JP5636921B2 - 分析支援装置、及びこの分析支援装置を備えた表面プラズモン共鳴蛍光分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面プラズモン共鳴（Surface Plasmon Resonance：ＳＰＲ）を利用して試料溶液中に含まれる検体の分析を行う表面プラズモン共鳴蛍光分析装置での検体の分析を支援する分析支援装置、及びこの分析支援装置を備えた表面プラズモン共鳴蛍光分析装置に関する。

従来、タンパク質やＤＮＡ等を検出するバイオ測定において、検体（被検出物質）を高感度に検出する方法として、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：ＳＰＦＳ）法が知られている。

ＳＰＦＳ法は、金や銀等からなる金属膜が所定の面上に形成されたプリズムにおいて、プリズム側から金属膜に励起光を入射させ、プリズムと金属膜との界面で励起光が全反射する際にこの界面からしみ出す光（エバネッセント波）を利用する。具体的に、ＳＰＦＳ法は、励起光が全反射する際にしみ出すエバネッセント波によって、金属膜の表面上に流した試料溶液中に含まれる検体又はこの検体に付された蛍光物質（標識物質）が励起されて発する蛍光（励起蛍光）を分析することにより、上記検体の存在又はその量を検出することができる。

この分析方法では、通常、前記のプリズム上に金属膜を成膜した、いわゆるクレッチマン配置の分析チップが用いられ、この分析チップの金属膜で生じた表面プラズモン共鳴に基づく金属膜近傍の増強電場（エバネッセント波）を利用する（特許文献１参照）。

具体的に、分析チップは、図７に示されるように、プリズム部１１１と、このプリズム部１１１と共同して試料溶液が流れる流路１１６を形成する流路部材１１７とを備える。プリズム部１１１は、ガラスや樹脂で形成されるプリズム本体１１２と、このプリズム本体１１２の所定の面１１２ｂの面上に成膜される金属膜１１３と、を有する。

この分析チップ１１０のプリズム本体１１２に励起光を入射させて所定の面１１２ｂと金属膜１１３との界面でこの励起光を全反射させると、ある入射角において金属膜１１３の表面近傍に増強された電場（増強電場）が形成される。これは、励起光がある入射角（共鳴角）で金属膜１１３に入射することにより、金属膜１１３において表面プラズモン共鳴が生じ、これにより金属膜１１３の表面近傍の電場が大きく増強されるからである。この現象が金属膜１１３の表面における屈折率の変化に対して高感度に応答するため、これを利用することにより金属膜１１３上を流れる試料溶液中に存在する極微量の物質の検出が可能となる。

特許第４３７０３８３号公報

上記の分析チップ１１０において表面プラズモン共鳴を生じさせるのに適した金属膜１１３の厚さは、通常、１００ｎｍ以下である。このように、極めて薄い金属膜１１３では、プリズム本体１１２に成膜する際等にピンホールや円形隆起（金属膜１１３の一部がプリズム本体１１２から離間することにより金属膜１１３の表面が隆起している部分）等の欠陥が生じる場合がある（図５参照）。

このように金属膜１１３においてピンホールや円形隆起等の欠陥が生じた領域では、他の領域に比べて十分な強度の増強電場が形成されないために検体等の検出感度が低下する。そのため、分析チップ１１０の金属膜１１３にピンホールや円形隆起等の欠陥が多数生じていると、検体を高精度且つ高感度で検出することが難しく、このような検体の検出に適さない金属膜１１３を備えた分析チップ１１０は、検体の分析に用いないようにする必要がある。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、検体の分析精度を維持できるよう検体の分析に不適切な金属膜を検出することによって表面プラズモン共鳴蛍光分析装置での検体の分析を支援する分析支援装置、及びこの分析支援装置を備えた表面プラズモン共鳴蛍光分析装置を提供することを課題とする。

そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、金属膜に生じさせる表面プラズモン共鳴を利用して検体の分析を行う分析装置において前記検体の分析を支援する装置であって、前記金属膜において欠陥が生じている欠陥領域を検出する欠陥領域検出部と、前記欠陥領域に関する値が所定の閾値未満の場合に前記金属膜が前記検体の分析に適すると判断してこの判断結果を外部に出力する一方、前記欠陥領域に関する値が前記所定の閾値以上の場合に前記金属膜が前記検体の分析に不適切であると判断してこの判断結果を外部に出力する判断部と、を備え、前記欠陥領域検出部は、前記金属膜の表面の輝度分布から前記欠陥領域を検出するものであり、光が前記金属膜の表面に入射したときの当該金属膜の表面の輝度分布である第１の輝度分布と、前記表面プラズモン共鳴を生じさせるための励起光が前記金属膜の裏面に入射したときの当該金属膜の表面の輝度分布である第２の輝度分布とから前記欠陥領域を検出することを特徴とする。尚、本発明において金属膜の欠陥とは、金属膜に生じたピンホールや円形隆起、傷等のことをいう。

