JP2000356585A

JP2000356585A - Ｓｐｒセンサセル及びこれを用いた免疫反応測定装置

Info

Publication number: JP2000356585A
Application number: JP16947999A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Negami; 光弘根上; Muneaki Nakamura; 宗昭中村
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】感度の高いＳＰＲセンサセル及びこれを用い
た免疫反応測定装置を提供すること。【解決手段】表面にＳＰＲセンサ部８が形成され所定
の光源１１からの光を透過させるコア７と、このコア７
の周囲であって前記ＳＰＲセンサ部８以外の領域を覆う
クラッド５，６及び９とを備え、コア７におけるＳＰＲ
センサ部８以外の表面を光の反射率が低い低反射率面と
して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、免疫反応測定装置
に係り、特に、いわゆる表面プラズモン共鳴（Surface
Plasmon Resonance 、以下「ＳＰＲ」と略す）現象を利
用したＳＰＲセンサセル及びこれを用いた免疫反応測定
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、生物化学分析の分野におい
て、検体中の極めて微量なタンパク質を検出する方法と
して、免疫法(immunoassay )が一般的に多く使われてい
る。この免疫法は、いわゆる抗原（検出しようとするタ
ンパク質）と抗体（抗原を用いて作られた抗体）との特
異的な免疫反応により、検体内の所定の抗原濃度を定量
するものである。この免疫法は、複数種類の抗原が混在
する検体であっても、検出しようとする抗原を単離する
ことなく測定することができる。この点が、化学的測定
法あるいは物理的測定法と異なる。

【０００３】また、免疫法の中には、下記のような種々
の手法がある。

【０００４】radio immunoassay ：ＲＩＡ法（ラジオ
イムノアッセイ） enzyme immunoassay：ＥＩＡ法（酵素免疫法） fluoro immunoassay：ＦＩＡ法（蛍光免疫法）

【０００５】ＲＩＡ法は、アイソトープを用いる必要が
あるため、最近ではあまり使われていない。また、ＥＩ
Ａ法は、簡易に免疫反応を測定できるため現在広く使わ
れている。更に、ＦＩＡ法は、高感度、高精度な測定法
という位置づけである。ＥＩＡ法のうち、抗体測定のた
めに固相を用いる方法を、特にＥＬＩＳＡ(enzymelinke
d immunosorbent assay)法と呼び、更にＥＬＩＳＡには
以下の２つの手法がある。

【０００６】ａ．間接法：固相に抗原を用いる方法ｂ．抗体捕獲法：固相に抗ＩｇＭ抗体を用いる方法

【０００７】上記ＥＬＩＳＡ法は、特定の病原体に対す
る抗体の定量、アレルゲン（allergen）に対する抗体の
定量、およびモノクローナル抗体のスクリーニングに使
われている。ＥＬＩＳＡ法に用いられる測定キットは、
一般的には９６個の凹部が形成されたマイクロプレート
を用い、このマイクロプレート上で免疫反応測定が行わ
れる。従って、大量の検体を同時に測定することがで
き、近年、多くの自動化された免疫反応測定装置が市場
に出回っている。

【０００８】ＥＬＩＳＡ法用の測定キットとしては、多
くの試薬メーカから種々の試薬が提供されている。例え
ば、ｔＰＡがあるが、これは血液中の血液凝固および血
栓に関わるフィブリンを溶かす方向に間接的に働く酵素
である。また、ＰＡＩ_１は、ｔＰＡを抑制し、血液凝
固や血栓を造る方向に働く酵素である。

【０００９】ところで、免疫反応測定装置に用いられる
センサとして、いわゆるＳＰＲセンサが知られている。
このＳＰＲセンサとは、表面プラズモン共鳴現象を用い
たセンサであり、以下の原理で測定される。即ち、５０
ｎｍ程度の厚さを有する金属薄膜（金若しくは銀等）を
高屈折率のプリズムの底面に蒸着する。そして、プリズ
ム側から金属薄膜に向けて臨界角以上の角度で所定の光
を入射させる。金属薄膜は、５０ｎｍ程度では半透明で
あるので、プリズム側から入射した光は金属薄膜を透過
して、プリズムと反対側の金属薄膜の表面に到達し、プ
リズムと反対側の金属薄膜の表面にエバネッセント場を
発生する。

【００１０】光の入射角を調整することにより、エバネ
ッセント場の波数と表面プラズモン共鳴の波数を一致さ
せて、金属薄膜の表面に表面プラズモン共鳴を励起でき
る。この場合、表面プラズモン共鳴の波数は、金属薄膜
の誘電率と金属薄膜から見てプリズムと反対側の表面に
固定された検体との屈折率に依存している。従って、検
体の屈折率及び誘電率を調べることができる。このよう
に、光学系と検体とが金属薄膜を境にして相互に反対側
に位置していることにより、センサとして構築しやす
い。

【００１１】上記原理を応用して、光ファイバを用いた
免疫反応測定装置用のＳＰＲセンサが開発されている(B
IACORE社製商品名：BIACORE Probe)。この光ファイバ
を用いたＳＰＲセンサでは、先ず、光ファイバの先端部
外周面のクラッド(clad)が除去され、光ファイバの先端
の端面をきれいにカットするか若しくは磨いた上で、こ
の端面に銀がコーティングされる。また、この光ファイ
バの先端部外周面に金属薄膜（金若しくは銀等）がコー
ティングされる。さらに、光ファイバの先端部外周面の
金属薄膜を誘電体膜で覆い、この誘電体膜上に免疫反応
測定に用いる抗体が固定される。また、光ファイバの他
端部側には所定の光源が配設されており、光ファイバ内
に光を導入できるようになっている。

