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WO2017082145A1 - 検出装置、検出方法および検出システム - Google Patents

検出装置、検出方法および検出システム Download PDF

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WO2017082145A1
WO2017082145A1 PCT/JP2016/082678 JP2016082678W WO2017082145A1 WO 2017082145 A1 WO2017082145 A1 WO 2017082145A1 JP 2016082678 W JP2016082678 W JP 2016082678W WO 2017082145 A1 WO2017082145 A1 WO 2017082145A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
detection
chip
prism
excitation light
reaction field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/082678
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕太 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2017550285A priority Critical patent/JP6848878B2/ja
Priority to ES16864108T priority patent/ES2946469T3/es
Priority to EP16864108.2A priority patent/EP3376210B1/en
Priority to US15/775,505 priority patent/US10928323B2/en
Priority to EP23159867.3A priority patent/EP4212854A1/en
Publication of WO2017082145A1 publication Critical patent/WO2017082145A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/648—Specially adapted constructive features of fluorimeters using evanescent coupling or surface plasmon coupling for the excitation of fluorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
    • G—PHYSICS
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    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/552—Attenuated total reflection
    • G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons

Definitions

  • the present invention relates to a detection apparatus, a detection method, and a detection system for detecting the presence or amount of a substance to be detected contained in a specimen using surface plasmon resonance.
  • SPFS Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy
  • Patent Document 1 discloses a detection device and a detection method using the SPFS method.
  • the prism is made of a dielectric and includes an entrance surface, an exit surface, a bottom surface, and a film formation surface, a metal film formed on the film formation surface, and a trap fixed on the metal film.
  • a detection chip having a body (for example, an antibody) and a substrate that is disposed on the same surface as the surface on which the capturing body on the metal film is disposed and forms a liquid storage portion that stores the liquid together with 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).
  • a fluorescent substance secondary reaction.
  • 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.
  • the detection device described in Patent Document 1 includes a heating unit for heating the temperature of the liquid in the liquid storage unit to a predetermined temperature in order to appropriately perform the primary reaction and the secondary reaction.
  • the heating unit has a heat source and a heat block. Further, the heat block positions the detection chip at a predetermined position so that the excitation light is appropriately applied to the incident surface.
  • FIGS. 1A to 1C are diagrams showing the positional relationship between the detection chip 10 and the heat block 20 described in Patent Document 1.
  • FIG. In each of the examples of FIGS. 1A to 1C, the detection chip 10 and the heat block 20 are arranged in a contact state or a non-contact state.
  • the heat block 20 positions the detection chip 10 by supporting the back surface 16 of the base body 15. However, since the heat block 20 heats the liquid in the liquid storage part via the base body 15, heating takes time.
  • the heat block 20 positions the detection chip 10 by supporting the back surface 16 of the substrate 15 and the incident surface 12, the bottom surface 13, and the exit surface 14 of the prism 11. .
  • the heat block 20 is close to or in contact with the back surface 16 of the substrate 15, the incident surface 12 of the prism 11, the bottom surface 13, and the exit surface 14.
  • the position of the detection chip 10 may shift due to deformation of the prism 11 due to heating.
  • positioning since a manufacturing error occurs in each of the detection chip 10 and the heat block 20, positioning may be difficult.
  • the detection chip 10 cannot be accurately positioned.
  • an object of the present invention is to provide a detection device, a detection method, and a detection system capable of appropriately heating a liquid in a positioning chip and a flow path.
  • a detection apparatus for detecting the presence or amount of a target substance contained in a specimen using surface plasmon resonance.
  • a prism having an entrance surface, an exit surface, and a film formation surface, a metal film formed on the film formation surface, a capturing body disposed in a reaction field that is at least part of the metal film, and the metal
  • a chip holder for positioning a detection chip having a film or a substrate that forms a liquid storage part that stores liquid together with the film formation surface, and the incident surface of the detection chip held by the chip holder
  • An excitation light irradiating unit for irradiating excitation light toward the back surface of the metal film corresponding to the reaction field, and the reaction field in the prism of the detection chip held by the chip holder.