本発明によれば、金属膜に生じた表面プラズモン共鳴を利用する分析装置における検体の分析に不適切な金属膜を当該金属膜の欠陥領域に基づいて検出することができるため、前記分析装置での検体の分析においてこの不適切な金属膜の使用を排除することが可能となる。即ち、本発明によれば、前記分析装置において、分析精度が大きく低下する金属膜を用いて検体の分析することを回避することができる。

前記欠陥領域検出部は、前記金属膜の表面の輝度分布から前記欠陥領域を検出することが好ましい。かかる構成によれば、金属膜の表面からの光を測定することによって欠陥領域を検出することができる。

光が前記金属膜の表面に入射したときの当該金属膜の表面の輝度分布である第１の輝度分布では全体的な光量が少ないため極小さなピンホールが検出し難く、そのため、第１の輝度分布から金属膜の欠陥を検出する場合には欠陥領域が実際よりも少なく検出される傾向がある。一方、前記表面プラズモン共鳴を生じさせるための励起光が前記金属膜の裏面に入射したときの当該金属膜の表面の輝度分布である第２の輝度分布では欠陥領域以外の領域の光量が大きく欠陥領域との光量差が大きくなるため、この第２の輝度分布から金属膜の欠陥を検出する場合にはピンホールの大きさが過大評価されて欠陥領域が実際よりも多く検出される傾向がある。そこで、前記欠陥領域検出部が第１の輝度分布と第２の輝度分布とから前記欠陥領域を検出することで、より精度よく欠陥領域を検出することができる。

分析支援装置は、前記金属膜の表面からの光を測定する分析装置の光測定部が出力する測定結果信号を補正する補正部をさらに備え、前記補正部は、前記金属膜が検体の分析に適すると前記判断部が判断した場合に、前記欠陥領域検出部における欠陥領域の検出結果に応じて前記測定結果信号を補正することが好ましい。このような補正部を備えることで、分析装置において定期的に金属膜を交換して検体の分析を行う場合に、各金属膜における欠陥の影響を、光測定部が出力する測定結果信号から除去することができる。これにより、分析装置において金属膜毎の測定結果のばらつきが抑制され、より高精度な検体の分析が可能となる。この場合、例えば、前記補正部は、前記金属膜の表面における欠陥領域の面積に応じて前記測定結果信号を補正する。

また、上記課題を解消すべく、本発明は、表面プラズモン共鳴を利用して検体若しくは検体に付された蛍光物質を励起することによって前記検体の検出を行う表面プラズモン共鳴蛍光分析装置であって、所定の面の面上に金属膜が形成されたプリズム内に励起光を入射させて当該励起光をプリズム側から前記金属膜で反射させる励起光出射部と、前記金属膜のプリズムと反対側の面である表面からの光を測定し、この測定結果を測定結果信号として出力する光測定部と、上記のいずれかの分析支援装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、分析支援装置からの出力に基づいて、当該表面プラズモン共鳴蛍光分析装置において分析精度が大きく低下する金属膜を用いて検体の分析することを回避することができる。

本発明にかかる表面プラズモン共鳴蛍光分析装置では、分析支援装置からの出力を受信してこれを表示する表示部を備えることが好ましい。このような表示部を備えることで、例えば、金属膜が分析に不適切な場合に、表示部にエラー表示等が表示されることで、容易且つ確実に金属膜の状態を判断することができる。

表面プラズモン共鳴蛍光分析装置が前記分析支援装置に接続される制御部を備え、前記制御部が、前記分析支援装置において前記金属膜が検体の分析に不適切と判断された場合に、当該表面プラズモン共鳴蛍光分析装置での検体の分析を中止せる一方、前記分析支援装置において前記金属膜が検体の分析に適切と判断された場合に、前記励起光出射部に励起光を出射させると共に前記光測定部により前記金属膜の表面側からの光を測定させてもよい。

かかる構成によれば、欠陥の多い金属膜の場合には検体の分析が中止され、欠陥の少ない金属膜の場合には検体の分析が行われる。

以上より、本発明によれば、検体の分析精度を維持できるよう検体の分析に不適切な金属膜を検出することによって表面プラズモン共鳴蛍光分析装置での検体の分析を支援する分析支援装置、及びこの分析支援装置を備えた表面プラズモン共鳴蛍光分析装置を提供することができる。