【００１２】このように構成されたＳＰＲセンサの免疫
反応測定手法について説明する。先ず、光ファイバ内に
導入された光は、光ファイバの先端部で特定の波長の光
が表面プラズモン共鳴を励起する。この表面プラズモン
共鳴を励起する光の波長は、誘電体膜と抗体の屈折率に
よって変化する。表面プラズモン共鳴を生じさせた波長
の光の強度は減衰する。このため、免疫反応前に最も減
衰する光の波長と免疫反応後に最も減衰する光の波長と
を比較することにより、免疫反応を測定することができ
る。また、光ファイバを用いたものの他、プリズムを用
いたＳＰＲセンサも開発されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
従来例には以下のような不都合があった。即ち、光ファ
イバでＳＰＲセンサを構成する場合には、その光ファイ
バのコアの先端部外周面に、金属薄膜（例えばＡｕを蒸
着）を形成する必要がある。しかし、光ファイバ自体は
微細なものであるため、適切に金属薄膜を形成すること
ができない、という不都合を生じていた。

【００１４】また、実際に免疫反応測定を行う場合に
は、金属薄膜の表面に抗体を固定する必要があるが、上
記したように、光ファイバのコアの先端部は微細で且つ
円筒形であるため、抗体を固定するのが困難である、と
いう不都合を生じていた。

【００１５】また、従来のＳＰＲセンサを用いた免疫反
応測定装置では、１本の光ファイバからなるＳＰＲセン
サを１つしか有していなかったので、以下の不都合があ
った。即ち、酵素免疫法では、測定のための工程が多数
にのぼり、また免疫反応に長時間が必要である。このた
め、１つの検体を測定するのに数時間から数十時間を要
する場合があり、測定効率を向上させることができなか
った。

【００１６】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、抗体の固定及び検体の保持が容易なＳＰＲセ
ンサセルを用いた免疫反応測定装置を提供することを、
その目的とする。また、測定精度の高いＳＰＲセンサセ
ル及びこれを用いた免疫反応測定装置を提供すること
を、その目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、表面にＳＰＲセンサ部が形成され
所定の光源からの光を透過させるコアと、このコアの周
囲であって前記ＳＰＲセンサ部以外の領域を覆うクラッ
ドとを備え、コアの周囲におけるＳＰＲセンサ部が形成
された面及びこれに対向する面以外の表面を光の反射率
が低い低反射率面として構成する、という手段を採って
いる。

【００１８】以上のように構成された免疫反応測定装置
の機能作用を説明すると、先ず、光源からはある帯域の
光が放射される。そして、この光がＳＰＲセンサセルの
コアに導入される。コアでは、光が反射を繰り返しなが
ら進行し、ＳＰＲセンサセル内のＳＰＲセンサ部で表面
プラズモン共鳴を生じさせる。このとき、表面プラズモ
ン共鳴を生じさせる波長は免疫反応の有無によって異な
る。

【００１９】表面プラズモン共鳴を生じさせた光はコア
から出射される。一方、表面プラズモン共鳴に関係せず
にＳＰＲセンサ部以外のコアの表面近傍に達した光は、
低反射率面によって反射しない。従って、表面プラズモ
ン共鳴に関係した主要な光のみがコアから出射されるこ
ととなる。光分析手段ではコアから出射された光の波長
分布が分析される。実際の免疫反応測定では、予め光源
の光の波長分布を分析しておき、免疫反応後の波長分布
と比較することにより、いずれの波長の光の強度が減衰
したかが分析される。この分析によって免疫反応測定が
行われる。

【００２０】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］本発明の第１
の実施形態を図１に基づいて説明する。

【００２１】［ＳＰＲセンサセルの全体概要］図１は、
本実施形態に係るＳＰＲセンサセルの斜視図を示す。本
実施形態のＳＰＲセンサセル３は、光導波路（コア）を
用いたものである。より詳しくは、ＳＰＲセンサセル３
は、板状の第１クラッド（基板）５と、この第１クラッ
ド５上に配設されるコア７と、このコア７を両側から挟
む２枚の中間クラッド６と、これらコア７及び中間クラ
ッド６の表面を覆う第２クラッド（上層板）９とにより
構成されている。尚、光導波路には、平面型、ストリッ
プ型、埋め込み型、レンズ型等の種々のものがある。

【００２２】第１クラッド５は、ガラスなどから構成さ
れ、薄い板状となっている。そして、この第１クラッド
５上に、光が伝達されるコア７が載置されている。この
コア７は、ＳＰＲセンサセル３の全長にわたって延設さ
れている。このコア７は、ガラスやプラスチックなどか
ら構成されている。

【００２３】コア７を第１クラッド５に装着する場合に
は、接着剤を用いる場合や加熱してコア７と第１クラッ
ド５との境界面を溶融させる等の手法が考えられる。ま
た、第２クラッド９をコア７及び中間クラッド６に装着
する場合も同様である。尚、接着剤を用いてコア７を第
１クラッド５に装着する場合には、接着剤による光の減
衰を考慮して、コア７の屈折率よりも屈折率の低い材料
の接着剤を用いる必要がある。具体的にはＵＶ接着剤を
用いるようにしてもよい。このほか、コア７と各クラッ
ドとの接合には、いわゆるマッチングオイル等を用いて
もよい。但し、マッチングオイル等を用いる場合でも、
屈折率は適切なものを選択する必要がある。

