置は、励起光αを確実に遮断しつつ、より多くの蛍光γを検出することができ、ＳＮ比をさらに向上させることができる。
　また、図８Ｂに示されるように、入射面もしくは出射面が凸レンズ状の導光ロッド１４１”であってもよい。さらに、特に図示しないが、入射面および出射面が両方とも凸レンズ状の導光ロッドであってもよい。これにより、検出対象領域３１から放出された蛍光γを効率よく光センサー１４５の受光面１４６に集光することができる。したがって、効率よく、かつ高いＳＮ比で蛍光γを検出することができる。
　また、前述の実施の形態では、１次反応（工程Ｓ２０）の後に増強角の測定（工程Ｓ３０）を行う場合について説明したが、本発明に係る検出装置では、各工程の順番はこれに限定されない。たとえば、１次反応の前に増強角の測定を行ってもよい。これにより、１次反応により検出チップの流路内に非特異的に吸着した物質の影響により、増強角が変化することを避けることができる。また、励起光αの入射角があらかじめ決まっている場合には、増強角の測定を行わなくてもよい。
　また、前述の実施の形態では、流路４１を有する検出チップ１０を例に挙げて説明したが、流路ではなくウェルを有する検出チップも使用できる。
　本出願は、２０１４年６月１９日出願の特願２０１４－１２６２８２に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
　本発明に係る検出装置は、標識物質から放出される微弱な蛍光を効率よく、かつ高いＳＮ比で検出することができるため、例えば臨床検査などに有用である。
　１０　検出チップ
　２０　プリズム
　２１　プリズムの入射面
　２２　プリズムの成膜面
　２３　プリズムの出射面
　３０　金属膜
　３１　検出対象領域
　４０　流路蓋
　４１　流路
　１００　表面プラズモン共鳴蛍光分析装置（ＳＰＦＳ装置）
　１１０　チップホルダー
　１２０　励起光学系ユニット
　１２１　光源ユニット
　１２２　角度調整部
　１４０　受光光学系
　１４１、１４１’、１４１”　導光ロッド
　１４２　導光ロッドの入射面
　１４３　導光ロッドの出射面
　１４４　波長分離フィルター
　１４５　光センサー
　１４６　受光面
　１６０　制御部
　１６１　光源制御部
　１６２　光センサー制御部
　１６３　制御処理部
　１６４　フィルター制御部
　θ１　導光ロッドに入射する光線の入射角
　θ２　導光ロッドに入射した光線の屈折角
　ｎ１、ｎ２　屈折率
　Ｄ　導光ロッドの直径
　Ｄ’　検出対象領域の最大長さ
　Ｄ”　光センサーの受光面の最大長さ
　Ｌ　導光ロッドの軸方向の長さ
　α　励起光
　β　プラズモン散乱光
　γ　蛍光

Claims (7)

  1. 　被検出物質を標識した蛍光物質から放出される蛍光を検出することにより、前記被検出物質を検出する検出装置であって、
    　前記被検出物質を捕捉するための捕捉体が固定化された検出対象領域を含む検出チップを保持するチップホルダーと、
    　前記チップホルダーに保持された前記検出チップに励起光を照射するための光源と、
    　前記捕捉体に捕捉された前記被検出物質を標識した蛍光物質から放出される蛍光を、一端に位置する入射面で入射させ、他端に位置する出射面で出射させる導光ロッドと、
    　前記導光ロッドの軸方向に対して垂直な受光面を有し、前記蛍光を検出するための光センサーと、
    　前記検出チップおよび前記導光ロッドの間、または前記導光ロッドおよび前記光センサーの間に前記導光ロッドの軸方向に対して垂直に配置され、前記蛍光と前記蛍光以外の不要な光とを分離するための波長分離フィルターと、
    　を有し、
    　前記受光面における前記蛍光の入射角と光量との関係において、最も光量が多い入射角であるピーク入射角は０°以外であり、
    　前記ピーク入射角で前記受光面に入射する前記蛍光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率は、前記ピーク入射角で前記受光面に入射する前記励起光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率よりも大きく、かつ入射角が０°で前記受光面に入射する前記蛍光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率より大きい、
    　検出装置。
  2. 　入射角が０°で前記受光面に入射する前記蛍光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率は、前記ピーク入射角で前記受光面に入射する前記蛍光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率の１／５以下である、請求項１に記載の検出装置。
  3. 　前記波長分離フィルターは、前記導光ロッドと一体化されている、請求項１または請求項２に記載の検出装置。
  4. 　前記導光ロッドは、前記入射面から前記出射面に向かってその断面積が一定である円柱状であり、
    　入射角が３５°で前記受光面に入射する前記蛍光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率は、入射角が３５°で前記受光面に入射する前記励起光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率よりも大きく、かつ入射角が０°で前記受光面に入射する前記蛍光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率より大きい、
    　請求項１～３のいずれか一項に記載の検出装置。
  5. 　入射角が３５°で前記波長分離フィルターに入射する前記蛍光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率は、入射角が３５°で前記波長分離フィルターに入射する前記励起光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率よりも大きく、かつ入射角が０°で前記波長分離フィルターに入射する前記蛍光の光線に対する主波長における前記波長分離フィルターの光透過率より大きい、請求項４に記載の検出装置。
  6. 　前記導光ロッドは、前記入射面から前記出射面に向かってその断面積が連続的に小さくなるテーパー状の導光ロッド、前記入射面から前記出射面に向かってその断面積が連続的に大きくなるテーパー状の導光ロッド、または前記入射面、前記出射面もしくはこれら両方が凸レンズ状の導光ロッドである、請求項１～３のいずれか一項に記載の検出装置。
  7. 　前記検出チップは、プリズムと、前記プリズム上に配置された金属膜とを有し、
    　前記検出対象領域は、前記金属膜の表面の少なくとも一部であり、
    　前記光源は、前記プリズム側から前記捕捉体が固定されている領域に対応した前記金属膜の裏面に励起光を照射し、
    　前記蛍光は、前記プリズムを介して前記金属膜の裏面に照射した励起光により生じる局在場光により励起され、前記蛍光物質から放出される蛍光である、
    　請求項１～６のいずれか一項に記載の検出装置。
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