  • a heat source arranged in a non-contacting manner with the nearest surface and not interfering with the optical path of the excitation light, and a fluorescent material captured by the capture body in the reaction field and excited by the excitation light.
  • a light detection unit that detects the generated fluorescence or detects reflected light of the excitation light reflected from the metal thin film and emitted from the emission surface, and the chip holder is provided on a lower surface of the substrate.
  • the detection chip is positioned by contacting at least one of the reference surfaces arranged on the prism or by constraining at least one of the lower surface and the reference surface.
  • a detection method is a detection method for detecting the presence or amount of a substance to be detected contained in a specimen using surface plasmon resonance.
  • a prism having an entrance surface, an exit surface, and a film formation surface, a metal film formed on the film formation surface, a capturing body disposed in a reaction field that is at least part of the metal film, and the metal
  • a step of preparing a detection chip having a reference surface on the lower surface of the substrate or the prism, and a substrate that forms a liquid storage part that stores liquid together with the film or the film formation surface, and the lower surface and the reference Contacting at least one of the surfaces with a chip holder for positioning the detection chip, or constraining at least one of the lower surface and the reference surface and the chip holder, A step of positioning the detection chip on the chip holder; and a surface of the prism of the detection chip positioned on the chip holder that faces the surface closest to the reaction field in a non-contact manner, and is
  • a detection system is a detection system for detecting the presence or amount of a target substance contained in a specimen using surface plasmon resonance.
  • a prism having an entrance surface, an exit surface, and a film formation surface, a metal film formed on the film formation surface, a capturing body disposed in a reaction field that is at least part of the metal film, and the metal
  • a detection chip in which a reference surface is formed on the lower surface of the substrate and the prism, and a lower surface of the reference surface and at least one of the lower surface and the reference surface.
  • the excitation light irradiating unit is disposed in a position that is non-contactingly opposed to the surface closest to the reaction field of the prism of the detection chip held by the chip holder and does not interfere with the optical path of the excitation light. Fluorescence generated from a fluorescent material captured by the capture body in the reaction field and excited by the excitation light, or detected from the metal thin film, or reflected from the metal thin film and emitted from the exit surface And a light detection unit for detecting the reflected light.
  • FIG. 1A to 1C are diagrams showing the positional relationship between the detection chip and the heat block described in Patent Document 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of the SPFS system according to the first embodiment.
  • 3A to 3C are diagrams showing the configuration of the detection chip in the SPFS system of the first embodiment.
  • 4A to 4C are diagrams showing the configuration of the chip holder.
  • 5A to 5C are diagrams showing the configuration of the detection chip in the SPFS system of the second embodiment.
  • 6A to 6C are diagrams showing the configuration of the chip holder in the SPFS system of the second embodiment.
  • 7A to 7D are sectional views of a chip holder according to a modification.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an operation procedure of the SPFS system according to the first embodiment.
  • excitation light is incident on a metal film on a prism made of a dielectric at an angle at which surface plasmon resonance occurs, so that localized field light (generally “evanescent light” or “near field” is formed on the metal film surface. Also called “light”).
  • localized field light generally “evanescent light” or “near field” is formed on the metal film surface.
  • light also called “light”.
  • a fluorescent substance that labels a substance to be detected arranged in a reaction field on the metal film is selectively excited by the local field light, and the amount of fluorescent light emitted from the fluorescent substance is detected. Detect the presence or amount of the substance to be detected.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of the SPFS system 100 according to the first embodiment.
  • the SPFS system 100 includes a detection chip 110 and an SPFS device 120.
  • the SPFS device 120 includes a chip holder 131, an excitation light irradiation unit 132, a light detection unit 133, and a control unit 134.
  • the SPFS device 120 is used in a state in which the detection chip 110 is mounted on the chip holder 131 for detection of a substance to be detected. Therefore, the detection chip 110 will be described first, and then each component of the SPFS device 120 will be described.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the detection chip 110 in the SPFS system 100 according to the first embodiment.
  • 3A is a plan view of the detection chip 110
  • FIG. 3B is a bottom view
  • FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 3A.
