JPH0996605A

JPH0996605A - バイオセンサ

Info

Publication number: JPH0996605A
Application number: JP27680095A
Authority: JP
Inventors: Taiji Osada; 泰二長田; Kenichi Uchiyama; 兼一内山
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】バイオセンサの小型化と測定感度の向上との
両立を図る。【解決手段】バイオセンサ２０は、かまぼこ型レン
ズ２２を備え、その上面には、マッチングオイル２４を
介在させてサンプルプレート２６が載置されている。サ
ンプルプレート２６の上面は、蒸着されたＡｕ薄膜２８
により光反射面３０とされ、エバネッセント波結合が形
成される。そして、バイオセンサ２０は、ＬＥＤ等の光
源から照射された光を集光レンズ３４により集光し、そ
の光を光反射面３０にライン状に集光して照射する。か
まぼこ型レンズ２２は、光反射面３０で全反射した反射
光が出射する側に、凹レンズ３６を両レンズ曲面が接合
するよう一体に備え、反射光はこの凹レンズ３６から外
部に出射する。よって、ＣＣＤ撮像素子３８には、凹レ
ンズ３６による光の進行経路の変更により、広い範囲で
反射光が導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学系を用いて被
測定溶液中の測定対象基質を測定するバイオセンサに関
し、詳しくは、金属薄膜が設けられた光反射面において
幾何学的な全反射条件で光を反射する透光性の光透過媒
体を有し、該光透過媒体と前記金属薄膜でエバネッセン
ト波結合を形成する光学系を用いたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、バイオセンサでは、血液中の特
定蛋白や抗原等の血液中成分、或いは尿中のグルコー
ス，アスコルビン酸等の尿中成分である測定対象基質
を、これら基質に対する識別機能を有し当該基質と生物
化学的反応を起こす生体物質が用いられている。そし
て、この生物化学的反応の進行に伴う種々の物理化学的
な変位量を物理化学デバイスにより検出し、測定対象基
質の特定やその濃度等が検出される。例えば、生物化学
的反応により消費或いは生成する電極活性物質の電極反
応を介して基質濃度を検出するものや、生物化学的反応
の進行に伴って起きるエンタルピー変化をサーミスタで
検出して基質濃度を検出するものなどがあり、これらの
バイオセンサは早くから実用化されている。

【０００３】その一方で、近年では、生物化学的反応の
進行に伴う誘電率の変化に着目し、光学的なデバイスを
用いて被測定溶液中の測定対象基質を測定するバイオセ
ンサが提案されている（特開平１−１３８４４３，特許
出願公表平４−５０１４６２）。このバイオセンサで
は、光学系として、金属薄膜が設けられた光反射面にお
いて幾何学的な全反射条件で光を反射する透光性の光透
過媒体を有し、この光透過媒体と金属薄膜でエバネッセ
ント波結合を形成する光学系が用いられている。その測
定原理は、次の通りである。

【０００４】エバネッセント波結合を形成する光学系の
光透過媒体、例えばプリズムにｐ偏光を全反射条件を満
たした種々の入射角で光反射面に照射すると、入射角が
ある値のときに特異な現象が起きる。即ち、ｐ偏光が光
反射面に照射されると、金属薄膜のプリズム側膜面には
入射角θを変数とする波数のエバネッセント波が生じ
る。そして、金属は固体プラズマと見なすことができる
ので、金属薄膜の反プリズム側膜面（以下、薄膜外表面
という）には、量子論的な電荷密度の波としての表面プ
ラズモン波が光のトンネル効果により生じる。この表面
プラズモン波は、薄膜外表面を境界面として金属薄膜と
接触する媒質との間の波動として生じる。

【０００５】そして、入射角θがある値のときには、こ
のエバネッセント波と表面プラズモン波とがその波数が
一致して共鳴する表面プラズモン共鳴現象が起き、光の
エネルギが表面プラズモン波の励起エネルギに使われ
る。この際、エネルギ的には、光反射面に入射した光の
エネルギは表面プラズモン波の励起に使われたエネルギ
と反射面からの反射光のエネルギの和に等しいという関
係がある。このため、反射角とエネルギ（光量）の変化
の様子を例えばマルチチャンネル式の受光機器を用いて
測定して、表面プラズモン共鳴現象の有無、延いては当
該現象が起きた時の入射角を求めることができる。

【０００６】その一方、表面プラズモン共鳴現象が起き
る際の入射角と媒質の屈折率とは相関関係にあり、この
屈折率は、マクスウェルの方程式から媒質の誘電率で規
定でき、生体物質による生物化学的反応の進行と誘電率
とは相関関係にある。よって、反射光の光量が急激に減
少したときの反射角からその時の入射角が決まり、上記
の各相関関係から生体物質による生物化学的反応の進行
の程度、即ち基質濃度が算出される。

【０００７】ところで、このようなバイオセンサにあっ
ては、金属薄膜の薄膜外表面のごく近傍、詳しくはトン
ネル効果を起こすエバネッセント領域（約１００ｎｍ）
において基質と生体物質との生物化学的反応が起こる必
要がある。このため、特許出願公表平４−５０１６０５
に提案されているように、生体物質を固定した層いわゆ
るリガンド層を金属薄膜の上記膜面に固定化することが
一般に行なわれている。

【０００８】このように、エバネッセント波結合を形成
する光学系を用いて被測定溶液中の測定対象基質を測定
するバイオセンサは、被測定溶液の着色程度や不透明さ
などの影響を受けない、或いは金属薄膜の薄膜外表面に
基質と生物化学的反応を起こす生体物質を固着しておく
だけでよい等の利点を有するので、急速に普及しつつあ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記したバイオセンサ
にあっては、金属薄膜の薄膜外表面近傍の誘電率の変化
検知をその測定原理としている。よって、リガンド層へ
の低分子量分子の基質の吸着や当該層への基質吸着が少
量の場合には、誘電率変化が少ないため測定感度が低下
する。

【００１０】測定感度の向上を図るための一つの方策と
しては、反射光強度（受光光量）−反射角曲線の角度分
解能を高めることが考えられる。この角度分解能は、マ
ルチチャンネル受光機器を構成する各受光素子の大きさ
とその間隔とが一定であれば、プリズムから当該受光機
器の離間距離で規定される。そして、受光機器がプリズ
ムから離れればその受光領域が広がって受光素子の並び
に沿った受光光量の分布を拡散できるため、反射角の角
度分解能を高めることができる。例えば、約２０μｍの
大きさの受光素子をできるだけ近接して配置したマルチ
チャンネル受光機器では、プリズムから２０ｃｍ離れた
場合の各受光素子の分解能は０．１ｍ度に相当する。と
ころが、受光機器をプリズムから４０ｃｍ離すと、その
分解能は０．０５ｍ度となり約２倍の分解能となる。

【００１１】このように受光機器をプリズムから離せば
容易に角度分解能を高めて測定感度を向上させることが
できるが、受光機器を離間させる都合上、センサが大型
化する。その反面、センサを小型化すれば、受光機器が
プリズムに近づくので測定感度の向上が図れない。な
お、受光素子を小さくすれば受光機器を離間させなくて
も角度分解能を高めることができまたセンサの小型化を
図ることができるが、受光素子の微細化にも物理的限界
がある都合上、小型化と分解能の向上は制限される。

【００１２】本発明は、上記問題点を解決するためにな
され、センサの小型化と測定感度の向上との両立を図る
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】か
かる課題を解決するため、本発明のバイオセンサは、金
属薄膜が設けられた光反射面において幾何学的な全反射
条件で光を反射する透光性の光透過媒体を有し、該光透
過媒体と前記金属薄膜でエバネッセント波結合を形成す
る光学系を用いて、前記金属薄膜に接触した被測定溶液
中の測定対象基質を測定するバイオセンサであって、前
記光学系は、光源から照射される光を前記光反射面に集
光する集光手段と、該集光される光を前記光透過媒体に
至るまで伝送すると共に、前記光反射面で反射して前記
光透過媒体を透過した前記反射光を伝送して外部に出射
する光伝送体と、前記反射光を外部で受光し、該反射光
の光量を検出する受光手段とを備え、前記光伝送体は、
外部に出射する反射光の進行経路を前記受光手段の受光
領域が拡張する側に変更して前記受光手段に前記反射光
を導く前記反射光の伝送経路を形成する。

【００１４】上記した構成の本発明のバイオセンサで
は、光源からの光が光透過媒体に入射して光反射面で全
反射し、光透過媒体から出射するまでの間における光の
挙動は従来と同じである。つまり、光源から照射され集
光手段により光反射面に集光された光は、光伝送体によ
り伝送されて光透過媒体の光反射面に到達し当該光反射
面で全反射する。そして、特定の入射角で入射した入射
光については、金属薄膜の光透過媒体側膜面のエバネッ
セント波と金属薄膜の露出面における表面プラズモン波
とがその波数が一致して共鳴する表面プラズモン共鳴現
象を引き起こす。この表面プラズモン共鳴現象が起きる
と、光のエネルギは表面プラズモン波の励起エネルギに
使われるので、光反射面から反射光のエネルギは減少す
る。この場合、金属薄膜の露出面が測定対象基質の被測
定溶液にリガンド層を介して接触すると、この基質と生
体物質との生物化学的反応が進行して被測定溶液の誘電
率、延いては屈折率が変化するので、上記入射角θは被
測定溶液における基質濃度が反映したものとなる。