本実施形態に係る表面プラズモン共鳴蛍光分析装置の概略構成図である。 前記表面プラズモン共鳴蛍光分析装置における分析支援部の機能ブロック図である。 前記表面プラズモン共鳴蛍光分析装置に用いられる分析チップの拡大縦断面図である。 前記分析チップの分解斜視図である。 雰囲気光による欠陥領域の検出を説明するための図である。 プラズモン散乱光による欠陥領域の検出を説明するための図である。 従来の分析素子チップの拡大縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る表面プラズモン共鳴蛍光分析装置（以下、単に「分析装置」とも称する。）は、プリズム内に全反射条件で入射した励起光の反射界面からしみ出すエバネッセント波（増強電場）を利用して被検出物質（以下、単に「検体」とも称する。）又は検体に標識された蛍光物質を励起させ、これにより生じた蛍光（励起蛍光）の光量を検出することによって検体の分析を行う装置である。

分析装置は、図１及び図２に示されるように、分析チップ５０を保持するチップ保持部１２と、チップ保持部１２に保持された状態の分析チップ５０に励起光αを出射する励起光出射部２０と、分析チップ５０から出射される光（反射励起光α_ｓ）の光量を測定する反射光測定部３０と、分析チップ５０からの光を測定する光測定部３２と、分析チップ５０から光測定部３２に向かう光のうち、所定の波長の光を遮光可能なフィルター部３４と、分析チップ５０の金属膜５５の状態を検出する分析支援装部（分析支援装置）４０と、当該分析装置１０の各構成要素を制御する制御処理部１４と、各種情報を表示する表示部１６とを備える。また、分析装置１０は、患者からの血液等の前処理を行う前処理部（図示省略）も備える。この前処理部は、試薬チップ（図略）を受け入れ、この試薬チップに注入されている血液等の前処理（血球分離や希釈、混合等）を行って試料溶液を生成し、この試料溶液を分析チップ５０に注入する部位である。試薬チップには、複数の収納部が設けられ、各収納部には血液等の他に、試薬、希釈液、洗浄液等が個別に封入されている。

分析チップ５０は、図３及び図４にも示されるように、プリズム５１と、プリズム５１の表面に形成される金属膜５５と、金属膜５５上を当該金属膜５５に接しつつ検体を含む試料溶液や洗浄液等が流れる流路５８を形成する流路部材５７とを備える。本実施形態の分析チップ５０は、定期的（例えば、検体の分析を所定の回数行う毎等）に交換される。

プリズム５１は、励起光出射部２０からの励起光αを内部に入射させる入射面５２と、この内部に入射した励起光αが反射される反射面（所定の面）５３と、この反射された励起光（反射励起光）α_ｓをプリズム５１の外部に出射する出射面５４とをその表面に含む。このプリズム５１は、透明なガラス又は樹脂により形成されている。

尚、プリズム５１は、本実施形態のように断面形状が台形（図３参照）でなくてもよい。プリズム５１は、入射面５２と反射面５３と出射面５４とをその表面に含み、入射面５２から内部に入射した励起光αが反射面５３で全反射し、この全反射した励起光αが内部で乱反射せずに出射面５４から外部に出射されるような形状であればよい。

金属膜５５は、プリズム５１の反射面５３の面上に成膜（形成）された金属製の薄膜である。本実施形態の金属膜５５は金により形成されている。尚、金属膜５５の素材は、金に限定されず、表面プラズモン共鳴を生じさせる金属であればよく、例えば、銀、銅、アルミ等（合金を含む）であってもよい。

金属膜５５の表面（プリズム５１と反対側の面）５５ａには、特定の抗原を捕捉するための抗体等の生理活性物質５６が固定されている。この生理活性物質５６は、表面処理によって金属膜５５の表面５５ａに固定される。具体的に、生理活性物質５６は、金属膜５５の表面５５ａにおいて、プリズム５１が流路部材５７と共同して流路５８を形成したときにこの流路５８を流れる試料溶液と接する領域に固定される。尚、図中の生理活性物質５６は、模式的に描いたもので、生理活性物質５６の構造を表すものではない。

流路部材５７は、プリズム５１の反射面５３上（詳しくは、金属膜５５上）に配置され、プリズム５１と共同して流路５８を形成する。この流路部材５７は、透明な樹脂により形成される。

流路５８は、抗原抗体反応が行われる検出部５８ａと、分析チップ５０の外部から検出部５８ａへ試料溶液を案内し、又は検出部５８ａから外部へ試料溶液を案内する案内部５８ｂとから成る。検出部５８ａは、流路部材５７の裏面（図３において下側の面）５７ｂに設けられた溝とプリズム５１上の金属膜５５とにより囲まれている。即ち、この検出部５８ａでは、試料溶液が金属膜５５の表面（生理活性物質５６が固定されている面）５５ａと接しつつ流れる。