【００２４】中間クラッド６は、上記したように、コア
を両側から挟むように装着されている。この中間クラッ
ド６は、コア７と同等の厚さで構成されている。従っ
て、コア７と中間クラッド６が接合されると、均一な厚
さの板状部材となる。

【００２５】また、第２クラッド９の略中央部には所定
の貫通口１３が形成されている。より詳しくは、第２ク
ラッド９の上面から、コア７の上面に至るまで貫通口１
３が形成されている。従って、この貫通口１３に向かっ
てコア７の表面の一部が露出した状態となっている。そ
して、当該貫通口１３に対応するコア７の部分には、後
述するように金属薄膜が形成されてＳＰＲセンサ部８と
なっている。

【００２６】ここで、貫通口１３を第２クラッド９に形
成する手法としては、一枚の板状の第２クラッド９に穴
あけ加工を施す場合が考えられる。即ち、所定の穴開け
用機械を用いてコア７に対応する位置に貫通口１３を形
成する。

【００２７】第２クラッド９は以上のように構成されて
いるので、第２クラッド９の貫通口１３及びコア７の表
面等によって、ＳＰＲセンサセル３に立方体状の空間が
形成される。この空間が、免疫反応測定をする場合の検
体を貯留する検体貯留部１４となる。尚、上記したよう
に、本実施形態では第２クラッド９を１枚の板状部材か
ら構成している。しかし、本発明はこれに限定されるも
のではなく、複数の板状部材を組み合わせることによっ
て構成するようにしてもよい。この場合は、第２クラッ
ド９の貫通口１３の加工工程は不要となる。また、第２
クラッド９と中間クラッド６とを一体的に構成すること
も望ましい。ＳＰＲセンサセル３の組立工程が削減でき
るからである。

【００２８】また、コア７の側面には所定の表面処理が
施されている。この表面処理は、後述するＳＰＲセンサ
部以外の面を反射する光を除去するためのものである。
具体的には、長方形断面のコアにおいて、ＳＰＲセンサ
部が形成されていない側面をスリガラス状にする場合の
他、Ａｌコーティングや黒色塗装などを行う。これら
は、光が反射しないようにすることを目的とした表面処
理である。表面処理を施すのは、図における中間クラッ
ドとの接合面である。

【００２９】このように、ＳＰＲセンサ部が形成された
面及びこれに対向する面以外の面に表面処理を行うと、
主にＳＰＲセンサ部及びこれに対向する面で反射した光
のみがＳＰＲセンサセルから出射される。従って、この
光を光分析手段によって分析すれば、後述するように、
表面プラズモン共鳴現象に用いられた光の波長分布のみ
を感度よく知ることができる。尚、本実施形態では、コ
アの両側面に表面処理を施したが、本発明はこれに限定
されるものではない。例えば、ＳＰＲセンサ部がコアの
上面に形成される場合には、コアの下面に表面処理を施
すようにしてもよい。

【００３０】また、表面処理の手法としては、上記した
ような種々のもの（Ａｌコーティング等）がある。しか
しながら、コアを製造した段階で表面がスリガラス状と
なっている場合には、特別に表面処理をせず、ＳＰＲセ
ンサ部に対応する面及びこれに対向する面のみを研磨す
るようにしても、同様の作用効果を得られるコアを製造
することができる。従って、コアの製造工程を工夫して
コアの表面がスリガラス状となれば、あとは必要な面の
み研磨すればよく、製造工程を削減することが可能とな
る。

【００３１】［ＳＰＲセンサ部の構造］次に、コア７の
表面のうち、検体貯留部１４に面する部分の詳しい構造
について説明する。この部分は、実際にＳＰＲセンサと
して機能する部分（ＳＰＲセンサ部８）であるので、そ
の構造は重要である。図２はＳＰＲセンサセル３の断面
図を示す。具体的には、コア７の表面には、順に金属薄
膜１５，誘電体膜１７が形成されると共にこの誘電体膜
１７の表面に抗体（もしくは抗原）１９が固定されてい
る。このＳＰＲセンサ部は、上記した表面処理が施され
ていない面である。

【００３２】より詳しくは、ＳＰＲセンサ部８を形成す
るために、コア７には金属薄膜１５としてＡｕ（金）が
蒸着等により被覆されている。ただし、金属薄膜１５と
しては、ＡｕではなくＡｇ（銀）であってもＳＰＲセン
サ部８を構成することができる。ここで、コア７がガラ
スであり、金属薄膜１５がＡｕの場合には、コア７ｂの
表面に厚さ数ｎｍのＣｒ（クロム）をコーティングする
のが望ましい。これは、Ｃｒを介してＡｕをコーティン
グすることにより、金属薄膜１５が安定するからであ
る。

【００３３】次に、Ａｕの金属薄膜１５の表面に所定の
誘電体膜１７を介して抗体（もしくは抗原）１９が固定
される。この抗体（もしくは抗原）１９等は、測定する
検体に含まれる抗原（もしくは抗体）に応じて適切なも
のを選択する。これは、検体に含まれる抗原に特異的に
反応する抗体を固定することにより、免疫反応測定によ
って検体内のその特定の抗原の存在を知ることができる
からである。