【００１５】光反射面には集光により種々の入射角の光
が一度に入射して反射するので、光反射面からはそれぞ
れの入射角に対応する種々の反射角で全反射した反射光
が光透過媒体から一度に出射する。この際、上記入射角
θに対応する反射角の反射光のみは、エネルギが損失し
た光量の低い光として光透過媒体から出射し、θ以外の
角度の入射角に対応する反射角の反射光は、エネルギ損
失のない高い光量の光として出射する。

【００１６】そして、本発明のバイオセンサでは、光透
過媒体から出射した反射光は、光伝送体により伝送され
て外部に出射することになる。この場合、光伝送体は、
外部に出射する反射光の進行経路を受光手段の受光領域
が拡張する側に変更して受光手段に反射光を導く伝送経
路を形成するので、反射光は、この伝送経路に沿って導
かれ、受光手段にはその受光領域が拡張するようにして
到達して受光される。このため、受光手段では、光透過
媒体から離れなくてもその受光領域が拡張するので、受
光光量の分布が拡散し角度分解能が高まる。そして、高
い角度分解能の受光手段で入射角ごとの光反射面からの
反射光を受光してその光量を検出する。よって、入射角
とその光量との相関が感度良くとれ、反射光の光量が最
低レベルのときの入射角θを高い精度で求めることがで
きる。この結果、この入射角θと、この入射角と媒質の
屈折率との相関関係，媒質の屈折率と誘電率との関係，
生体物質による生物化学的反応の進行と誘電率との相関
関係等から、基質濃度の高精度の算出が可能となる。

【００１７】つまり、本発明のバイオセンサでは、光反
射面で反射して光透過媒体から出射した反射光を、その
進行方向を受光手段の受光領域が拡張する側に変更して
受光手段に導くので、反射光の受光領域の拡張を通した
角度分解能の向上を、受光手段の光透過媒体からの離間
を行なうことなく実現する。この結果、本発明のバイオ
センサによれば、センサの小型化と測定感度の向上とを
両立することができる。

【００１８】上記の本発明のバイオセンサにおいて、前
記光伝送体は、かまぼこ型のレンズと、凹レンズとを有
し、前記かまぼこ型のレンズにおける前記反射光の出射
側のレンズ曲面に前記凹レンズのレンズ曲面を接合して
なる。

【００１９】この構成では、光源から照射され光反射面
に集光された光は、かまぼこ型のレンズを通過して光透
過媒体の光反射面に到達し、当該光反射面で全反射す
る。そして、この反射光は、光透過媒体を経てかまぼこ
型のレンズを通過し、その後は、当該レンズの出射側の
レンズ曲面に接合された凹レンズを通過して外部に出射
される。よって、この凹レンズにより、反射光は、受光
手段にその受光領域が拡張するようにして到達して受光
される。このため、この構成によれば、受光手段に至る
までの反射光の進行経路変更および導光を凹レンズにて
行なって、受光手段における受光領域の拡張と受光光量
の分布拡散を図ることができ、これを通してセンサの測
定感度を向上することができる。しかも、この構成によ
れば、凸レンズは独立して配置されてはおらず、光伝送
体の一構成部材であるので、センサをより小型化するこ
とができる。

【００２０】また、上記の本発明のバイオセンサにおい
て、前記光伝送体は、前記反射光の出射箇所に凹状曲面
に形成された出射面を有する。

【００２１】この構成では、光源から照射され光反射面
に集光された光は、光伝送体を通過して光透過媒体の光
反射面に到達し、当該光反射面で全反射する。そして、
この反射光は、光透過媒体を経て光伝送体に至り、その
出射箇所に凹状曲面に形成された出射面から外部に出射
される。よって、この凹状曲面の出射面における屈折に
より、反射光は、その進行経路が外側に広がるようにし
て変更されて出射面から出射し、外部の受光手段に至
る。このため、反射光は、その受光領域が拡張するよう
にして到達して受光される。つまり、受光手段に至るま
での反射光の進行経路変更および導光を、光伝送体の出
射箇所に形成した凹状曲面の出射面にて行なって、受光
手段における受光領域の拡張と受光光量の分布拡散を図
り、これを通してセンサの測定感度を向上することがで
きる。しかも、この構成によれば、上記した反射光の進
行経路変更および導光を図るに当たり独立した部材を必
要としないので、センサをより一層小型化することがで
きる。

【００２２】また、上記の本発明のバイオセンサにおい
て、前記光伝送体は、前記反射光の出射箇所に凸状曲面
に形成された出射面を有し、該出射面における前記凸状
曲面の曲率は、前記出射面で屈折した光が前記受光手段
に至る以前で集光されて前記受光手段に拡大した像を結
像する曲率とされている。

【００２３】この構成では、光源から照射され光反射面
に集光された光は、光伝送体を通過して光透過媒体の光
反射面に到達し、当該光反射面で全反射する。そして、
この反射光は、光透過媒体を経て光伝送体に至り、その
出射箇所に凸状曲面に形成された出射面から外部に出射
される。ところで、この出射面は、その凸状曲面の曲率
が出射面で屈折した光が受光手段に至る以前で集光され
て受光手段には拡大した像を結像する曲率とされてい
る。よって、この凸状曲面の出射面における屈折によ
り、反射光は、その進行経路が受光手段に至る以前で集
光した後に受光手段には拡大した像を結像するようにし
て変更されて出射面から出射し、外部の受光手段に至
る。このため、反射光は、その受光領域が拡張するよう
にして到達して受光される。つまり、受光手段に至るま
での反射光の進行経路変更および導光を、光伝送体の出
射箇所に特定の曲率で形成した凸状曲面の出射面にて行
なって、受光手段における受光領域の拡張と受光光量の
分布拡散を図り、これを通してセンサの測定感度を向上
することができる。しかも、この構成によれば、上記し
た反射光の進行経路変更および導光を図るに当たり独立
した部材を必要としないので、センサをより一層小型化
することができる。

【００２４】前二つの構成において、前記光伝送体は、
幾何学的な全反射条件で光を反射する全反射面を対向さ
せ、該全反射面間において光の波動を閉じ込めて光を伝
送する透光性基板からなる。

【００２５】この構成のバイオセンサでは、金属薄膜と
でエバネッセント波結合を形成する光透過媒体に光源か
ら光を伝送するに当たり、光の伝送路を透光性基板で形
成する。また、光反射面で反射して光透過媒体から出射
した反射光を外部に出射させるまでの光の伝送路をも、
この透光性基板で形成する。透光性基板は、対向する全
反射面で光を全反射させつつ当該全反射面間において光
の波動を閉じ込めて光を伝送するので、この透光性基板
に入射した光を総て光透過媒体、延いては光反射面に伝
送し、その総ての光を光反射面での全反射を経て外部に
出射させ受光手段での受光に供する。

【００２６】つまり、この構成のバイオセンサでは、光
透過媒体への光の伝送および当該光透過媒体からの光の
伝送に、全反射面を対向させた透光性基板を用いるに過
ぎず、加工精度が高くてそのコストが高い特別な光学デ
バイスを必要としない。また、特別なレンズ等の光学デ
バイスでは、その取り扱い時に手を触れて指紋や塵等を
付けると、光の透過が阻害され測定精度に悪影響を及ぼ
すが、この構成では、その組み付け時等に透光性基板の
表面に手を触れたりしても、当該表面は全反射面とされ
ているので光の伝送に支障はない。このため、この構成
によれば、センサの使い勝手の向上とコスト低下を両立
することができる。

【００２７】更に、光透過媒体と透光性基板との間に、
この両者の間における光の伝送に悪影響を及ぼさないよ
うに調和された屈折率を有するマッチングオイルを用い
るにしても、その流動による不具合に次のように対処で
きる。

【００２８】マッチングオイルが環境温度の上昇等によ
りその流動性が高まって光透過媒体と透光性基板との間
から流動して光の入射面や出射面に至ると、光の透過が
阻害されると共に不用意な光の散乱を起こし、測定精度
の低下を招く。しかし、この構成では、透光性基板の大
きさやその形状を適宜変更することで、透光性基板にお
ける光透過媒体の接合面と透光性基板への光の入射面お
よび出射面とを十分に離間させたり、オイルたまりを設
置等したりして、流動オイルを透光性基板の入射面や出
射面に到達し難くできる。このため、この構成によれ
ば、マッチングオイルに起因する測定精度の低下を回避
して高い測定精度を維持することができる。

【００２９】なお、この構成のバイオセンサにおける光
の挙動は、光透過媒体に至るまでの光（入射光）の伝送
および光反射面で全反射して光透過媒体から出射してか
らの光（反射光）の伝送が透光性基板の全反射面で全反
射しつつ行なわれる点以外は、従来と同じである。

【００３０】上記の構成において、前記集光手段は、か
まぼこ型のレンズを有し、該かまぼこ型のレンズは、前
記透光性基板における前記光源側端面に接合されてい
る。

【００３１】この構成では、光源から照射された光をか
まぼこ型のレンズ光により反射面に集光させるが、この
かまぼこ型のレンズは、独立して配置されてはおらず、
光伝送体をなす透光性基板における光源側端面に接合さ
れている。よって、この構成によれば、センサをより小
型化することができる。

【００３２】上記の構成において、前記かまぼこ型のレ
ンズは、前記透光性基板における前記光源側の端面に一
体形成されている。

【００３３】この構成によれば、集光手段をなすかまぼ
こ型のレンズと光伝送体をなす透光性基板とが一体なの
で、センサの取り扱いが容易となって使い勝手を高める
ことができる。また、かまぼこ型のレンズと透光性基板
の光源側端面との間にマッチングオイルを用いる必要が
ない。よって、この構成によれば、マッチングオイルの
流動が起き得ないので、当該流動の原因となる使用環境
温度等についての配慮を要せず、その使い勝手を更に高
めることができる。