  • the detection chip 110 includes a prism 141, a metal film 142, a reaction field 143, and a substrate 144. Usually, the detection chip 110 is replaced for each detection.
  • the size of the detection chip 110 is not particularly limited, and the length of each side is preferably about several mm to several cm.
  • the prism 141 is made of a dielectric that is transparent to the excitation light ⁇ .
  • the prism 141 has an incident surface 151, a film formation surface (reflection surface) 152, an exit surface 153, a bottom surface 154, and a side surface 155.
  • the incident surface 151 allows the excitation light ⁇ emitted from the excitation light irradiation unit 132 to enter the prism 141.
  • the film formation surface 152 reflects the excitation light ⁇ incident on the inside of the prism 141.
  • a metal film 142 including a reaction field 143 is formed on the film formation surface 152.
  • the excitation light ⁇ reflected by the film formation surface 152 becomes reflected light ⁇ .
  • the emission surface 153 emits the reflected light ⁇ to the outside of the prism 141.
  • the bottom surface 154 is disposed to face the film formation surface 152.
  • the shape of the prism 141 is not particularly limited.
  • the shape of the prism 141 is a column having a trapezoidal bottom surface.
  • the surface corresponding to one base of the trapezoid is the film formation surface 152
  • the surface corresponding to the other base of the trapezoid is the bottom surface 154
  • the surface corresponding to one leg is the incident surface 151
  • the other The surface corresponding to the leg is the exit surface 153.
  • the upper and lower surfaces of the column body are side surfaces 155 and 155.
  • Examples of the material of the prism 141 include resin and glass.
  • the material of the prism 141 is preferably a resin having a refractive index in the range of 1.4 to 1.6 and low birefringence. Since the entrance surface 151 and the exit surface 153 are important surfaces for securing the function of the prism 141, they are manufactured so as to obtain desired optical characteristics.
  • the metal film 142 is disposed on the film formation surface 152 of the prism 141.
  • an interaction (surface plasmon resonance) occurs between the photon of the excitation light ⁇ incident on the film formation surface 143 under total reflection conditions and the free electrons in the metal film 142, and is locally on the surface of the metal film 142. In-situ light can be generated.
  • the material of the metal film 142 is not particularly limited as long as it is a metal that can cause surface plasmon resonance.
  • Examples of the material of the metal film 142 include gold, silver, copper, aluminum, and alloys thereof.
  • the metal film 142 is a gold thin film.
  • a method for forming the metal film 142 is not particularly limited. Examples of the method for forming the metal film 142 include sputtering, vapor deposition, and plating.
  • the thickness of the metal film 142 is not particularly limited, but is preferably in the range of 30 to 70 nm.
  • the reaction field 143 is disposed on the surface (front surface) where the prism 141 is not disposed among the two surfaces (front surface and back surface) of the metal film 142.
  • the reaction field 143 includes a primary antibody (capturing body) for capturing the substance to be detected, and captures the substance to be detected.
  • the substance to be detected captured by the primary antibody is fluorescently labeled with a secondary antibody labeled with a fluorescent substance.
  • the reaction field 143 excites the fluorescent material by the local field light generated by irradiating the metal film 142 with the excitation light ⁇ , and emits the fluorescence ⁇ .
  • the substrate 144 is disposed on the surface (surface) of the metal film 142 where the prism 141 is not disposed.
  • the base 144 has an upper surface 161, a side surface 162, and a lower surface 163.
  • the substrate 144 is a substantially plate-like transparent member that is disposed so as to cover the reaction field 143 and that is formed larger than the film formation surface 152 of the prism 141.
  • the planar view shape of the base 144 is a rectangle.
  • a channel groove 164 is formed on the surface (lower surface 163) of the base body 144 facing the metal film 142.
  • the base body 144 is bonded to the metal film 142 or the prism 141 by, for example, bonding with an adhesive, laser welding, ultrasonic welding, or pressure bonding using a clamp member.
  • the base body 144 is bonded to the metal film 142 to form the flow path 166 having the liquid storage portion 165 together with the metal film 142.