また、流路部材５７は、流路５８を構成する裏面５７ｂの溝内にシール部材５９を有する。このシール部材５９は、流路部材５７を金属膜５５側からプリズム５１に接合させたときに、検出部５８ａを水平方向から囲み且つ流路部材５７の裏面５７ｂの溝内面とプリズム５１の金属膜５５とに密着し、これにより、流路部材５７とプリズム５１（金属膜５５）との接合部位からの試料溶液の漏れを防止する。

この流路部材５７は、その裏面５７ｂがプリズム５１の反射面５３（詳しくは、金属膜５５）に圧着された状態でプリズム５１と接合されている。

チップ保持部１２は、検体の分析の際に分析チップ５０を保持する。具体的に、このチップ保持部１２は、励起光出射部２０から出射された励起光αが全反射条件で入射面５２からプリズム５１の内部に入射してこの入射した励起光αが金属膜５５で反射されるような姿勢で分析チップ５０を着脱可能に保持する。

励起光出射部２０は、励起光αを出射し、分析チップ５０に含まれるプリズム５１内に入射させる。具体的に、励起光出射部２０は、チップ保持部１２で保持された状態の分析チップ５０の金属膜５５で反射されるようにプリズム５１内に入射面５２から励起光αを入射させる。この励起光出射部２０は、光源２１と、光源２１が出射した励起光αを直線偏光にする直線偏光部２２とを有する。

光源２１は、所定の周波数の励起光αを安定して出射する。本実施形態では、光源２１として、レーザーダイオード（ＬＤ）が用いられる。この光源２１は、例えば、波長が６４０ｎｍの励起光αを出射する。

直線偏光部２２は、励起光αを偏光方向が一意な直線偏光となるようにろ波する。具体的に、直線偏光部２２は、プリズム５１の金属膜５５に対してＰ偏光光が入射するような偏光方向となるように光源２１が出射する励起光αをろ波する。

このような励起光出射部２０は、金属膜５５に対する励起光αの入射角θを変更できる。詳しくは、励起光出射部２０は、金属膜５５における励起光αの反射される位置を変えることなく金属膜５５への励起光αの入射角θが変化するように分析チップ５０に対する姿勢を変更可能に構成される（図１の矢印Ａ参照）。励起光出射部２０は、制御処理部１４に接続され、この制御処理部１４からの指示信号に従って分析チップ５０に対する姿勢を変更する。

反射光測定部３０は、金属膜５５で反射されて出射面５４から出射される反射励起光α_ｓの光量を測定する。具体的に、反射光測定部３０は、分析チップ５０のプリズム５１から出射される反射励起光α_ｓを受光してその強度（光量）に応じた強度信号を出力する。この反射光測定部３０は、プリズム５１から出射された反射励起光α_ｓを受光できるように、プリズム５１の出射面５４と対向する位置に配置される。本実施形態の反射光測定部３０は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）により構成されている。

光測定部３２は、分析チップ５０内で生じた光、詳しくは、金属膜５５若しくはその近傍で生じた光を測定する。この光測定部３２は、分析チップ５０の金属膜５５の表面５５ａの各位置での光の強度をそれぞれ測定することができる。これにより、光測定部３２は、金属膜５５の表面５５ａに沿った輝度分布を検出することができる。また、光測定部３２は、制御処理部１４に接続され、測定結果に応じた測定結果信号を出力する。本実施形態の光測定部３２は、ＣＣＤ型イメージセンサにより構成されている。尚、光測定部３２は、ＣＣＤ型イメージセンサに限定されず、光電子倍増管（Photomultiplier Tube：ＰＭＴ）等であってもよい。

フィルター部３４は、所定の波長以下の光を遮る光フィルター３５と、この光フィルター３５の位置の切り換えを行う位置切換部３６と、を有する。光フィルター３５は、励起光αを遮るために設けられるフィルターである。本実施形態では、光フィルター３５として、６５０ｎｍ以下の波長の光を遮るローパスフィルター（ＬＰＦ）が用いられる。尚、分析チップ５０において検体若しくは検体に標識された蛍光物質が増強電場によって発した蛍光（励起蛍光）は、波長が６７０ｎｍであるためこの光フィルター３５を通過する。

位置切換部３６は、光フィルター３５の位置をフィルタリング位置と退避位置との間で切り換える（図１の矢印Ｂ参照）。フィルタリング位置とは分析チップ５０の検出部３８ａから光測定部３２に向かう光の光路上の位置であり、退避位置とは前記光路から外れた位置である。この位置切換部３６は、制御処理部１４からの指示信号に従って、光フィルター３５の位置の切り換えを行う。