【００３４】前三つの構成において、前記光透過媒体は
前記透光性基板の一部とされており、前記光反射面は前
記透光性基板の一端面に前記金属薄膜を設けて形成され
ている。

【００３５】この構成では、光透過媒体を透光性基板の
一部とし、この透光性基板の一端面に金属薄膜を設けて
光反射面を形成するので、マッチングオイルを用いる必
要がない。よって、この構成によれば、マッチングオイ
ルの流動が起き得ないので、当該流動の原因となる使用
環境温度等についての配慮を要せず、その使い勝手を更
に高めることができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るバイオセンサ
の実施の形態を、その実施例に基づき説明する。図１は
第１実施例のバイオセンサ２０の概略側面図である。

【００３７】図示するように、バイオセンサ２０は、か
まぼこ型のレンズ（かまぼこ型レンズ）２２を備え、こ
のかまぼこ型レンズ２２の上面には、マッチングオイル
２４を介在させてサンプルプレート２６が載置されてい
る。サンプルプレート２６は、かまぼこ型レンズ２２と
同質の光透過性材料から形成されており、その屈折率
は、かまぼこ型レンズ２２と同一である。また、マッチ
ングオイル２４は、その屈折率がかまぼこ型レンズ２２
やサンプルプレート２６と同程度のオイルであり、かま
ぼこ型レンズ２２とマッチングオイル２４との間の屈折
率の整合を取るよう機能する。よって、当該機能を果た
し得るものであれば、マッチングオイル２４に替えて、
ゲル，疎水性高分子等を用いることもできる。

【００３８】サンプルプレート２６の上面には、金の薄
膜（Ａｕ薄膜）２８が５０ｎｍの膜厚で蒸着形成されて
おり、サンプルプレート２６上面は、このＡｕ薄膜２８
の蒸着範囲に亘って幾何学的な全反射条件で光を反射す
る全反射面の光反射面３０となる。そして、サンプルプ
レート２６とこのＡｕ薄膜２８で、光反射面３０におい
てエバネッセント波結合が形成されている。更に、この
Ａｕ薄膜２８の露出膜面（以下、単に表面という）に
は、測定対象基質に対する識別機能を有し該基質と生物
化学的反応を起こす生体物質を固定化したリガンド層３
２が形成されている。なお、このリガンド層３２は、紙
面の手前側と奥側とで２分割されており、手前側のリガ
ンド層３２は活性のある生体物質を固定化したリガンド
層とされ、奥側他方のリガンド層３２は失活した生体物
質を固定化したリガンド層とされている。つまり、基質
測定用センサ部としては手前側のリガンド層３２が用い
られ、その補正用センサ部には奥側のリガンド層３２が
用いられる。この場合、生体物質の失活は、強酸や強ア
ルカリにより、或いは紫外線等の電子線照射や超音波処
理，７０℃程度での加熱処理等の失活処理によりなされ
る。

【００３９】また、バイオセンサ２０は、ＬＥＤ（発光
ダイオード）等の単一波長の光をライン状に発する図示
しない光源を備え、この光源からかまぼこ型レンズ２２
に向けて光を照射する。光源とかまぼこ型レンズ２２と
の間には、かまぼこ型レンズ２２の手前において集光レ
ンズ３４が、更に光源と集光レンズ３４との間には図示
しないｐ偏光板が配置されている。そして、集光レンズ
３４は、当該レンズを通過した光がかまぼこ型レンズ２
２，サンプルプレート２６を経て光反射面３０にライン
状に集光するよう、かまぼこ型レンズ２２の焦点距離等
を考慮してその位置が調整されている。従って、光源か
ら照射された光は、ｐ偏光された後に集光レンズ３４に
至り、その後は、ｐ偏光としてかまぼこ型レンズ２２，
サンプルプレート２６を透過し光反射面３０にライン状
に集光される。よって、この光反射面３０には、ｐ偏光
が、集光レンズ３４の焦点距離Ｆや開口長Ｄ，集光レン
ズ３４の光軸の角度等で定まる所定範囲の入射角（θ1
〜θ2 ）で到達する。

【００４０】一方、光反射面３０で全反射した反射光が
かまぼこ型レンズ２２から出射する側には、凹レンズ３
６と受光した光量を検出して電気信号に変換するＣＣＤ
撮像素子３８とが配置されている。図示するように、凹
レンズ３６は、そのレンズ曲面をかまぼこ型レンズ２２
のレンズ曲面と接合させて、かまぼこ型レンズ２２と一
体物とされている。この際、両者のレンズ曲面には、両
レンズの屈折率の相違を考慮した屈折率を有するマッチ
ングオイルが薄く塗られている。なお、両レンズ曲面が
極めて高精度で一致しているのであれば、マッチングオ
イルは不要であり、この場合にはかまぼこ型レンズ２２
と凹レンズ３６は、その材料に応じた接着剤、例えば両
者の材料がアクリルであればアクリル系の接着剤にて接
着される。

【００４１】ＣＣＤ撮像素子３８は、この凹レンズ３６
に対向してその出射側に配置されており、２０４８ビッ
トの受光素子をライン状に配列してなるリニアイメージ
センサである。従って、光反射面３０で全反射した光
（ｐ偏光）は、かまぼこ型レンズ２２および凹レンズ３
６を通過して外部に出射するが、この凹レンズ３６によ
り光の進行経路が図示するように外側に変更されてＣＣ
Ｄ撮像素子３８に導かれる。そして、このＣＣＤ撮像素
子３８により、その光量が検出される。光反射面３０で
反射した反射光は、光反射面３０における入射光と同
様、入射面内の振幅の波動であり、ＣＣＤ撮像素子３８
では、反射角ごとの光量、即ち上記範囲の入射角（θ1
〜θ2 ）ごとの光量がＣＣＤ撮像素子３８の受光範囲の
受光素子により検出される。

【００４２】この場合、サンプルプレート２６における
Ａｕ薄膜２８の表面では、被測定溶液の誘電率が生体物
質の活性の有無により以下に説明するよう変化して変化
後の値に安定し、この様子がそれぞれのＣＣＤ撮像素子
３８から検出される。

【００４３】活性のある生体物質が固定されたリガンド
層３２の側では、この生体物質と測定対象基質との生物
化学的反応が基質濃度で規定される程度だけ進行するの
で、被測定溶液の誘電率、延いてはその屈折率は、生物
化学的反応の進行に伴い変化し基質濃度で規定される値
になると安定する。この際の被測定溶液の誘電率、延い
てはその屈折率の変化は、サンプルプレート２６とＡｕ
薄膜２８とで形成されるエバネッセント波結合により、
表面プラズモン共鳴現象が起きた場合の反射光のエネル
ギの現象として観察される。

【００４４】つまり、光源から照射されたｐ偏光は、集
光レンズ３４により集光されて上記した範囲（θ1 〜θ
2 ）の入射角で、エバネッセント波結合が形成された光
反射面３０に至る。このとき、上記した範囲のうちのあ
る角度（θS1）の入射角で入射したｐ偏光は、Ａｕ薄膜
２８の光反射面３０側膜面のエバネッセント波とＡｕ薄
膜２８の被測定溶液側の表面プラズモン波とを、その波
数を一致させて共鳴させ表面プラズモン共鳴現象を引き
起こす。この表面プラズモン共鳴現象が起きると、入射
角がθS1の光のエネルギは表面プラズモン波の励起エネ
ルギに使われて、光反射面３０からの反射角がθS1の反
射光のエネルギは減少する。

【００４５】このため、入射角（θ1 〜θ2 ）ごとの光
反射面からの反射光をθ1 〜θ2 の反射角で受光してい
るＣＣＤ撮像素子３８における受光光量の様子は、図２
に模式的に示すように、θS1の反射光のエネルギ（光
量）が最低となる（図２（Ａ））。

【００４６】一方、失活した生体物質が固定されたリガ
ンド層３２の側では、測定対象基質との生物化学的反応
は進行しないので、被測定溶液の誘電率、延いてはその
屈折率は初期の値のまま一定である。しかし、ある角度
（θS0）の入射角で入射したｐ偏光により表面プラズモ
ン共鳴現象は起き、この場合のＣＣＤ撮像素子３８にお
ける受光光量の様子は、θS0の反射光のエネルギが最低
となる（図２（Ｂ））。なお、この図２（Ａ），（Ｂ）
に示す光量変化は、活性のある生体物質を固定化したリ
ガンド層の側の反射光を受光するＣＣＤ撮像素子３８ａ
と、失活した生体物質を固定化したリガンド層の側の反
射光を受光するＣＣＤ撮像素子３８ｂとから、別々に取
得される。

【００４７】ところで、図２の模式図における横軸の入
射角は、ＣＣＤ撮像素子３８における２０４８ビットの
受光素子の並びに相当し、このような光量分布は、ＣＣ
Ｄ撮像素子３８に受光される受光領域が変化することで
その様子が変わる。より具体的に説明すると、凹レンズ
３６が存在しない従来のバイオセンサでは、図１に二点
鎖線で示すように、ＣＣＤ撮像素子３８の受光領域は図
中ＳOLD で示されるのに対して、本実施例の場合の受光
領域はＳNEW となる。つまり、バイオセンサ２０では、
凹レンズ３６により光の進行経路が変更されてＣＣＤ撮
像素子３８への導光が行なわれ、ＣＣＤ撮像素子３８を
離さなくてもその受光領域が拡張する。