  • the base body 144 has a first through hole 167 formed at one end of the channel groove 164 and a second through hole 168 formed at the other end of the channel groove 164.
  • Each of the first through hole 167 and the second through hole 168 has a cylindrical shape.
  • the channel groove 164 becomes a channel 166 when the opening is closed by the metal film 142.
  • the first through hole 167 and the second through hole 168 serve as an inlet 169 and an outlet 170 to the channel 166, respectively, when the opening of the channel 166 is blocked by the film formation surface 152 of the prism 141.
  • a liquid feeding unit (not shown) can be connected to the injection port 169.
  • Specimen type is not particularly limited.
  • specimens include blood, serum, plasma, urine, nasal fluid, saliva, stool, body cavity fluid (spinal fluid, ascites, pleural effusion), and diluted solutions thereof.
  • substances to be detected contained in a sample include nucleic acids (single-stranded or double-stranded DNA, RNA, polynucleotides, oligonucleotides, PNA (peptide nucleic acids), nucleosides, nucleotides, or modified molecules thereof), Examples include proteins (polypeptides or oligopeptides), amino acids (including modified amino acids), carbohydrates (oligosaccharides, polysaccharides, or sugar chains), lipids, or modified molecules and complexes thereof.
  • the substance to be detected is a carcinoembryonic antigen such as AFP ( ⁇ -fetoprotein), a tumor marker, a signal transmitter, a hormone, and the like.
  • the material of the substrate 144 is required to have good moldability (transferability, releasability), high transparency, low autofluorescence with respect to ultraviolet rays and visible light, and high thermal conductivity. .
  • the material of the base 144 is preferably a transparent resin.
  • the resin used as the material of the substrate 144 include polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, nylon 6, nylon 66, polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride, polypropylene, poly Isoprene, polyethylene, polydimethylsiloxane and cyclic polyolefin are included.
  • the upper surface 161 preferably has high flatness. Further, since the lower surface 163 contacts the chip holder 131, it is preferable that the lower surface 163 has high flatness. Since the side surface 162 and the lower surface 163 are not irradiated with the excitation light ⁇ , they can be formed without considering optical characteristics.
  • the detection chip 110 as described above can be manufactured, for example, by the following method.
  • the detection chip 110 includes a step of forming the prism 141, a step of forming the metal film 142 on the film formation surface 152 of the prism 141, a step of forming the base 144, and the prism 141 and the base 144 on which the metal film 142 is formed.
  • Joining The process of creating the prism 141 and the base body 144 can be created by injection molding using the above-described resin from the viewpoint of manufacturing cost.
  • the entrance surface 151 and the exit surface 153 of the prism 141 and the upper surface 161 of the base body 144 are formed so as to obtain desired optical characteristics.
  • the lower surface 163 of the base body 144 is formed to have high flatness because it serves as a reference for positioning the height of the detection chip 110 with respect to the chip holder 131.
  • the pressure on the lower surface 163 of the base body 144 in the pressure-holding step of injection molding is set to be higher than the other surface of the base body 144.
  • the flatness of the lower surface 163 of the base body 144 tends to increase.
  • the pressure on the incident surface 151, the exit surface 153, and the upper surface 161 of the base 144 in the pressure holding process is set to be low. Thereby, since the anisotropy of the resin is reduced, it becomes easy to obtain a surface having desired optical characteristics.
  • the detection chip 110 is obtained by bonding the film formation surface 152 of the prism 141 and the lower surface 163 of the base body 144.
  • the excitation light ⁇ is incident on the prism 141 from the incident surface 151.
  • the excitation light ⁇ incident on the prism 141 is incident on the metal film 142 at a total reflection angle (an angle at which surface plasmon resonance occurs).
  • a total reflection angle an angle at which surface plasmon resonance occurs.
  • This localized field light excites a fluorescent substance that labels the substance to be detected present on the metal film 142, and emits fluorescence ⁇ .
  • the SPFS system 100 (SPFS device 120) detects the presence or amount of a substance to be detected by detecting the amount of fluorescent ⁇ emitted from the fluorescent substance.