【００３４】［ＳＰＲセンサセルの機能］次に、ＳＰＲ
センサセル３の機能について説明する。先ず、ＳＰＲセ
ンサセル３の検体貯留部１４には、所定の抗原を含んだ
検体が貯留される。従って、誘電体膜１７に固定されて
いる抗体１９に対して特異的に反応する抗原が検体内に
含まれていれば、免疫反応が生じる。この免疫反応によ
って、ＳＰＲセンサ部８で表面プラズモン共鳴を生じ
る。これによって、表面プラズモン共鳴を生じさせる特
定波長の光の強度が減衰する。

【００３５】このとき、コアに入射した光のうち、ＳＰ
Ｒセンサ部で反射して他の面に到達しない光は、そのま
まコア内を透過してＳＰＲセンサセルから出射される。
一方、上記した表面処理が施された面に到達する光は、
ほとんど反射しない。このため、表面プラズモン共鳴に
用いられなかった光は除去される。この結果、ＳＰＲセ
ンサセルから出射される光を光分析手段に導入して、免
疫反応が生じた後にコア７から出射される光Ｌの波長分
布を分析すると、免疫反応が生じていない時の波長分布
と異なることとなる。

【００３６】尚、以上はＳＰＲセンサセル３におけるコ
ア７に低反射率面を形成する場合について説明した。し
かしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
即ち、コア７と接合されるクラッド側の接合面に表面処
理を施すようにしてもよい。このように、クラッド側に
低反射率面を形成することにより、コアに低反射率面を
形成したと同様な効果を得ることができる。

【００３７】［免疫反応測定装置］次に、本発明のＳＰ
Ｒセンサセル３を用いた免疫反応測定装置１について説
明する。図３は、免疫反応測定装置の全体概要図であ
る。この図に示すように、ＳＰＲセンサセル３の近傍に
光源１１が配設され、ＳＰＲセンサセル３を挟んで光源
１１と反対側に、順に集光レンズ５３、光ファイバ５１
及び光分析手段４９が配設されている。尚、集光レンズ
５３を透過した光は、レセプタクル５５及び光コネクタ
５７を介して光ファイバ５１に入射されるようになって
いる。

【００３８】［光源］次に、光源について説明する。光
源１１は、所定の波長帯域の光Ｌを照射するものであ
り、具体的には白色ＬＥＤランプが用いられている。本
発明の免疫反応測定装置１では、ＳＰＲセンサセル３を
透過した光Ｌのうち、免疫反応前と免疫反応後の光の波
長分布の変化を分析して、これによって免疫反応を測定
する。従って、光源１１は安定した波長分布の光Ｌを照
射するものが望ましい。市販の白色ＬＥＤランプは、照
射する光Ｌの波長帯域が４５０［ｎｍ］から７５０［ｎ
ｍ］程度である。尚、光源１１は、ある波長帯域の光を
出射できるものであれば、上記した白色ＬＥＤランプ以
外の光源１１を用いるようにしてもよい。具体的には、
ハロゲンランプを用いてもよい。

【００３９】白色ＬＥＤランプの指向性（照射角度）
は、図４に示すように２０度から６０度程度の照射角度
となる。この点で、１８０度以上の照射角度を有するハ
ロゲンランプと異なる。ここで、照射角度とは便宜上、
所定の輝度以上の照射部分の照射方向中間点での角度と
している。このように、指向性の高い光源１１を用いる
場合には、ＳＰＲセンサセル３に光Ｌを入射するのに後
述する集光レンズが不要となる場合がある。尚、白色Ｌ
ＥＤランプの特性によっては照射角度が１４０度程度の
ものも存在するので、ＳＰＲセンサセル３における複数
のコアに光Ｌを照射する場合に適用できる。

【００４０】光源１１として白色ＬＥＤランプを用いる
場合には、コストがハロゲンランプに比べて１０分の１
程度であり、また、消費電力も３０分の１程度となる。
このため、バッテリ駆動が可能となって小型化できるの
で、可搬性が向上して様々な用途への適用が可能とな
る。

【００４１】［光分析手段］図３に示す光分析手段４９
では、入射した光Ｌの波長分布が分析される。より詳し
くは、予め、免疫反応が起こる前の波長分布を調べてお
く。即ち、検体貯留部１４に検体を入れない状態（もし
くは抗原が全く含まれていない検体を満たした状態）で
波長分布の測定をしておく。そして次に、検体貯留部１
４に免疫反応測定を行いたい検体を注入し、免疫反応を
生じさせる。しかる後、実際に免疫反応が起こった後の
光Ｌの波長分布を調べる。得られた波長分布の違いによ
り、免疫反応の有無や免疫反応の状態を判断することが
できる。実際の波長分布の測定に当たっては分光器を用
いる。

【００４２】また、波長分布の測定には分光器を用いる
他、フォトダイオードを用いることも考えられる。この
場合、免疫反応によって減衰する波長をあらかじめ推測
しておき、この波長の光のみが透過しうるフィルタを装
備し、当該波長の光の減衰を知ることで、免疫反応を測
定することができる。あるいは、複数のフォトダイオー
ドを備えると共に、各フォトダイオード毎にそれぞれ異
なる波長の光を透過しうるフィルタを設けるようにし、
それぞれの波長の光の減衰を分析して免疫反応を測定す
るようにしてもよい。