【００４８】そして、この受光領域におけるＣＣＤ撮像
素子３８の各受光素子での検出結果が上記の光量分布を
なす。従って、受光領域が狭ければ少ない数の受光素子
でしか光量分布を得られないのに対して、受光領域が拡
張すれば多くの数の受光素子で光量分布を得られる。こ
のため、受光領域が拡張した本実施例のバイオセンサ２
０によれば、ＣＣＤ撮像素子３８の角度分解能を高める
ことができる。その一方、凹レンズ３６が存在しない従
来のバイオセンサで本実施例のバイオセンサ２０と同一
の受光領域を得るためには、図１に示すようにＣＣＤ撮
像素子３８をかまぼこ型レンズ２２から離間させなけれ
ばならないのに対し、実施例のバイオセンサ２０ではそ
の必要がない。この結果、第１実施例のバイオセンサ２
０によれば、センサの小型化と測定感度の向上とを図る
ことができる。

【００４９】ここで、上記した本実施例のバイオセンサ
２０と凹レンズ３６が存在しない従来のバイオセンサと
の対比試験について説明する。なお、これら両センサに
おけるＣＣＤ撮像素子３８は、２０４８ビットの受光素
子を有する日本電気社製のリニアイメージセンサ（型
番：μＰＤ３５Ｈ７３）である。また、両センサを対比
試験に供するに当たっては、その測定対象基質を人血清
アルブミンとし、両センサのリガンド層３２には活性の
ある生体物質（抗体）として人血清アルブミン抗体を固
定した。

【００５０】まず、バイオセンサ２０のリガンド層３２
に純水を導入した場合の反射光強度（光量）を測定し
た。次いで、このリガンド層３２に濃度が５０μｇ／ｍ
ｌの人血清アルブミン水溶液を導入して、人血清アルブ
ミンとリガンド層３２の生体物質とを５分間接触させた
場合の反射光強度（光量）を測定した。そして、それぞ
れについて、反射光強度と反射角の相関関係とを得た。
その結果を図３（ａ）に示す。なお、図における横軸は
反射角に相当する各受光素子の位置を示す番号である。

【００５１】次に、凹レンズ３６が存在しない従来のバ
イオセンサで、上記と同様に、純水および人血清アルブ
ミン水溶液（５０μｇ／ｍｌ）についての反射光強度
（光量）を測定し、反射光強度と反射角の相関関係とを
得た。その結果を図３（ｂ）に示す。

【００５２】この図３から判るように、実施例のバイオ
センサ２０では、最低の反射光強度となる受光素子の番
号が純水と所定濃度の人血清アルブミン水溶液とで１５
５移動しているのに対して、従来のバイオセンサでは４
６であった。従って、実施例のバイオセンサ２０によれ
ば、凹レンズ３６による光の進行経路の変更並びに受光
領域の拡張を通して、反射光強度変化を大きく発現させ
ることができる。この結果、実施例のバイオセンサ２０
によれば、僅かな測定対象基質濃度の変化を大きな反射
光強度変化として捕らえることができ、感度向上を図る
ことができるといえる。

【００５３】次に、上記したバイオセンサ２０を用いた
濃度測定装置４０について説明する。濃度測定装置４０
は、図４に示すように、上記したバイオセンサ２０と、
濃度演算を行なう電子制御装置４２とを備える。電子制
御装置４２は、周知のＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭおよびＩ
／Ｏポートをコモンバスを介して相互に接続して構成さ
れた論理演算回路４４と、種々の電子デバイスから構成
されたローパスフィルタ４６（例えば、ＦＩＲ型（fini
te-duration impulse-response）のデジタルローパスフ
ィルタ）とを備える。このローパスフィルタ４６は、活
性のある生体物質が固定化された側に対応するＣＣＤ撮
像素子３８ａと、失活した生体物質が固定化された側に
対応するＣＣＤ撮像素子３８ｂとにそれぞれ接続されて
いる。

【００５４】そして、電子制御装置４２は、両ＣＣＤ撮
像素子３８ａ，３８ｂからの電気信号、即ち反射角ごと
の反射光光量をローパスフィルタ４６に入力し、高周波
成分として重畳したノイズを除去した出力信号をローパ
スフィルタ４６から論理演算回路４４に受け渡す。次い
で、この論理演算回路４４にて、反射角ごとの光量の分
布から反射光の光量が最低レベルのときの反射角、即ち
光量が最低レベルのときの入射角を演算する。なお、こ
の演算は、各ＣＣＤ撮像素子３８ａ，３８ｂからの信号
に基づき別個に行なわれる。また、電子制御装置４２
は、図示しない光源を点灯制御するための光源点灯回路
４７に制御信号を出力して光源の安定点灯を図ると共
に、図示しない測定開始スイッチの押圧操作を受けて、
基質濃度の測定を開始する。更には、電子制御装置４２
は、モニタ４８やプリンタ４９と接続されており、基質
濃度の測定結果をモニタ４８に表示したりプリンタ４９
に打ち出す。

【００５５】上記したバイオセンサ２０による基質濃度
の測定に際しては、活性のある生体物質が固定化された
リガンド層３２と失活した生体物質が固定化されたリガ
ンド層３２のそれぞれに、被測定溶液が滴下等により導
入される。すると、上記したように、生体物質の活性の
有無により被測定溶液の誘電率、延いてはその屈折率の
変化が観察されるので、これを通して基質濃度が求めら
れる。

【００５６】次に、上記した構成を備える実施例の濃度
測定装置４０が行う基質濃度測定ルーチンについて、図
５のフローチャートに基づき説明する。図５は、当該ル
ーチンの処理を示すフローチャートであり、当該ルーチ
ンは、電源投入後から開始される。

【００５７】電源が投入されると、図示しない光源点灯
ルーチンで点灯制御される光源が安定した点灯状態にあ
るか否かを、例えば点灯開始からの経過時間等で判断し
（ステップＳ１００）、肯定判断するまで待機する。光
源が安定して点灯していると判断すれば、基質濃度の測
定が開始できるとして、測定開始スイッチが押圧操作さ
れたか否かを判断し（ステップＳ１１０）、当該スイッ
チがオンされるまで待機する。

【００５８】基質濃度の測定に当たっては、つまりこの
測定開始スイッチがオンされるまでには、測定を行なう
操作者にて、既述したように両リガンドへの被測定溶液
の導入が行なわれる。そして、この作業が終わると、測
定開始スイッチがオンされる。

【００５９】こうして操作者により測定開始スイッチが
オンされれば、その信号を受けてＣＣＤ撮像素子３８
ａ，３８ｂからのセンサ出力を読み取りを開始しその値
を記憶する（ステップＳ１３０）。そして、読み取りを
開始してからの経過時間を計時し所定時間経過（例え
ば、３〜１０分）したか否かを判断して（ステップＳ１
４０）、肯定判断するまでセンサ出力の読取・記憶を継
続する。このセンサ出力の読取・記憶の間に、それぞれ
のリガンド層３２に対応するＡｕ薄膜２８の表面では、
被測定溶液の誘電率が生体物質の活性の有無により上記
したように変化して変化後の値に安定し、この様子がそ
れぞれのＣＣＤ撮像素子３８ａ，３８ｂから検出される
（図２参照）。

【００６０】ステップＳ１４０に続いては、両ＣＣＤ撮
像素子３８ａ，３８ｂから得られた反射角と光量との相
関関係に基づいて、反射光の光量が最低レベルのときの
入射角（θS1，θS0）をそれぞれ求める（ステップＳ１
５０）。そして、この入射角（θS1，θS0）と、光量が
最低レベルとなる入射角と媒質（被測定溶液）の屈折率
との相関関係，媒質の屈折率と誘電率との関係，生体物
質による生物化学的反応の進行と誘電率との相関関係等
から、基質濃度を算出する（ステップＳ１６０）。な
お、光量が最低レベルとなる入射角と媒質（被測定溶
液）の屈折率との相関関係，媒質の屈折率と誘電率との
関係，生体物質による生物化学的反応の進行と誘電率と
の相関関係等は、予め電子制御装置４２における論理演
算回路４４のＲＯＭに記憶されている。

【００６１】ここで、ステップＳ１５０における入射角
（θS1，θS0）の算出の様子について、詳細に説明す
る。ＣＣＤ撮像素子３８ａ，３８ｂは、光源は勿論、か
まぼこ型レンズ２２やサンプルプレート２６，凹レンズ
３６の物理的或いは化学的特性に起因した高周波成分の
ノイズが重畳した反射光の光量分布を入力し、当該分布
を電気信号としてローパスフィルタ４６に出力する（図
６（ａ））。このノイズは、測定を繰り返してもＣＣＤ
撮像素子の同じ画素番号の箇所に発生する。このように
ノイズが重畳した信号は、電子制御装置４２のローパス
フィルタ４６により、高周波成分のノイズが除去された
信号にフィルタ処理されて論理演算回路４４に入力され
る（図６（ｂ））。そして、このフィルタ処理済みの信
号（画素番号に反射率が対応した信号）を、画素番号を
変数ｘ，反射率を変数ｙとした回帰式を用いた周知のｎ
次の回帰分析に処して、入射角（θS1，θS0）が演算さ
れる。図７に、２次の回帰曲線を用いた２次の回帰分析
の結果を、光量が最低レベル近傍について拡大して示
す。この２次の回帰分析により入射角（θS1，θS0）が
最終的に演算される。なお、θS1とθS0は、それぞれの
ＣＣＤ撮像素子からの電気信号をフィルタ処理した信号
に基づき演算されるので、当然に異なる値として算出さ
れる。