  • the SPFS device 120 includes the chip holder 131, the excitation light irradiation unit 132, the light detection unit 133, and the control unit 134. Although not particularly illustrated, the SPFS device 120 may be covered with a transparent casing.
  • FIG. 4A to 4C are diagrams showing the configuration of the chip holder 131.
  • FIG. 4A is a plan view of the chip holder 131
  • FIG. 4B is a side view
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 4A.
  • the detection chip 110 is indicated by a broken line.
  • the chip holder 131 includes a chip holder main body 181, a heat source 182 and a temperature sensor 183.
  • the size of the chip holder 131 when viewed in plan is larger than the size of the detection chip 110 when viewed in plan.
  • the chip holder body 181 positions the detection chip 110 at a predetermined position.
  • the chip holder main body 181 includes a bottom plate 184 and a pair of side plates 185 and 185.
  • a heat source 182 is disposed on the bottom plate 184, and a temperature sensor 183 is incorporated in the bottom plate 184.
  • side plates 185 are arranged at both ends of the bottom plate 184 in the long side direction.
  • the chip holder 131 is preferably manufactured with high accuracy in order to accurately position the detection chip 110 at a predetermined position.
  • the material of the chip holder 131 is not particularly limited as long as the detection chip 110 can be accurately positioned.
  • the material of the chip holder 131 is aluminum from the viewpoint of ensuring processing accuracy and thermal conductivity.
  • At least a part of the distance between the opposed side plates 185 is substantially the same as the length of the base 144 of the detection chip 110 in the short side direction.
  • at least a part of the distance between the pair of side plates 185 and 185 facing each other is substantially the same as the length of the base 144 of the detection chip 110 in the long side direction.
  • at least a part of the distance between the side plates 185 facing each other is such that the detection chip 110 can be disposed within a predetermined positioning accuracy in the short side direction of the base 144 of the detection chip 110. It may be slightly longer than the length.
  • the base 144 of the detection chip 110 can be provided if the detection chip 110 can be disposed within a predetermined positioning accuracy. It may be slightly longer than the length in the long side direction.
  • a step portion 185 a that contacts the lower surface 163 of the base body 144 is disposed inside the side plate 185.
  • a space between the pair of side plates 185 and 185 functions as an optical path of the excitation light ⁇ . That is, the pair of side plates 185 and 185 are arranged so as to avoid the optical path of the excitation light ⁇ emitted from the excitation light irradiation unit 132. Thereby, the chip holder 131 does not hinder the function of the SPFS device 120.
  • the heat source 182 is connected to the control unit 134 and heats the liquid in the flow path 166 (particularly, the liquid on the upper side of the reaction field 143) via the prism 141.
  • the position of the heat source 182 is disposed at a position that faces the surface closest to the reaction field 143 of the prism 141 in a non-contact manner and does not interfere with the optical path of the excitation light ⁇ .
  • the “position facing the surface closest to the reaction field 143 of the prism 141 in a non-contact manner and not interfering with the optical path of the excitation light ⁇ ” is a position facing the bottom surface 154 of the prism 141.
  • the heat source 182 is disposed so as to face the bottom surface 154 of the prism 141 in a non-contact manner.
  • the distance between the bottom surface 154 of the prism 141 and the heat source 182 is preferably within 3.5 mm, and more preferably 0.5 mm or less. If the distance between the heat source 182 and the prism 141 (bottom surface 154) is within 3.5 mm, the heat generated from the heat source 182 behaves like heat conduction and is transmitted to the prism 141. On the other hand, when the distance between the heat source 182 and the prism 141 (bottom surface 154) exceeds 3.5 mm, the heat generated from the heat source 182 is transmitted to the prism 141 as heat radiation.
  • the heat source 182 may be disposed so as to face the incident surface 151 in a non-contact manner. Further, the heat source 182 may be disposed so as to face the emission surface 153 in a non-contact manner. In any case, the heat source 182 is disposed at a position that does not interfere with the optical path of the excitation light ⁇ .
  • the length of the heat source 182 in the long side direction of the detection chip 110 is preferably formed longer than the reaction field 143.
  • the length of the heat source 182 in the long side direction of the detection chip 110 is the same as the length of the flow path 166.