分析支援部（分析支援装置）４０は、金属膜５５において欠陥が生じている領域（欠陥領域）を検出する欠陥領域検出部４１と、検出された欠陥領域に基づいて金属膜５５の状態を判断する判断部４２と、光測定部３２が出力する測定結果信号を補正する補正部４３とを備える。本実施形態の分析支援部４０は、光測定部３２に接続されたＣＰＵにより構成されている。ここで、金属膜５５の欠陥とは、金属膜５５に生じたピンホールや円形隆起、傷等のことをいい、欠陥領域とは、金属膜５５において欠陥が生じている領域をいう。

尚、本実施形態の分析支援部４０は、分析装置１０に組み込まれているが、これに限定されない。即ち、分析装置１０とは別個の装置（分析支援装置）として構成されてもよい。また、本実施形態では、分析支援部４０と分析装置１０の制御処理部１４とが別々に構成されているが、これに限定されず、例えば、一つのＣＰＵ等によってこれらがそれぞれ構成されてもよい。

欠陥領域検出部４１は、光測定部３２が検出した金属膜５５の表面５５ａの輝度分布から欠陥領域を検出する。具体的に、欠陥領域検出部４１は、雰囲気光が金属膜５５の表面５５ａに入射したときの当該金属膜５５の表面５５ａの輝度分布から欠陥領域を検出する。詳しくは、雰囲気光を金属膜５５の表面５５ａに入射させると、ピンホールや円形隆起の周縁部（輪郭部）の輝度が他の部位の輝度に比べて低くなる（暗くなる）ため（図５参照）、欠陥領域検出部４１は、これを利用して金属膜５５の表面５５ａの輝度分布からピンホールや円形隆起等の欠陥が生じている領域（欠陥領域）を検出する。尚、本実施形態において、雰囲気光とは、金属膜５５の表面５５ａに均一に入射する拡散光である。

判断部４２は、検出された欠陥領域に関する値が所定の閾値未満の場合に金属膜５５が検体の分析に適すると判断してこの判断結果を出力する一方、検出された欠陥領域に関する値が前記所定の値以上の場合に金属膜５５が検体の分析に不適切であると判断してこの判断結果を出力する。ここで、検体の分析に不適切な金属膜５５とは、金属膜５５に生じている欠陥が多すぎて当該金属膜５５が設けられた分析チップ５０を用いて検体の分析を行った場合に、検体の検出精度（分析精度）を十分に確保できない状態の金属膜５５をいい、一方、検体の分析に適した金属膜５５とは、金属膜５５に生じている欠陥が所定量未満であるため、当該金属膜５５が設けられた分析チップ５０を用いて検体の分析を行った場合に、所望の検出精度（分析精度）を確保できる状態の金属膜５５をいう。

具体的に、判断部４２は、金属膜５５の表面５５ａにおける欠陥領域の面積に基づいて、当該金属膜５５が検体の分析に適しているか否かを判断する。詳しくは、判断部４２は、金属膜５５の表面５５ａにおいて輝度分布を検出した領域（検出領域）の面積に占める欠陥領域の面積の割合によって判断する。本実施形態の判断部４２は、検出領域の面積に占める欠陥領域の面積の割合が５０％以上になると検体の検出精度が十分に確保できないとして検体の分析に不適切な金属膜５５と判断する。そして、判断部４２は、金属膜５５が検体の分析に不適切と判断するとエラー信号を出力して表示部１６にエラー表示をさせる。

尚、判断部４２における判断は、検出領域の面積に占める欠陥領域の割合に基づいて行われる場合に限定されず、例えば、ピンホールの数や円形隆起等の欠陥の数に基づいて行われてもよく、これらを組み合わせて行われてもよい。また、判断部４２は、単に欠陥領域の面積が所定の閾値を越えるか否かで金属膜５５が分析に適しているか否かを判断してもよい。

補正部４３は、金属膜５５が検体の分析に適すると判断部４２が判断した場合に、欠陥領域検出部４１における欠陥領域の検出結果に応じて、光測定部３２が検体の分析のために検出部５８ａからの励起蛍光を測定したときに出力する測定結果信号を補正する。この補正は、金属膜５５の表面５５ａにおける欠陥領域の面積に応じた補正である。

具体的に、補正部４３は、金属膜５５上において光測定部３２によって輝度分布を検出した領域（検出領域）の面積と、欠陥領域検出部により検出された欠陥領域の面積との比に基づいて、金属膜５５に欠陥が生じていない場合に光測定部３２から出力される信号強度となるように測定結果信号を補正する。詳しくは、補正部４３は、以下の式（１）によって測定結果信号を補正する。