【００６２】その後、算出した基質濃度をモニタ４８
（図４参照）に表示し、或いは表示と共にプリンタ４９
からプリントアウトしたり（ステップＳ１７０）して、
本ルーチンを一旦終了する。この後には、新たな被測定
溶液の両リガンド層３２への導入等の準備を経て測定開
始スイッチが押圧されると、上記した処理を繰り返して
基質濃度を算出する。

【００６３】測定対象基質が抗原であれば、上記したバ
イオセンサ２０では一方のリガンド層３２にはこの抗原
に対する抗体が固定され、他方のリガンド層３２には熱
により失活させた抗体が固定されたものとすることで、
抗原濃度を測定することができる。

【００６４】上記した濃度測定装置４０では、活性のあ
る生体物質を固定したリガンド層３２と失活した生体物
質を固定したリガンド層３２とを併用し、このそれぞれ
のリガンド層３２に対応するＡｕ薄膜２８部分の光反射
面３０からの反射光をそれぞれ受光する。よって、第１
実施例のバイオセンサ２０を用いた濃度測定装置４０に
よれば、失活した生体物質を固定した側の入射角と光量
との関係により、生物化学的反応以外の要因（溶液の温
度，誘電率等）に起因する測定誤差を排除して測定精度
の向上を図ることができる。

【００６５】また、上記の濃度測定装置４０では、ロー
パスフィルタ４６により高周波成分のノイズが除去され
た出力信号を回帰分析して、反射光の光量が最低レベル
の入射角（θS1，θS0）を演算する。よって、ローパス
フィルタ４６では除去しきれないノイズをも排除するの
で、入射角（θS1，θS0）の演算精度の向上を通して、
基質濃度の測定精度をより向上させることができる。し
かも、ローパスフィルタ４６をＦＩＲ型のデジタルロー
パスフィルタで構成したので、反射光の光量（反射強
度）の有効数字を増やして見掛け上の分解能を増大さ
せ、より入射角（θS1，θS0）の演算精度を高めること
ができた。

【００６６】次に、他の実施例について説明する。な
お、以下の各実施例のバイオセンサの説明に当たって
は、説明の重複を避ける意味で、第１実施例のバイオセ
ンサ２０と同一の部材については同一の符号を用いその
説明を省略することとする。まず、第２実施例のバイオ
センサについて説明する。

【００６７】この第２実施例のバイオセンサ２１は、図
８に示すように、バイオセンサ２０におけるかまぼこ型
レンズ２２に替わってかまぼこ型レンズ２３を有し、バ
イオセンサ２０で用いた凹レンズ３６を必要としない。
このかまぼこ型レンズ２３は、光反射面３０で反射した
反射光の出射箇所に、凹状曲面に形成された出射面２３
ａを有する。この出射面２３ａは、これを有しないかま
ぼこ型レンズ２３における反射光の出射箇所を研磨剤，
バフ等を用いた周知のガラス研磨工程を経て形成され
る。

【００６８】このバイオセンサ２１では、光反射面３０
にはバイオセンサ２０と同様にして光源からの光（ｐ偏
光）をライン状に集光させて、この光反射面３０でｐ偏
光を全反射させる。そして、この反射光は、かまぼこ型
レンズ２３の出射面２３ａから外部に出射してＣＣＤ撮
像素子３８に受光されるが、出射面２３ａにおける屈折
により、その進行経路が図示するように外側に広がるよ
うに変更されてＣＣＤ撮像素子３８に導かれる。つま
り、バイオセンサ２１にあっても、光反射面３０で全反
射した反射光のＣＣＤ撮像素子３８における受光領域
は、ＣＣＤ撮像素子３８を離さなくても従来の受光領域
ＳOLD から受光領域ＳNEW に拡張され、この受光領域の
拡張は出射面２３ａによりなされる。このため、バイオ
センサ２１によっても、センサの測定感度の向上とセン
サの小型化とを両立することができる。しかも、このバ
イオセンサ２１によれば、出射面２３ａをかまぼこ型レ
ンズ２３に形成すればよく、反射光の進行経路変更およ
び導光を図るための独立した部材を必要としないので、
センサのより一層の小型化とコスト低下とを図ることが
できる。

【００６９】次に、第３実施例について説明する。この
第３実施例のバイオセンサ５０は、図９に示すように、
光反射面までの光源からの光の伝送および光反射面で反
射した反射光の外部までの伝送を行なう媒体が上記した
第１，第２実施例の各バイオセンサと異なる。図示する
ように、バイオセンサ５０は、透光性を有するアクリル
基板５２を備え、このアクリル基板５２により光源５１
からの光の伝送および反射光の伝送を行なう。

【００７０】このアクリル基板５２は、その概略斜視図
である図１０に示すように、基板主面５３を平行に対向
させた板状体であり、それぞれの基板主面５３には、周
知の蒸着，スパッタリング法等によりその全面に亘って
クロム薄膜が形成されている。一方、各基板主面５３の
周囲端面には、いずれもクロム薄膜は形成されておら
ず、各端面は光の入射或いは出射が可能な面とされてい
る。よって、アクリル基板５２は、幾何学的な全反射条
件で光を反射する全反射面として表裏の基板主面５３を
対向して備えるので、図１１に示すように、周囲端面か
ら入射した光を、この表裏の基板主面５３間において光
の波動を閉じ込めて伝送し、周囲端面から外部に出射さ
せる。

【００７１】バイオセンサ５０は、アクリル基板５２に
おける光源５１側の端面を入射端面５４とし、基板上端
の上端面５５に対して所定角度で傾斜させている。ま
た、バイオセンサ５０は、入射端面５４と光源５１との
間に、光源５１から単一波長でライン状に照射された光
を上端面５５にライン状に集光させる凸レンズ（集光レ
ンズ）５６を備える。なお、光源５１と集光レンズ５６
との間に図示しないｐ偏光板が配置されている点は上記
した実施例と同様である。更に、アクリル基板５２の上
端面５５には、Ａｕ薄膜２８が５０ｎｍの膜厚で蒸着形
成されており、上端面５５は、このＡｕ薄膜２８の蒸着
範囲に亘って幾何学的な全反射条件で光を反射する全反
射面の光反射面３０となる。従って、アクリル基板５２
とこのＡｕ薄膜２８で、光反射面３０においてエバネッ
セント波結合が形成されている。更に、このＡｕ薄膜２
８の露出膜面（以下、単に表面という）には、測定対象
基質に対する識別機能を有し該基質と生物化学的反応を
起こす生体物質を固定化したリガンド層（図示省略）が
形成されている。

【００７２】このバイオセンサ５０では、光源５１から
照射された光は、ｐ偏光された後に集光レンズ５６に至
り、その後は、ｐ偏光として入射端面５４からアクリル
基板５２に入射する。そして、アクリル基板５２におい
ては、このｐ偏光は、上記したようにアクリル基板５２
の表裏の基板主面５３間に光の波動が閉じ込められて伝
送され（図１１参照）、光反射面３０に至りここで全反
射する。この際、光反射面３０には、ｐ偏光が、集光レ
ンズ５６の焦点距離やその光軸の角度等で定まる所定範
囲の入射角（θ1 〜θ2 ）で到達する。

【００７３】なお、上記した第１，第２実施例のバイオ
センサのように、活性のある生体物質が固定化されたリ
ガンド層と失活した生体物質が固定化されたリガンド層
とを備えるように構成する場合には、上記のアクリル基
板５２をその一方の基板主面が重なるよう接合し、その
際に両アクリル基板５２の上端面５５を一致させればよ
い。

【００７４】また、バイオセンサ５０は、光反射面３０
で全反射した反射光がアクリル基板５２から出射する側
の端面を、凹状曲面に形成された出射端面５７として備
える。この場合、凹状曲面の出射端面５７や入射端面５
４とを有するアクリル基板５２は、アクリル樹脂の周知
の成形方法、例えば射出成形，押し出し成形等により成
形される。

【００７５】なお、バイオセンサ２０，２１と同様に、
バイオセンサ５０もＣＣＤ撮像素子３８を反射光の出射
側に備え、また、上記した濃度測定装置４０等も同様に
具備されている。

【００７６】このバイオセンサ５０では、上記したよう
に光反射面３０に至ってここで全反射した反射光（ｐ偏
光）は、光反射面３０から出射端面５７まではアクリル
基板５２の対向する基板主面５３間を上記したように伝
送され（図１１参照）、出射端面５７に至る。そして、
出射端面５７から外部に出射した反射光は、ＣＣＤ撮像
素子３８に受光されるが、出射端面５７における屈折に
より、その進行経路が図９に示すように外側に広がるよ
うに変更されてＣＣＤ撮像素子３８に導かれる。つま
り、このバイオセンサ５０にあっても、光反射面３０で
全反射した反射光のＣＣＤ撮像素子３８における受光領
域は、ＣＣＤ撮像素子３８を離さなくても従来の受光領
域ＳOLD から受光領域ＳNEW に拡張され、この受光領域
の拡張はアクリル基板５２に形成した出射端面５７によ
りなされる。このため、バイオセンサ５０によっても、
センサの測定感度の向上とセンサの小型化とを両立する
ことができる。しかも、このバイオセンサ５０によれ
ば、出射端面５７をアクリル基板５２に形成すればよ
く、反射光の進行経路変更および導光を図るための独立
した部材を必要としないので、センサのより一層の小型
化とコスト低下を図ることができる。