【００４３】［その他の構成］本実施形態では、図３に
示すように、ＳＰＲセンサセル３と光分析手段（分光器
もしくはフォトダイオード）４９との間に光ファイバ５
１が装備されている。さらに、光ファイバ５１とＳＰＲ
センサセル３の相互間には集光レンズ５３が装備されて
いる。このため、ＳＰＲセンサセル３から出射した光Ｌ
は集光レンズ５３で集光され、光ファイバ５１の先端に
設けられたレセプタクル５５を介して光分析手段４９に
伝達される。ここで、光ファイバ５１は光分析手段４９
に対して光ファイバコネクタ５７を介して接続されてい
るので、必要に応じて取り外しが可能である。従って、
長さの異なる光ファイバを接続することにより、光分析
手段４９から離れた場所での免疫反応測定をすることも
可能である。

【００４４】［ＳＰＲセンサセルの変形例］次に、図５
に基づいてＳＰＲセンサセルの変形例について説明す
る。当該ＳＰＲセンサセル３ｂは、コアを２本有してい
る点が上記したＳＰＲセンサセルと異なる。より詳しく
は、ＳＰＲセンサセル３ｂは、板状の第１クラッド（基
板）５と、この第１クラッド５上に配設される２本のコ
ア７ａ，７ｂと、このコア７ａ，７ｂの間に挟まれる中
心クラッド６ｂと、２本のコア７ａ，７ｂを両外側から
挟む両端クラッド６ａと、これら各コア７ａ，７ｂ，中
心クラッド６ｂ及び両端クラッド６ａの表面を覆う第２
クラッド（上層板）９とにより構成されている。

【００４５】また、中心クラッド６ｂは２本に分割され
ており、ＳＰＲセンサセル３ｂの中央部領域には空間が
形成されている。この空間は第２クラッド９の略中央部
に形成された所定の貫通口１３に対応するものである。
より詳しくは、第２クラッド９の上面から、各コア７
ａ，７ｂの相互間に至るまで貫通口１３が形成されてい
る。すなわち、各コア７ａ，７ｂは所定間隔を隔てて相
互に平行に配設されている。そして、この各コア７ａ，
７ｂの間隔とほぼ等しい幅を有する貫通口１３が形成さ
れている。従って、この貫通口１３に沿ってコア７ａ，
７ｂの表面の一部が露出した状態となっている。

【００４６】第２クラッド９は以上のように構成されて
いるので、第２クラッド９の貫通口１３，２本のコア７
ａ，７ｂ，中心クラッド６ｂ及び第１クラッド５の表面
等によって、立方体状の空間が形成される。この空間
が、免疫反応測定をする場合の検体を貯留する検体貯留
部となる。そして、当該ＳＰＲセンサセルのコアのうち
検体貯留部に露出する部分がＳＰＲセンサ部となってい
る。具体的には、２本のコアの表面における検体貯留部
に対向する２つの側面がそれぞれＳＰＲセンサ部であ
る。

【００４７】一方、各コアの上下両表面には、上記した
ＳＰＲセンサセルと同様に、低反射率面とするための表
面処理が施されている。具体的には、図５（Ｃ）に示す
各コアの表面の内、上下両表面が低反射率面となってい
る。逆に、検体貯留部に面する表面（コアの側面）は通
常の表面状態となっている。このようにＳＰＲセンサ部
が形成された面及びこれに対向する面以外を低反射率面
とすることにより、免疫反応測定の際の感度を向上させ
ることができる。

【００４８】また、上記のように一つの検体貯留部に対
して２本のコア７ａ，７ｂを装備することにより、一つ
の検体に対する異なる免疫反応測定をすることが可能と
なる。すなわち、各コア７ａ，７ｂの表面（検体貯留部
に露出する位置）に相互に異なる抗体（もしくは抗原）
を固定し、それぞれ別個に免疫反応測定を行うことがで
きるので、多項目の免疫反応測定を短時間で行うことが
できる。

【００４９】［ＳＰＲセンサセルの他の変形例］図６
は、ＳＰＲセンサセルの他の変形例を示す斜視図であ
る。このＳＰＲセンサセル３ｃ，３ｄは、コア７，７
ａ，７ｂの端面以外の部分に表面処理が施されている点
に特徴を有している。具体的には、コア７，７ａ，７ｂ
を除く第１のクラッドと第２のクラッド及び中間クラッ
ド等の端面は光を透過しにくいように加工されている。
加工としては、スリガラス状に形成するか，アルミ（Ａ
ｌ）コーティングもしくは黒色塗装を施すことが考えら
れる。スリガラス状に形成する場合には、サンドブラス
ト等の手法が考えられる。

【００５０】このように、各クラッドの端面を光が透過
しにくくするのは、コア７，７ａ，７ｂにのみ光が入射
されるようにするためである。なぜなら、コア７，７
ａ，７ｂ以外の各クラッド端面から光が入射されると、
この混入した光がコア７，７ａ，７ｂにも入り込む可能
性があり、免疫反応測定の測定精度を低下させかねない
からである

【００５１】［第２の実施形態］図７は、本発明の第２
の実施形態にかかる免疫反応測定装置１Ｂを示す概略構
成図である。この免疫反応測定装置１Ｂも、上記したＳ
ＰＲセンサセル３を用いている。ここで、第１の実施形
態と同様な部分については同じ符号を用いて説明する。
この免疫反応測定装置１Ｂは、第１の実施形態にかかる
免疫反応測定装置１に対し、集光レンズを更に１枚増加
させた点が異なっている。より詳しくは、光源（白色Ｌ
ＥＤランプ）１１とＳＰＲセンサセル３の相互間に集光
レンズ５３ｂが装備されている。この集光レンズ５３ｂ
は、光源（白色ＬＥＤランプ）１１から照射された光Ｌ
を集光し、効率的にコアの内部に光Ｌを導入するための
ものである。