ここで、Ｓは検出領域の面積であり、Ｓ_Ｐは欠陥領域の面積であり、Ｘは光測定部３２から出力される測定結果信号であり、Ｘ_Ｈは補正後の測定結果信号である。また、式（１）では、光測定部３２によって測定される欠陥領域からの光の光量を０としている。

尚、補正部４３での測定結果信号の補正は、式（１）に限定されない。欠陥領域からの光の光量が０でなく、欠陥領域からの光の光量が欠陥領域以外の領域からの光の光量に対して所定の割合（例えば、欠陥領域以外の領域からの光の光量の３０％や１０％等）として計算してもよい。

制御処理部１４は、当該分析装置１０を構成する各構成要素に指示信号を出力して制御を行うと共に、各構成要素からの出力信号に基づいて演算等を行う。

表示部１６は、制御処理部１４からの出力信号を受信して演算結果等を表示すると共に、分析支援部４０（詳しくは、判断部４２）からのエラー信号を受信してエラー表示をする。

このように構成される分析装置１０では、以下のようにして検体の分析が行われる。

検体の分析に用いられる分析チップ５０を分析装置１０に配置する。具体的には、チップ保持部１２に分析チップ５０を保持させる。これにより分析チップ５０が固定されると、制御処理部１４は、位置切換部３６によって光フィルター３５を退避位置に移動させ、光測定部３２に金属膜５５の表面５５ａからの光を測定させる。このとき、金属膜５５の表面５５ａ側から雰囲気光が金属膜５５に入射した状態であり、この状態で、光測定部３２は、金属膜５５の表面５５ａからの光を測定する。

欠陥領域検出部４１は、光測定部３２によって検出された輝度分布（例えば、図５参照）から金属膜５５における欠陥領域を検出する。欠陥領域が検出されると、判断部４２が当該分析装置１０に配置されている分析チップ５０の金属膜５５が検体の分析に適しているか否かを判断する。輝度分布が検出された領域（検出領域）の面積に対して欠陥領域の面積が、所定の閾値(例えば５０％)以上であれば、判断部４２は、金属膜５５が検体の分析に不適切であると判断して、表示部１６にエラー表示をさせる。この場合、検体の分析の精度が十分に確保できないため、分析装置１０の操作者等は、表示部１６のエラー表示を確認すると、分析装置１０に配置されている分析チップ５０、即ち、金属膜５５を交換する。

一方、輝度分布が検出された領域（検出領域）の面積に対して欠陥領域の面積が、所定の閾値（例えば５０％）未満であれば、判断部４２は、金属膜５５が検体の分析に適していると判断して、この判断結果を分析装置１０の制御処理部１４に出力する。尚、本実施形態の判断部４２において、金属膜５５が検体の分析に適するか否かを判断する基準となる所定の閾値（検出領域の面積に対する欠陥領域の面積の割合）が５０％であるが、これに限定されない。検体の分析において十分な精度が確保できれば、例えば、３０％や２０％、６０％等であってもよい。

判断部４２からの判断結果を受信すると、制御処理部１４は、検体の分析を続行させる。具体的に、制御処理部１４は、前処理部において前処理が終わった試料溶液を当該前処理部によって流路５８内に注入（供給）する。これにより、金属膜５５の表面５５ａに固定された生理活性物質５６が試料溶液中の検体（特定の抗原）を捕捉する（即ち、抗原抗体反応が行われる）。本実施形態では、蛍光物質（例えば、蛍光色素）が標識された検体を生理活性物質５６に捕捉させている。

次に、制御処理部１４は、当該分析チップ５０における最適な表面プラズモン共鳴条件の走査（共鳴角走査）を行う。このとき、制御処理部１４は、位置切換部３６によって光フィルター３５の位置をフィルタリング位置に切り換える。

そして、この走査の結果に基づき、制御処理部１４は、金属膜５５で生じる増強電場の電場強度が最も大きくなる入射角θである励起入射角θ_１で励起光αが金属膜５５に入射するように、励起光出射部２０の金属膜５５に対する姿勢を変更する。具体的に、制御処理部１４は、励起光出射部２０から励起光αを出射させた状態で当該励起光出射部２０の姿勢を変更しながら反射光測定部３０により反射励起光α_ｓの光量を測定することにより、金属膜５５への励起光αの入射条件（励起入射角θ_１）の走査を行う。このようにして測定された反射励起光α_ｓの光量は、金属膜５５への励起光αの入射角θが所定の角度になったときに急激に落ち込む。この反射励起光α_ｓの光量が最も小さくなった金属膜５５への励起光αの入射角（即ち、金属膜５５における反射率が最も小さくなった入射角）θ_１が共鳴角となる。そして、制御処理部１４は、励起入射角θ_１を決定すると、金属膜５５への励起光αの入射角θが励起入射角θ_１となるように、励起光出射部２０の金属膜５５に対する姿勢を変更する。