【００７７】また、この第３実施例のバイオセンサ５０
では、光反射面３０への光の伝送および光反射面３０か
ら出射端面５７までの反射光の伝送並びにＣＣＤ撮像素
子３８への反射光の導光に、全反射面である基板主面５
３を対向させたアクリル基板５２を用いるに過ぎず、加
工精度の高い光学デバイスを必要としない。また、この
バイオセンサ５０では、アクリル基板５２の上端面５５
にＡｕ薄膜２８を直に設けて当該上端面に光反射面３０
を形成し、このアクリル基板５２とＡｕ薄膜２８でエバ
ネッセント波結合を形成した。つまり、この第３実施例
のバイオセンサ５０では、光反射面３０を形成する光透
過媒体をアクリル基板５２で賄い、光反射面３０形成の
ための別個の光透過媒体を要しない。このため、マッチ
ングオイルを用いる必要がなく、その使用量や使用環境
温度等についての配慮も要しない。しかも、単に表裏の
基板主面にクロム薄膜を形成しただけの安価なアクリル
基板５２を用いるに過ぎず、基板主面に手を触れて指紋
等を付着してもアクリル基板における光の伝送をなんら
阻害しない。従って、第３実施例のバイオセンサ５０に
よれば、センサの使い勝手を向上させることができると
共に、コスト低下を図ることもできる。

【００７８】更に、バイオセンサ５０は、その主要な構
成部材を単純な外形を有するアクリル基板５２とし、そ
の基板主面にクロム薄膜を形成するに過ぎない。よっ
て、バイオセンサ５０によれば、センサの量産性を向上
させ、低コスト化を更に図ることができる。

【００７９】ここで、上記した第３実施例のバイオセン
サ５０の変形例について説明する。この変形例のバイオ
センサ５０Ａは、図１２に示すように、アクリル基板５
２の出射端面５７を反転させた凸状曲面に形成された曲
面端面５８を有する第２の透光性基板５９を有し、この
第２の透光性基板５９を、出射端面５７と曲面端面５８
とを接合させてアクリル基板５２に一体にして備える。
この場合、第２の透光性基板５９は、アクリル基板５２
の有する屈折率ｎより小さく空気の屈折率より大きい値
の屈折率ｎ０を有する透光性材料から形成されており、
アクリル基板５２に例えばアクリル系の接着剤にて接着
されている。また、第２の透光性基板５９の表裏の基板
主面には、アクリル基板５２と同様にクロム薄膜が蒸着
等により形成されている。

【００８０】この変形例のバイオセンサ５０Ａにあって
は、光反射面３０で全反射した反射光は、アクリル基板
５２の出射端面５７から第２の透光性基板５９に入射す
る際に、その屈折率の相違と出射端面５７および曲面端
面５８の曲面に起因してその進行経路が外側になるよう
屈折する。そして、反射光は、その後、第２の透光性基
板５９の基板主面間においてアクリル基板５２と同様に
伝送され、この第２の透光性基板５９から外部に出射し
てＣＣＤ撮像素子３８に導かれる。この際、ＣＣＤ撮像
素子３８における受光領域は、やはり拡張される。この
ため、変形例のバイオセンサ５０Ａによっても、上記し
たバイオセンサ５０と同様の効果（感度向上，小型化，
コスト低下）を奏することができる。

【００８１】このバイオセンサ５０Ａでは、次のような
変形も採ることができる。つまり、屈折率ｎ０の透光性
材料から形成された第２の透光性基板５９を予め用意し
ておき、これを成形型内にセットしてからアクリルをこ
の成形型に流し込みアクリル基板５２を形成するように
する。このようにしてアクリル基板５２を形成すれば、
第２の透光性基板５９の曲面端面５８とアクリル基板５
２の出射端面５７との適合のための曲面形成用研磨が不
要となり、生産性の向上並びにコスト低下を図ることが
できる。

【００８２】次に、第４実施例について説明する。この
第４実施例のバイオセンサ６０は、図１３に示すよう
に、上記した第３実施例のバイオセンサ５０と、集光レ
ンズの形状とその設置位置が異なる。つまり、このバイ
オセンサ６０は、バイオセンサ５０における凸レンズの
集光レンズ５６に替わり、かまぼこ型レンズを集光レン
ズ６１として用い、この集光レンズ６１をアクリル基板
５２の入射端面５４に接着して備える。集光レンズ６１
は、アクリル基板５２と同じく透光性を有するアクリル
樹脂から形成されており、入射端面５４にはアクリル系
の接着剤にて接着されている。

【００８３】従って、第４実施例のバイオセンサ６０に
あっても、バイオセンサ５０と同様にして光源５１から
の光の伝送および光反射面３０で反射した反射光の外部
までの伝送を行ない、ＣＣＤ撮像素子３８には、出射端
面５７における屈折により、反射光を、その進行経路が
図１３に示すように外側に広がるように変更させて導
く。このため、第４実施例のバイオセンサ６０にあって
も、光反射面３０で全反射した反射光のＣＣＤ撮像素子
３８における受光領域を、ＣＣＤ撮像素子３８を離さな
くても従来の受光領域ＳOLD から受光領域ＳNEW に拡張
し、この受光領域の拡張を出射端面５７により実現す
る。よって、バイオセンサ６０にあっても、上記したバ
イオセンサ５０と同様の効果（感度向上，小型化，コス
ト低下）に加え、以下の効果を奏することができる。つ
まり、このバイオセンサ６０では、光源５１からの光の
光反射面３０への集光を行なう集光レンズ６１がアクリ
ル基板５２と接着されているので、光反射面３０に対す
る集光レンズ６１の相対的な位置関係は、センサの組み
付け後は外部からの振動等に左右されることなく維持さ
れる。よって、このバイオセンサ６０によれば、センサ
組み付け後のメンテナンスが不要となり、使い勝手が向
上する。

【００８４】ここで、上記した第４実施例のバイオセン
サ６０の変形例について説明する。この変形例のバイオ
センサ６０Ａは、図１４に示すように、アクリル基板５
２の入射端面５４にかまぼこ型レンズたる集光レンズ６
１ａを一体にして備える。つまり、アクリル基板５２
は、入射端面５４の一部が外側に凸状の曲面でもって盛
り上がるようにしてアクリルにて成形され、当初から集
光レンズ６１ａがアクリル基板５２に備え付けられる。
従って、この変形例のバイオセンサ６０Ａによれば、集
光レンズ６１ａの接着作業を要しないことから、第４実
施例のバイオセンサ６０の奏する上記の効果に加え、そ
の生産性をより向上することができる。

【００８５】次に、第５実施例について説明する。この
第５実施例のバイオセンサ７０は、図１５に示すよう
に、上記した第３，第４実施例のバイオセンサにおける
アクリル基板５２と同様のアクリル基板７２を備え、そ
の表裏の基板主面の間に光の波動を閉じ込めて光を伝送
する。そして、バイオセンサ７０は、アクリル基板７２
の入射端面７４に、その一部が外側に凸状の曲面でもっ
て盛り上がるようにして基板に一体成形された集光レン
ズ７３を備える。この場合、第３実施例のバイオセンサ
のように凸レンズの集光レンズを設けたり、第４実施例
のバイオセンサのようにかまぼこ型レンズの集光レンズ
を入射端面に接着したりすることもできる。

【００８６】また、バイオセンサ７０は、アクリル基板
７２の上端面７５に直接設けたＡｕ薄膜２８により、第
３，第４実施例のバイオセンサと同様、上端面７５に光
反射面３０を形成し、このアクリル基板７２とＡｕ薄膜
２８でエバネッセント波結合を形成する。そして、バイ
オセンサ７０は、この光反射面３０で全反射した反射光
がアクリル基板７２から出射する側の端面７６の一部
を、凸状曲面に形成された出射端面７７として備える。
この場合、この凸状曲面の出射端面７７や上記の集光レ
ンズ７３を有するアクリル基板７２は、アクリル樹脂の
周知の成形方法、例えば射出成形，押し出し成形等によ
り成形される。

【００８７】出射端面７７は、凸レンズにおける一方の
レンズ曲面と同様であり、その凸状曲面の曲率は、図示
するようにこの出射端面７７で屈折した光がＣＣＤ撮像
素子３８より出射端面７７に近い位置の焦点ｆで集光さ
れて、ＣＣＤ撮像素子３８には拡大した像を結像する曲
率とされている。従って、この第５実施例のバイオセン
サ７０では、光反射面３０で全反射した反射光は、アク
リル基板７２から外部に出射するに当たり、出射端面７
７での屈折によりその進行経路が変更されてＣＣＤ撮像
素子３８に導かれ、ＣＣＤ撮像素子３８には、このＣＣ
Ｄ撮像素子３８を離さなくても、その受光領域が従来の
受光領域ＳOLD から受光領域ＳNEW に拡張するようにし
て到達する。このため、第５実施例のバイオセンサ７０
にあっても、上記したバイオセンサ６０Ａと同様の効果
（センサ感度の向上，小型化，コスト低下，メンテナン
スフリー，生産性向上）を奏することができる。