【００５２】集光レンズ５３ｂの直径や曲率について
は、白色ＬＥＤランプの照射角度（指向性）に対応して
決定する。尚、本実施形態では、白色ＬＥＤランプとＳ
ＰＲセンサセル３の相互間の集光レンズ５３ｂと、ＳＰ
Ｒセンサセル３とレセプタクル５５の相互間の集光レン
ズ５３として同じものを使用している。これは、部品の
種類を抑制することで、免疫反応測定装置の製造コスト
を低減することができるからである。ただし、各集光レ
ンズ５３，５３ｂは、白色ＬＥＤランプやＳＰＲセンサ
セル３の特性に応じて異なるものを用いてもよい。

【００５３】［第３の実施形態］図８は、第３の実施形
態にかかる免疫反応測定装置１Ｃの全体概略図を示す。
この免疫反応測定装置１Ｃは、第２の実施形態にかかる
免疫反応測定装置に対し、更に他の集光レンズ５３ｃ及
び光ファイバ５１ｂを装備したものである。より詳しく
は、白色ＬＥＤランプの下流側に、順に集光レンズ５３
ｃ，レセプタクル５５ｃ，光ファイバ５１ｂ，レセプタ
クル５５ｂが加えられている。これらに用いる集光レン
ズ５３ｃは、上記した実施形態で用いたものと同じもの
である。また、光ファイバ５１ｂも同じものを用いてい
る。

【００５４】レセプタクル５５ｂ，５５ｃは、集光レン
ズ５３ｃを透過して集光された光を効率的に光ファイバ
５１ｂに導入するものである。ここで、レセプタクル５
５ｂ，５５ｃには光ファイバコネクタ５７ｂ，５７ｃが
接続されており、この光ファイバコネクタ５７ｂ，５７
ｃを介して光ファイバ５１ｂに接続される。このよう
に、光源１１とＳＰＲセンサセル３との相互間を光ファ
イバ５１ｂで接続することにより、光源１１とＳＰＲセ
ンサセル３とを相互に離隔して配置することが可能とな
る。

【００５５】［第４の実施形態］図９及び図１０は本発
明の第４の実施形態にかかる免疫反応測定装置１Ｄを示
す全体概略図である。本実施形態では、ＳＰＲセンサセ
ル３Ｄに複数の検体貯留部１４を備えている点に特徴を
有している。以下これについて詳述する。

【００５６】先ず、ＳＰＲセンサセル３Ｄは、８カ所の
検体貯留部１４を備えている。そして、各検体貯留部１
４に対応して８本のコア７が装備されている。本実施形
態では、コア７が検体貯留部１４の底面を構成してい
る。このため、当該底面がＳＰＲセンサ部８となってい
る。このＳＰＲセンサ部８には、上記したものと同様
に、コア７の表面に金属薄膜、誘電体膜及び抗体（若し
くは抗原）が固定されている。尚、本実施形態の免疫反
応測定装置１Ｄでは、第１のクラッド５ｄの上に８本の
コア７を平行に配置すると共に、各コア７の相互間及び
両外側端部に中間クラッド６ｄを装備する。そして、こ
れらコア７及び中間クラッド６ｄの上に第２のクラッド
９ｄを配設することにより構成される。

【００５７】そして、各コアの側面であって各中間クラ
ッド６ｄと接する面には、上記した表面処理が施されて
いる。本実施形態では８本のコア７を用いており、各コ
ア７の両側面（計１６面）が低反射率面となっている。
加えて、ＳＰＲセンサセル３Ｄの光入射面側の端面に表
面処理が施されている。これは、上記した表面処理と同
様にスリガラス状にするほか、Ａｌコーティングや黒色
塗装である。尚、各コア７は全て同一の特性を有するも
のを用いている。

【００５８】また、免疫反応測定装置１Ｄには、各コア
７に対応して光源（白色ＬＥＤランプ）１１，集光レン
ズ５３，レセプタクル５５及び光ファイバ５１ｄが装備
されている。即ち、これらの構成要素が８組備えられて
いる。そして、各光ファイバ５１ｄは、光カプラ８６に
接続されている。この光カプラ８６は、８本の光ファイ
バ５１ｄから伝達された光を光分析手段に伝達する機能
を有するものである。

【００５９】このように、コア７を複数本備えたＳＰＲ
センサセル３Ｄを用いる場合には、短時間で多項目の
（他種類の抗原若しくは抗体に対する）免疫反応測定を
簡易に行うことができる。本実施形態では、一例として
８本のコア７を用いる場合を説明したが、コア７の本数
は２〜７本あるいは９本以上であってもよい。この場合
もコア７の本数に応じて光源１１，集光レンズ５３及び
光ファイバ５１ｄを装備する必要がある。