次に、制御処理部１４は、上記のようにして設定した励起入射角θ_１で励起光αを金属膜５５に入射させ、検体の検出を行う。具体的に、制御処理部１４は、励起光αを励起光出射部２０から出射させる。これにより、励起光αが金属膜５５に表面プラズモン共鳴を生じさせ、これに基づく増強電場によって生理活性物質５６に捕捉された検体に標識された蛍光物質が励起して励起蛍光を発する。そして、制御処理部１４は、光測定部３２により励起蛍光の測定を行う。このとき、光フィルター３５の位置がフィルタリング位置であるため、分析チップ５０から光測定部３２に向かう励起光αの漏れ光等が遮光され、光測定部３２には、励起蛍光のみが到達する。

そして、補正部４３は、金属膜５５の状態に応じて、励起蛍光を測定した光測定部３２から制御処理部１４に出力される測定結果信号を補正する。具体的に、補正部４３は、金属膜５５が検体の分析に適しているか否かを判断する際に検出された欠陥領域の面積と検出領域の面積との比に基づいて測定結果信号を補正する。詳しくは、補正部４３は、式（１）を用いて光測定部３２から出力される測定結果信号を補正し、この補正後の信号を制御処理部１４に出力する。

制御処理部１４は、分析支援部４０から送られてきた補正後の測定結果信号に基づいて単位面積あたりの励起蛍光の光量等を求める。そして、制御処理部１４は、励起蛍光の光量を求めた後、これを検体番号と関連付けて記憶すると共に、この検体番号と関連付けて記憶した励起蛍光の光量に基づく情報を表示部１６に出力し、これを表示させる。

本実施形態の分析装置１０によれば、分析支援部４０によって、当該分析装置１０における検体の分析に不適切な金属膜５５を検出することができるため、当該分析装置１０での検体の分析においてこの不適切な金属膜５５の使用を排除することが可能となる。即ち、本実施形態の分析装置１０によれば、当該分析装置１０において、分析精度が大きく低下する金属膜５５を用いて検体の分析することを回避することができる。

尚、本発明の分析支援装置、及びこの分析支援装置を備えた表面プラズモン共鳴蛍光分析装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

欠陥領域を検出する具体的な方法は限定されない。上記実施形態の分析装置１０では、欠陥領域検出部４１が、雰囲気光が金属膜５５の表面５５ａに入射したときの当該金属膜５５の表面５５ａの輝度分布から欠陥領域を検出しているが、これに限定されず、例えば、欠陥領域検出部が、表面プラズモン共鳴を生じさせるための励起光αが金属膜５５の裏面５５ｂに入射したときの当該金属膜５５の表面５５ａの輝度分布から欠陥領域を検出してもよい。

具体的に、欠陥領域検出部は、光測定部３２によって測定された金属膜５５からのプラズモン散乱光の輝度分布から金属膜５５の欠陥領域を検出してもよい。詳しくは、分析チップ５０の流路５８に試料溶液を注入（供給）した状態で、制御処理部１４が励起光出射部２０に励起光αを出射させる。この励起光αがプリズム５１内に入射して金属膜５５の裏面５５ｂで反射されることで、金属膜５５に表面プラズモン共鳴が生じて表面５５ａ側にプラズモン散乱光が発生する。制御処理部１４は、位置切換部３６により光フィルター３５を退避位置に移動させた状態で、光測定部３２によってこのプラズモン散乱光を測定させる。欠陥領域検出部は、この光測定部３２により測定されたプラズモン散乱光の金属膜５５に沿った輝度分布から欠陥領域を検出する。ことのき、金属膜５５のピンホールや円形隆起等の欠陥領域ではプラズモン散乱光の強度が小さく（光量が少なく）なるため（図６参照）、欠陥領域処理部は、プラズモン散乱光の金属膜５５に沿った輝度分布からピンホールや円形隆起等の欠陥を容易且つ確実に検出することができる。