【００８８】次に、第６実施例について説明する。この
第６実施例のバイオセンサ８０は、図１６に示すよう
に、上記した第３〜第５実施例のバイオセンサにおける
アクリル基板と同様のアクリル基板８２を備え、その表
裏の基板主面の間に光の波動を閉じ込めて光を伝送す
る。なお、このバイオセンサ８０は、図示するように、
上端面８５にＡｕ薄膜２８により光反射面３０が形成さ
れている点や、光源からの光をライン状に集光する凸レ
ンズの集光レンズ５６とＣＣＤ撮像素子３８を有する点
および濃度測定装置４０により基質濃度の測定に用いら
れることなど、上記のセンサと同様である。この場合、
第４実施例のバイオセンサのようにかまぼこ型レンズの
集光レンズを入射端面に接着したりすることもできる。

【００８９】このバイオセンサ８０は、集光レンズ５６
を経て光が入射する入射端面８４と対向する他の端面８
３の一部に、凹状曲面で窪んで形成された凹部８３ａを
有し、この凹部８３ａの曲面には、基板主面と同様にク
ロム薄膜が蒸着等により形成されている。よって、この
凹部８３ａの凹状曲面により、アクリル基板には、その
内部において光を反射させる凸状反射面８６が形成され
る。そして、バイオセンサ８０は、ＣＣＤ撮像素子３８
をアクリル基板８２の底面８７に対向して備える。この
場合、底面８７にはクロム薄膜は形成されておらず、底
面８７は、アクリル基板８２において基板主面間で反射
しつつ伝送される光の出射面となる。

【００９０】上記したバイオセンサ８０では、図示する
ように、光反射面３０で全反射した反射光は、凸状反射
面８６に到るとここでその曲面の曲率に応じて全反射
し、その進行経路が底面８７に向けて変えられてアクリ
ル基板８２から出射しＣＣＤ撮像素子３８で受光され
る。しかも、この凸状反射面８６での全反射により、反
射光がＣＣＤ撮像素子３８に到るまでのその後の反射光
の進行経路は、ＣＣＤ撮像素子３８の受光領域が拡張す
るように変更される。このため、第６実施例のバイオセ
ンサ８０にあっても、上記したバイオセンサ５０と同様
の効果（センサ感度の向上，小型化）を奏することがで
きる。

【００９１】次に、第７実施例について説明する。この
第７実施例のバイオセンサ９０は、図１７に示すよう
に、上記した第３〜第６実施例のバイオセンサにおける
アクリル基板と同様のアクリル基板９２を備え、その表
裏の基板主面の間に光の波動を閉じ込めて光を伝送す
る。なお、このバイオセンサ９０は、図示するように、
上端面９５にＡｕ薄膜２８により光反射面３０が形成さ
れている点や、光源からの光をライン状に集光する凸レ
ンズの集光レンズ５６とＣＣＤ撮像素子３８を有する点
および濃度測定装置４０により基質濃度の測定に用いら
れることなど、上記のセンサと同様である。

【００９２】このバイオセンサ９０は、集光レンズ５６
を経て光が入射する入射端面９４と対向する他の端面９
３の一部に、凸状曲面で盛り上がって形成された凸部９
３ａを有し、この凸部９３ａの曲面には、基板主面と同
様にクロム薄膜が蒸着等により形成されている。よっ
て、この凸部９３ａの凸状曲面により、アクリル基板に
は、その内部において光を反射させる凹状反射面９６が
形成される。そして、バイオセンサ９０は、ＣＣＤ撮像
素子３８をアクリル基板９２の底面９７に対向して備え
る。この場合、底面９７にはクロム薄膜は形成されてお
らず、底面９７は、アクリル基板９２において基板主面
間で反射しつつ伝送される光の出射面となる。

【００９３】上記したバイオセンサ９０では、図示する
ように、光反射面３０で全反射した反射光は、凹状反射
面９６に到るとここでその曲面の曲率に応じて全反射
し、その進行経路が底面９７に向けて変えられてアクリ
ル基板９２から出射しＣＣＤ撮像素子３８で受光され
る。しかも、この凹状反射面９６での全反射により、反
射光がＣＣＤ撮像素子３８に到るまでのその後の反射光
の進行経路は、ＣＣＤ撮像素子３８の受光領域が拡張す
るように変更される。このため、第７実施例のバイオセ
ンサ９０にあっても、上記したバイオセンサ５０と同様
の効果（センサ感度の向上，小型化）を奏することがで
きる。

【００９４】次に、第８実施例について説明する。この
第８実施例のバイオセンサ１００は、上記した第３実施
例のバイオセンサ５０（図９参照）を応用したものであ
り、図１８に示すように、バイオセンサ５０のアクリル
基板５２に第２の透光性基板１０２を付加して備える。
この第２の透光性基板１０２は、この図１８と概略斜視
図である図１９に示すように、アクリル基板５２の出射
端面５７を反転させた凸状曲面に形成された曲面端面１
０４を有し、この曲面端面１０４がアクリル基板５２の
出射端面５７に接合するようにしてアクリル基板５２と
一体化されている。この場合、第２の透光性基板１０２
は、アクリル基板５２の有する屈折率ｎより小さく空気
の屈折率より大きい値の屈折率ｎ０を有する透光性材料
から形成されており、アクリル系の接着剤によりアクリ
ル基板５２に接着されている。なお、上記の第２の透光
性基板１０２を予め用意しておき、これを成形型内にセ
ットしてからアクリルをこの成形型に流し込みアクリル
基板５２を形成するようにすることもできる。

【００９５】また、第２の透光性基板１０２は、曲面端
面１０４に対向する側の端面を、対向する基板主面１０
３に対して傾斜した出射側傾斜端面１０６とする。この
場合、基板主面１０３に対する出射側傾斜端面１０６の
傾斜は４５゜とされている。この出射側傾斜端面１０６
の表面にはクロムの薄膜が蒸着形成されており、出射側
傾斜端面１０６は、幾何学的な全反射条件で光を反射す
る全反射面となる。

【００９６】その一方、第２の透光性基板１０２におけ
る表裏の基板主面１０３は、クロム薄膜により全面に亘
って全反射面とされているが、上記の出射側傾斜端面１
０６と向かい合う範囲、具体的には、図１９中に斜線で
示す幅Ｔ×高さＨの範囲に亘っては、光透過面１０３Ａ
とされている。つまり、この光透過面１０３Ａの範囲に
亘っては、基板主面１０３にはクロム薄膜が形成されて
いない。そして、ＣＣＤ撮像素子３８は、この光透過面
１０３Ａに対向して配置されている。なお、このよう
に、一部範囲に限りクロム薄膜を要しない基板主面１０
３とするには、当該範囲をマスキングした状態で基板主
面１０３にクロム薄膜を形成すれば良い。また、光透過
面１０３Ａの幅Ｔは、出射側傾斜端面１０６が４５゜で
傾斜していることから、第２の透光性基板１０２の厚み
に等しい。

【００９７】この第８実施例のバイオセンサ１００にあ
っては、光反射面３０で全反射した反射光（ｐ偏光）
は、図１８に示すように、アクリル基板５２の出射端面
５７から第２の透光性基板１０２に入射する際に、その
屈折率の相違と出射端面５７および曲面端面１０４の曲
面に起因してその進行経路が外側になるよう屈折する。
そして、反射光は、図２０に示すように、第２の透光性
基板１０２の基板主面間においてアクリル基板５２と同
様に伝送されて出射側傾斜端面１０６に到り、この出射
側傾斜端面１０６において全反射する。よって、反射光
は、出射側傾斜端面１０６でその進行経路が光透過面１
０３Ａに向けて変更され、この光透過面１０３Ａから第
２の透光性基板１０２の外部に出射してＣＣＤ撮像素子
３８に導かれる。この際、ＣＣＤ撮像素子３８における
受光領域は、反射光の進行経路が出射端面５７および曲
面端面１０４において外側になるよう変更されているこ
とから、やはり拡張される。このため、第８実施例のバ
イオセンサ１００によっても、上記したバイオセンサ５
０と同様の効果（感度向上，小型化，コスト低下）を奏
することができる。

【００９８】また、この第８実施例のバイオセンサ１０
０では、基質測定のための光量検出を行なうＣＣＤ撮像
素子３８を第２の透光性基板１０２の基板主面１０３に
おける光透過面１０３Ａに対向させて設ければよい。よ
って、このバイオセンサ１００によれば、その取付箇所
が広いことからＣＣＤ撮像素子３８の組付け作業や取扱
いの簡略化を図ることができると共に、用いるＣＣＤ撮
像素子３８の形状や大きさ等の制約を緩和して汎用性を
高めることができる。

【００９９】次に、第９実施例について説明する。この
第９実施例のバイオセンサ１１０は、図２１に示すよう
に、バイオセンサ５０のアクリル基板５２と同様の第１
アクリル基板１１２を有し、この第１アクリル基板１１
２には、第２アクリル基板１２０をその基板主面１１３
に直角に接合して備える。なお、第１アクリル基板１１
２の入射端面１１４側に集光レンズ５６を有する点や第
１アクリル基板１１２の上端面１１５にＡｕ薄膜２８に
より光反射面３０が形成されている点などは上記したセ
ンサと同様である。

【０１００】第１アクリル基板１１２は、光反射面３０
で全反射した反射光が到達する側の端面を、対向する基
板主面１１３に対して４５度で傾斜した出射側傾斜端面
１１６とする。この出射側傾斜端面１１６の表面にはク
ロムの薄膜が蒸着形成されており、出射側傾斜端面１１
６は、幾何学的な全反射条件で光を反射する全反射面と
なる。そして、第１アクリル基板１１２における表裏の
基板主面１１３には、この出射側傾斜端面１１６と向か
い合う範囲を除いてクロムの薄膜が蒸着形成されてい
る。