【００６０】［第５の実施形態］図１１は、本発明の第
５の実施形態を示す全体概略図である。本実施形態は、
第４の実施形態とほぼ同様の構成を有している。異なる
点は、光源１１とＳＰＲセンサセル３Ｅとの相互間に集
光レンズ５３ｂを有している点である。即ち、各光源１
１に対応してそれぞれのコアとの間に集光レンズ５３ｂ
が配設されている。このように集光レンズ５３ｂを設け
る場合には、光源１１から照射された光が適切に集光さ
れ、効率的にＳＰＲセンサセル３Ｅに導入することがで
きるからである。

【００６１】また、集光レンズ５３ｂを各光源１１及び
各コアに対応してそれぞれ設けることにより、各光源１
１及びコアに個体差がある場合でも、各光源１１及びコ
アの特性に応じてそれぞれ最適な集光レンズ５３ｂを選
択して用いることができる。従って、各コアの間の測定
誤差を減少させることが可能である。

【００６２】［第６の実施形態］図１２は、本発明の第
６の実施形態を示す全体概略図である。本実施形態は、
第５の実施形態とほぼ同様の構成を有しているが、光源
１１とＳＰＲセンサセル３Ｆとの相互間に光ファイバ５
１ｂを備えている点が異なっている。このように、光源
１１とＳＰＲセンサセル３Ｆとの相互間に光ファイバ５
１ｂを備える場合には、光源１１とＳＰＲセンサセル３
Ｆとを離間させて配置することが可能となる。また、免
疫反応測定装置１Ｅを小型に構成する場合でも、光源１
１やＳＰＲセンサセル３Ｆの配置の自由度が向上すると
いう効果を奏する。

【００６３】［第７の実施形態］図１３は、本発明の第
７の実施形態をを示す全体概要図である。本実施形態
は、複数の検体貯留部１４を有するＳＰＲセンサセル３
Ｇを用いて、一組の光源１１と集光レンズ５３を装備す
るだけの免疫反応測定装置１Ｇである。実際の免疫反応
測定では、ＳＰＲセンサセル３Ｇを移動させて異なる検
体貯留部１４の免疫反応測定を行うようになっている。
以下これについて詳述する。

【００６４】本実施形態で用いられるＳＰＲセンサセル
３Ｇは、８本のコアを有すると共に、各コアに対応して
８カ所の検体貯留部１４を有している。ＳＰＲセンサ部
８の構造は上述したものと同様である。ＳＰＲセンサセ
ル３Ｇは、所定のセル移動機構７５に搭載されている。
このセル移動機構７５は、ＳＰＲセンサセル３Ｇを各コ
アの配列方向に沿って移動させるものである。具体的に
は、ＳＰＲセンサセル３Ｇが２本のレール７４に沿って
移動する。

【００６５】また、セル移動機構７５は、ＳＰＲセンサ
セル３Ｇの各コアが光源１１及び集光レンズ５３に対応
する位置に停止するように、それぞれ停止位置が定めら
れている。実際に、ＳＰＲセンサセル３Ｇを移動させる
ためには、ＳＰＲセンサセル３Ｇに外部から移動のため
の外力を付与しなければならない。たとえば、ＳＰＲセ
ンサセル３Ｇにワイヤやベルトを掛けて移動させる場合
や、レール７４をボールネジで構成し、このレール７４
を回転させることによってＳＰＲセンサセル３Ｇを移動
させるようにしてもよい。

【００６６】一方、ＳＰＲセンサセル３Ｇを固定したま
ま、光源１１及び集光レンズ５３を移動させるようにし
てもよい。このとき、集光レンズ５３の移動に伴ってレ
セプタクル５５も移動させる。レセプタクル５５と光分
析手段４９は光ファイバ５１によって接続されているの
で、柔軟にレセプタクル５５を移動させることができ
る。但し、光源１１や集光レンズ５３を移動させる場合
には、光学系の設定（たとえば光源１１とＳＰＲセンサ
セル３Ｇとの距離、集光レンズ５３とＳＰＲセンサセル
３Ｇとの距離等）が変化しないように移動させる必要が
ある。

【００６７】［第８の実施形態］図１４は、本発明の第
８の実施形態を示す全体概略図である。本実施形態は、
第７の実施形態と比較して、光源１１とＳＰＲセンサセ
ル３Ｈとの間に集光レンズ５３ｂを装備した点が異なっ
ている。その他の構成は同様である。この集光レンズ５
３ｂは、光源（白色ＬＥＤランプ）１１から照射された
光Ｌを集光し、効率的にコアの内部に光Ｌを導入するた
めのものである。

【００６８】集光レンズ５３ｂの直径や曲率について
は、白色ＬＥＤランプの照射角度（指向性）に対応して
決定する。尚、本実施形態では、白色ＬＥＤランプとＳ
ＰＲセンサセル３Ｈの相互間の集光レンズ５３ｂと、Ｓ
ＰＲセンサセル３Ｈとレセプタクル５５の相互間の集光
レンズ５３として同じものを使用している。これは、部
品の種類を抑制することで、免疫反応測定装置の製造コ
ストを低減することができるからである。ただし、各集
光レンズ５３，５３ｂは、白色ＬＥＤランプやＳＰＲセ
ンサセル３の特性に応じて異なるものを用いてもよい。