また、欠陥領域検出部は、雰囲気光が金属膜５５の表面５５ａに入射したときの当該金属膜５５の表面５５ａの輝度分布（第１の輝度分布）と、励起光αが金属膜５５の裏面５５ｂに入射したときの当該金属膜５５の表面５５ａの輝度分布（第２の輝度分布）とから欠陥領域を検出してもよい。これにより、より精度よく欠陥領域を検出することが可能となる。これは、第１の輝度分布では全体的な光量が少ないため極小さなピンホールが検出し難く、そのため、第１の輝度分布から金属膜５５の欠陥を検出する場合には欠陥領域が実際よりも少なく検出される傾向がある一方、第２の輝度分布では欠陥領域以外の領域の光量が大きく欠陥領域との光量差が大きくなることで、第２の輝度分布から金属膜５５の欠陥を検出するときにピンホールの大きさが過大評価されて欠陥領域が実際よりも多く検出される傾向があるからである。

また、上記の分析装置１０では、金属膜５５が検体の分析に不適切であると分析支援部４０（判断部４２）が判断した場合に表示部１６がエラー表示を行い、これを見た操作者等が分析装置１０に配置されている分析チップ５０を交換するが、これに限定されない。

例えば、分析装置は、判断部４２が検体の分析に不適切であると判断した場合に、分析チップ５０の位置を変えて金属膜５５の欠陥領域の少ない領域で検体の分析を行うように構成されてもよい。この場合、分析チップ５０の位置を変えて金属膜５５における欠陥領域を検出するための輝度分布を最初に検出した領域と異なる領域の輝度分布を検出し、この位置変更後の領域内の欠陥領域を検出して当該領域が検体の分析に適するか否かを判断し、適する場合はこの位置変更後の領域で検体の分析を行い、不適切な場合はさらに分析チップ５０の位置を変えることが好ましい。

１０ 表面プラズモン共鳴蛍光分析装置
１６ 表示部
２０ 励起光出射部
３２ 光測定部
４０ 分析支援部（分析支援装置）
４１ 欠陥領域検出部
４２ 判断部
４３ 補正部
５０ 分析チップ
５１ プリズム
５５ 金属膜
５５ａ 金属膜の表面
α 励起光

Claims (6)

1. 金属膜に生じさせる表面プラズモン共鳴を利用して検体の分析を行う分析装置において前記検体の分析を支援する装置であって、
   前記金属膜において欠陥が生じている欠陥領域を検出する欠陥領域検出部と、
   前記欠陥領域に関する値が所定の閾値未満の場合に前記金属膜が前記検体の分析に適すると判断してこの判断結果を外部に出力する一方、前記欠陥領域に関する値が前記所定の閾値以上の場合に前記金属膜が前記検体の分析に不適切であると判断してこの判断結果を外部に出力する判断部と、を備え、
   前記欠陥領域検出部は、前記金属膜の表面の輝度分布から前記欠陥領域を検出するものであり、光が前記金属膜の表面に入射したときの当該金属膜の表面の輝度分布である第１の輝度分布と、前記表面プラズモン共鳴を生じさせるための励起光が前記金属膜の裏面に入射したときの当該金属膜の表面の輝度分布である第２の輝度分布とから前記欠陥領域を検出することを特徴とする分析支援装置。
2. 前記金属膜の表面からの光を測定する分析装置の光測定部が出力する測定結果信号を補正する補正部をさらに備え、
   前記補正部は、前記金属膜が検体の分析に適すると前記判断部が判断した場合に、前記欠陥領域検出部における欠陥領域の検出結果に応じて前記測定結果信号を補正することを特徴とする請求項１に載の分析支援装置。
3. 前記補正部は、前記金属膜の表面における欠陥領域の面積に応じて前記測定結果信号を補正することを特徴とする請求項２に記載の分析支援装置。
4. 表面プラズモン共鳴を利用して検体若しくは検体に付された蛍光物質を励起することによって前記検体の検出を行う表面プラズモン共鳴蛍光分析装置であって、
   所定の面の面上に金属膜が形成されたプリズム内に励起光を入射させて当該励起光をプリズム側から前記金属膜で反射させる励起光出射部と、
   前記金属膜のプリズムと反対側の面である表面からの光を測定し、この測定結果を測定結果信号として出力する光測定部と、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の分析支援装置と、を備えることを特徴とする表面プラズモン共鳴蛍光分析装置。
5. 分析支援装置からの出力を受信してこれを表示する表示部を備えることを特徴とする請求項４に記載の表面プラズモン共鳴蛍光分析装置。
6. 前記分析支援装置に接続される制御部を備え、
   前記制御部は、前記分析支援装置において前記金属膜が検体の分析に不適切と判断された場合に、当該表面プラズモン共鳴蛍光分析装置での検体の分析を中止せる一方、前記分析支援装置において前記金属膜が検体の分析に適切と判断された場合に、前記励起光出射
   部に励起光を出射させると共に前記光測定部により前記金属膜の表面側からの光を測定させることを特徴とする請求項４又は５に記載の表面プラズモン共鳴蛍光分析装置。

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