  • the type of the heat source 182 is not particularly limited, and includes an infrared heater such as a cartridge heater, a rubber heater, and a ceramic heater, a Peltier element, and the like.
  • the temperature of the heat source 182 is not particularly limited as long as the liquid in the reaction field in the liquid reservoir 165 can be maintained at a temperature of 34 to 40 ° C. In the present embodiment, the temperature of the heat source 182 is 40 to 50 ° C.
  • the temperature sensor 183 is built in the chip holder body 181 and measures the temperature of the liquid in the channel 166 heated by the heat source 182 by measuring the temperature in the vicinity of the chip holder body 181 where the heat source 182 is arranged. presume.
  • the type of the temperature sensor 183 is not particularly limited as long as the function described above can be exhibited.
  • the temperature sensor 183 is a thermistor thermometer.
  • the distance between the contact portion between the chip holder 131 and the detection chip 110 and the reaction field 143 is preferably longer than the distance between the heat source 182 and the reaction field 143.
  • the lower surface 163 of the base body 144 is brought into contact with the top surface of the side plate 185 of the chip holder main body 181, and the height direction of the detection chip 110 is positioned. Further, the side surface (reference surface) of the base body 144 is constrained (held) on the inner surface of the side plate 185 of the chip holder main body 181 to position the detection chip 110 in the planar direction.
  • the heat source 182 is disposed in a non-contact manner and opposed to the bottom surface 154 of the prism 141. When heated by the heat source 182 in this state, the inside of the channel 166 (the liquid stored in the channel 166) is rapidly heated via the prism 141.
  • the excitation light irradiation unit 132 irradiates the excitation light ⁇ toward the metal film 142 of the detection chip 110.
  • the excitation light ⁇ is totally reflected by the metal film 142 and becomes reflected light ⁇ .
  • the excitation light irradiation unit 132 has a light source.
  • the light source is rotatable around a predetermined point in the detection chip 110, and the incident angle of the excitation light ⁇ with respect to the metal film 142 can be changed.
  • the type of light source is not particularly limited. Examples of light sources include gas lasers, solid state lasers, semiconductor lasers, and light emitting diodes (LEDs).
  • the excitation light ⁇ is a gas laser light or solid laser light having a wavelength of 200 to 1000 nm, or a semiconductor laser light having a wavelength of 385 to 800 nm.
  • the light detection unit 133 detects fluorescence ⁇ emitted from the metal film 142.
  • the light detection unit 133 is disposed so as to face a surface of the metal film 142 of the detection chip 110 held by the chip holder that does not face the prism 141.
  • the light detection unit 133 includes a first lens 191, a filter 192, a second lens 193, and an optical sensor 194.
  • the first lens 191 and the second lens 193 constitute a conjugate optical system that is not easily affected by stray light. Light traveling between the first lens 191 and the second lens 193 becomes substantially parallel light. The first lens 191 and the second lens 193 cause the fluorescence ⁇ emitted from the metal film 142 to form an image on the light receiving surface of the optical sensor 194.
  • the filter 192 is disposed between the first lens 191 and the second lens 193.
  • the filter 192 contributes to improvement in the accuracy and sensitivity of fluorescence detection by the optical sensor 194.
  • the filter 192 is, for example, an optical filter or a cut filter.
  • the optical filter include a neutral density (ND) filter and a diaphragm lens.
  • the cut filter includes external light (illumination light outside the apparatus), transmission component of excitation light ⁇ , stray light (scattering component of excitation light ⁇ ), plasmon scattered light (originating from excitation light ⁇ , deposits on the surface of detection chip 110, etc. Noise components such as auto-fluorescence of each member).
  • Examples of the cut filter include an interference filter and a color filter.
  • the optical sensor 194 detects the fluorescence ⁇ emitted from the detection chip 110 and transmitted through the filter 192.
  • the optical sensor 194 is, for example, an ultrasensitive photomultiplier tube or a CCD image sensor capable of multipoint measurement.
  • the control unit 134 controls the chip holder 131, the excitation light irradiation unit 132, and the light detection unit 133 in an integrated manner.