【０１０１】第２アクリル基板１２０は、図２１および
そのＸ方向矢視図の図２２に示すように、第１アクリル
基板１１２の出射側傾斜端面１１６と向かい合うよう、
アクリル系の接着剤にて基板主面１１３に接着されてお
り、その表裏の基板主面１２３には、その全面に亘って
クロムの薄膜が蒸着形成されている。また、第２アクリ
ル基板１２０は、ＣＣＤ撮像素子３８に対向する側の端
面を凹状曲面に形成された出射端面１２４として備え
る。

【０１０２】従って、この第９実施例のバイオセンサ１
１０では、集光レンズ５６により集光された光（ｐ偏
光）は、入射端面１１４から第１アクリル基板１１２に
入射され、アクリル基板５２の場合と同様にしてその基
板主面間を光反射面３０まで伝送され、この光反射面３
０で全反射する。そして、この反射光（ｐ偏光）は、図
２１，図２２に示すように、基板主面間を同じく伝送さ
れて出射側傾斜端面１１６に到り、この出射側傾斜端面
１１６において全反射する。その後、反射光は、出射側
傾斜端面１１６でその進行経路が第２アクリル基板１２
０に向けて変更され、第２アクリル基板１２０にその接
着端面から入射する。こうして第２アクリル基板１２０
に入射した反射光は、アクリル基板５２の場合と同様に
してその基板主面間を伝送されて出射端面１２４に至
り、外部に出射する。こうして出射端面１２４から外部
に出射した反射光は、ＣＣＤ撮像素子３８に受光される
が、出射端面１２４における屈折により、その進行経路
が図２２に示すように外側に広がるように変更されてＣ
ＣＤ撮像素子３８に導かれる。このため、第９実施例の
バイオセンサ１１０によっても、上記したバイオセンサ
５０と同様の効果（感度向上，小型化，コスト低下）を
奏することができる。

【０１０３】また、この第９実施例のバイオセンサ１１
０であっても、ＣＣＤ撮像素子３８を第１アクリル基板
１１２に対してはその基板主面１１３の側に配置すれば
よい。よって、上記のバイオセンサ１００と同様に、Ｃ
ＣＤ撮像素子３８の組付け作業や取扱いの簡略化とその
汎用性の向上を図ることができる。

【０１０４】以上本発明のいくつかの実施例について説
明したが、本発明はこの様な実施例になんら限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

【０１０５】例えば、Ａｕ薄膜２８の表面（露出膜面）
に生体物質を固定したリガンド層を設ける場合を例に採
り説明したが、Ａｕ薄膜２８のこの表面に、光反射面３
０からのエバネッセント領域（約１００ｎｍ）を越えな
いごく薄い膜厚（２〜３ｎｍ）でカルボン酸アルコール
や有機物の単分子膜或いは窒化シリコン等の無機物の薄
膜を形成することもできる。このように単分子膜等を設
けても、表面プラズモン共鳴現象が生じるので基質測定
に影響はない。そして、このように単分子膜等を設けれ
ば、Ａｕ薄膜２８の表面に基質を付着させないので、前
回の測定時の基質の残存による影響を受けることがな
く、測定精度の向上を図ることができる。

【０１０６】また、アクリル基板５２等に替えてガラス
基板の他、光透過性を有する種々の樹脂基板を用いるこ
ともできる。更に、上記の実施例では、基質濃度測定の
説明に際して、活性のある生体物質を固定したリガンド
層３２を有する基質測定用センサ部と失活した生体物質
を固定したリガンド層３２を有する補正用センサ部とを
併用したが、基質測定用センサ部のみを有するバイオセ
ンサとすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のバイオセンサ２０の概略側面図。

【図２】バイオセンサ２０におけるＣＣＤ撮像素子３８
から得られる入射角とその光量との相関関係を示すグラ
フ。

【図３】実施例のバイオセンサ２０と従来のバイオセン
サとの対比試験の結果を説明するためのグラフ。

【図４】濃度測定装置４０を構成する電子制御装置４２
の概略構成を示すブロック図。

【図５】基質濃度測定ルーチンの処理を示すフローチャ
ート。

【図６】ステップＳ１５０における入射角（θS1，θS
0）の算出の様子を説明するための説明図。

【図７】同じく、入射角（θS1，θS0）の算出の様子を
説明するための説明図。

【図８】第２実施例のバイオセンサ２１の概略側面図。

【図９】第３実施例のバイオセンサ５０の概略構成図。

【図１０】バイオセンサ５０におけるアクリル基板５２
の概略斜視図。

【図１１】アクリル基板５２における光の伝送の様子を
説明するための説明図。

【図１２】バイオセンサ５０を変形した変形例のバイオ
センサ５０Ａの概略構成図。

【図１３】第４実施例のバイオセンサ６０の概略構成
図。

【図１４】バイオセンサ６０を変形した変形例のバイオ
センサ６０Ａの概略構成図。

【図１５】第５実施例のバイオセンサ７０の概略構成
図。

【図１６】第６実施例のバイオセンサ８０の要部を示す
概略構成図。

【図１７】第７実施例のバイオセンサ９０の要部を示す
概略構成図。

【図１８】第８実施例のバイオセンサ１００の概略構成
図。

【図１９】バイオセンサ１００におけるアクリル基板５
２と第２の透光性基板１０２の概略斜視図。

【図２０】アクリル基板５２と第２の透光性基板１０２
における光の伝送の様子を説明するための説明図。

【図２１】第９実施例のバイオセンサ１１０要部を示す
概略斜視図。

【図２２】図２１のＸ方向矢視図。

【符号の説明】

２０，２１…バイオセンサ２２，２３…かまぼこ型レンズ２３ａ…出射面２４…マッチングオイル２６…サンプルプレート２８…Ａｕ薄膜３０…光反射面３２…リガンド層３４…集光レンズ３６…凹レンズ３８…ＣＣＤ撮像素子４０…濃度測定装置４２…電子制御装置４６…ローパスフィルタ５０，５０Ａ…バイオセンサ５１…光源５２…アクリル基板５３…基板主面５４…入射端面５６…集光レンズ５７…出射端面５８…曲面端面５９…第２の透光性基板６０，６０Ａ…バイオセンサ６１…集光レンズ６１ａ…集光レンズ７０…バイオセンサ７２…アクリル基板７３…集光レンズ７４…入射端面７７…出射端面８０…バイオセンサ８２…アクリル基板８３ａ…凹部８４…入射端面８６…凸状反射面９０…バイオセンサ９２…アクリル基板９３ａ…凸部９４…入射端面９６…凹状反射面１００…バイオセンサ１０２…第２の透光性基板１０３…基板主面１０３Ａ…光透過面１０４…曲面端面１０６…出射側傾斜端面１１０…バイオセンサ１１２…第１アクリル基板１１３…基板主面１１４…入射端面１１６…出射側傾斜端面１２０…第２アクリル基板１２３…基板主面１２４…出射端面ＳNEW…受光領域ＳOLD…受光領域ｆ…焦点 θ…入射角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属薄膜が設けられた光反射面において
幾何学的な全反射条件で光を反射する透光性の光透過媒
体を有し、該光透過媒体と前記金属薄膜でエバネッセン
ト波結合を形成する光学系を用いて、前記金属薄膜に接
触した被測定溶液中の測定対象基質を測定するバイオセ
ンサであって、前記光学系は、光源から照射される光を前記光反射面に集光する集光手
段と、該集光される光を前記光透過媒体に至るまで伝送すると
共に、前記光反射面で反射して前記光透過媒体を透過し
た前記反射光を伝送して外部に出射する光伝送体と、前記反射光を外部で受光し、該反射光の光量を検出する
受光手段とを備え、前記光伝送体は、外部に出射する反射光の進行経路を前
記受光手段の受光領域が拡張する側に変更して前記受光
手段に前記反射光を導く前記反射光の伝送経路を形成す
るバイオセンサ。
【請求項２】請求項１記載のバイオセンサであって、前記光伝送体は、かまぼこ型のレンズと、凹レンズとを有し、前記かまぼこ型のレンズにおける前記反射光の出射側の
レンズ曲面に前記凹レンズのレンズ曲面を接合してな
る。
【請求項３】請求項１記載のバイオセンサであって、前記光伝送体は、前記反射光の出射箇所に凹状曲面に形
成された出射面を有する。
【請求項４】請求項１記載のバイオセンサであって、前記光伝送体は、前記反射光の出射箇所に凸状曲面に形
成された出射面を有し、該出射面における前記凸状曲面
の曲率は、前記出射面で屈折した光が前記受光手段に至
る以前で集光されて前記受光手段に拡大した像を結像す
る曲率とされている。
【請求項５】請求項３又は請求項４いずれか記載のバ
イオセンサであって、前記光伝送体は、幾何学的な全反射条件で光を反射する全反射面を対向さ
せ、該全反射面間において光の波動を閉じ込めて光を伝
送する透光性基板からなる。
【請求項６】請求項５記載のバイオセンサであって、前記集光手段は、かまぼこ型のレンズを有し、該かまぼこ型のレンズは、前記透光性基板における前記
光源側端面に接合されている。
【請求項７】請求項６記載のバイオセンサであって、前記かまぼこ型のレンズは、前記透光性基板における前
記光源側の端面に一体形成されている。
【請求項８】請求項５ないし請求項７いずれか記載の
バイオセンサであって、前記光透過媒体は前記透光性基板の一部とされており、
前記光反射面は前記透光性基板の一端面に前記金属薄膜
を設けて形成されている。