【００６９】［第９の実施形態］図１５は、本発明の第
９の実施形態を示す全体概略図である。本実施形態は、
第８の実施形態とほぼ同様の構成を有しているが、光源
１１とＳＰＲセンサセル３Ｉとの相互間に光ファイバ５
１ｂを備えている点が異なっている。このように、光源
１１とＳＰＲセンサセル３Ｉとの相互間に光ファイバ５
１ｂを備える場合には、光源１１とＳＰＲセンサセル３
Ｉとを離間させて配置することが可能となる。また、免
疫反応測定装置１Ｉを小型に構成する場合でも、光源１
１やＳＰＲセンサセル３Ｉの配置の自由度が向上すると
いう効果を奏する。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、表面にＳ
ＰＲセンサ部が形成され所定の光源からの光を透過させ
るコアと、このコアの周囲であって前記ＳＰＲセンサ部
以外の領域を覆うクラッドとを備え、コアの周囲におけ
るＳＰＲセンサ部が形成された面及びこれに対向する面
以外の表面を光の反射率が低い低反射率面として構成し
た。このため、主にＳＰＲセンサ部において表面プラズ
モン共鳴を生じさせた光であって、コアの他の面に達し
なかった光はコアから出射される。一方、表面プラズモ
ン共鳴に関係せずにＳＰＲセンサ部以外のコアの表面近
傍に達した光は、低反射率面によって反射しない。従っ
て、表面プラズモン共鳴に関係した主要な光のみがコア
から出射されることとなる。この結果、表面プラズモン
共鳴を生じさせた光の波長を感度よく測定することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にかかるＳＰＲセンサ
セルを示す斜視図であり、図１（Ａ）は全体図を示し、
図１（Ｂ）は第１クラッドを示し、図１（Ｃ）はコア及
びコアに接合されるクラッドを示し、図１（Ｄ）は第２
クラッドを示す。

【図２】図１に開示したＳＰＲセンサセルの断面図を示
す。

【図３】図１に開示したＳＰＲセンサセルを用いた免疫
反応測定装置を示す全体概要図である。

【図４】図３に開示した免疫反応測定装置に使用される
光源（白色ＬＥＤランプ）を示す図である。

【図５】本発明の免疫反応測定装置に使用されるＳＰＲ
センサセルの変形例を示す斜視図であり、図５（Ａ）は
全体図を示し、図５（Ｂ）は第１クラッドを示し、図５
（Ｃ）はコア及びコアに接合されるクラッドを示し、図
５（Ｄ）は第２クラッドを示す。

【図６】本発明の免疫反応測定装置に使用されるＳＰＲ
センサセルの変形例を示す斜視図であり、図６（Ａ）は
１本のコアを有するものであり、図６（Ｂ）は２本のコ
アを有するものである。

【図７】本発明の第２の実施形態を示す全体概要図であ
る。

【図８】本発明の第３の実施形態を示す全体概要図であ
る。

【図９】本発明の第４の実施形態を示す全体概要図であ
る。

【図１０】図９に開示した免疫反応測定装置に使用され
るＳＰＲセンサセルを示す斜視図であり、図１０（Ａ）
は全体図を示し、図１０（Ｂ）は第１クラッドを示し、
図１０（Ｃ）はコア及び中間クラッドを示し、図１０
（Ｄ）は第２クラッドを示す。

【図１１】本発明の第５の実施形態を示す全体概要図で
ある。

【図１２】本発明の第６の実施形態を示す全体概要図で
ある。

【図１３】本発明の第７の実施形態を示す全体概要図で
ある。

【図１４】本発明の第８の実施形態を示す全体概要図で
ある。

【図１５】本発明の第９の実施形態を示す全体概要図で
ある。

【符号の説明】

１免疫反応測定装置３ＳＰＲセンサセル５第１クラッド７コア８ＳＰＲセンサ部９第２クラッド１１光源１３貫通口１４検体貯留部４９光分析手段Ｌ光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G057 AA12 AA14 AB01 BA03 HA01 HB03 2G059 AA01 BB12 CC17 EE06 EE12 GG02 HH02 JJ11 JJ17 KK01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にＳＰＲセンサ部が形成され所定の
光源からの光を透過させるコアと、このコアの周囲であ
って前記ＳＰＲセンサ部以外の領域を覆うクラッドとを
備え、前記コアの周囲におけるＳＰＲセンサ部が形成された面
及びこれに対向する面以外の表面を光の反射率が低い低
反射率面として構成したことを特徴とするＳＰＲセンサ
セル。
【請求項２】表面にＳＰＲセンサ部が形成され所定の
光源からの光を透過させるコアと、このコアの周囲であ
って前記ＳＰＲセンサ部以外の領域を覆うクラッドとを
備え、前記クラッドにおけるコアに対向する面を光の反射率の
低い低反射率面としたことを特徴とするＳＰＲセンサセ
ル。
【請求項３】前記低反射率面をスリガラス状としたこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のＳＰＲセンサセ
ル。
【請求項４】前記低反射率面をアルミコーティングに
よって構成したことを特徴とする１又は２記載のＳＰＲ
センサセル。
【請求項５】前記低反射率面を黒色塗料による塗装に
よって構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の
ＳＰＲセンサセル。
【請求項６】前記ＳＰＲセンサセルにおける光入射側
端面及び光出射側端面であって前記コア以外の表面に、
光が透過しにくい表面処理を施したことを特徴とする請
求項１，２，３，４又は５記載のＳＰＲセンサセル。
【請求項７】前記請求項１，２，３，４，５又は６記
載のＳＰＲセンサセルと、このＳＰＲセンサセルのコア
に所定の光を照射する光源と、前記コアを透過する光の
波長分布を分析する光分析手段とを備えたことを特徴と
する免疫反応測定装置。