  • the control unit 134 includes, for example, a known computer or microcomputer including an arithmetic device, a control device, a storage device, an input device, and an output device. Further, the control unit 134 may perform feedback control of the heat source 182 based on the detection result of the temperature sensor 183.
  • the SPFS system 100 positions the base 144 in the height direction by bringing the lower surface 163 of the base 144 formed with high precision into contact with the side plate 185 of the chip holder 131. Since the side surface 162 and the inner side surface of the chip holder 131 are constrained (held), positioning in the planar direction is performed, so that the detection chip 110 can be accurately positioned with respect to the chip holder 131. Further, since the heat source 182 is disposed so as to face and face the bottom surface 154 of the prism 141, the liquid in the channel 166 can be rapidly heated.
  • the SPFS system according to the second embodiment is different from the SPFS system 100 according to the first embodiment in that the configurations of the detection chip 210 and the chip holder 210 are different. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different portions are mainly described.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the detection chip 210 in the SPFS system according to the second embodiment.
  • 5A is a plan view of the detection chip 210
  • FIG. 5B is a bottom view
  • FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 5A.
  • the prism 141 includes a metal film 142, a reaction field 143, a base body 144, and a convex portion 256. Further, a convex portion 156 is disposed on the prism 141 (side surface 155).
  • the convex portion 256 serves as a positioning reference for the detection chip 210 with respect to the chip holder 131.
  • the shape of the convex part 256 will not be specifically limited if the above-mentioned function can be exhibited.
  • the shape of the convex portion 256 is a cube in which one surface is connected to the side surface 155 of the prism 141. Further, the position of the convex portion 256 on the side surface 155 is not particularly limited.
  • the convex portion 256 is arranged so that one surface is flush with the film formation surface 152.
  • the convex portion 256 is preferably molded by injection molding integrally with the prism 141.
  • the entrance surface 151, the exit surface 153, the side surface 155, and the convex portion 256 are set to have a higher pressure than the bottom surface 154.
  • each surface of the prism 141 except the bottom surface 154 and each surface of the convex portion 256 tend to have higher flatness than the bottom surface 154.
  • FIG. 6A to 6C are diagrams showing the configuration of the chip holder 231.
  • FIG. 6A is a plan view of the chip holder 231
  • FIG. 6B is a side view
  • FIG. 6C is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 6A.
  • the detection chip 210 is indicated by a broken line.
  • the chip holder 231 of the SPFS system includes a chip holder main body 281, a heat source 182, and a temperature sensor 183.
  • the chip holder 231 includes a bottom plate 184 and a pair of side plates 285. At least a part of the distance between the inner side surfaces of the pair of side plates 285 in the long side direction is substantially the same as the distance between the pair of side surfaces 155 of the prism 141. Note that at least a part of the distance between the inner side surfaces of the pair of side plates 285 in the long side direction is greater than the distance between the pair of side surfaces 155 of the prism 141 if the detection chip 110 can be disposed within a predetermined positioning accuracy range. It may be slightly longer.
  • a concave portion 285 a corresponding to the shape of the convex portion 285 is formed on the inner surface of the side plate 285.
  • the detection chip 210 When the detection chip 210 is installed in the chip holder 231, the lower surface 163 of the base body 144 is brought into contact with the top surface of the side plate 285 of the chip holder main body 281, and the height direction of the detection chip 210 is positioned. Further, the side surface 155 of the prism 141 is constrained (held) between the inner side surfaces of the pair of side plates 285, and the concave portion 285 a is brought into contact with the convex portion 256 to position the planar direction of the detection chip 210. At this time, the heat source 182 is disposed in a non-contact manner and opposed to the bottom surface 154 of the prism 141.
  • the SPFS system according to the present embodiment has the same effects as those of the first embodiment.
  • the chip holder may have a heat insulating means 286 that blocks or reduces the transfer of heat from the heat source.
  • 7A to 7D are cross-sectional views of chip holders 331, 431, 531 and 631 according to modifications of the first embodiment and the second embodiment.
  • 7A is a cross-sectional view of the chip holder 331 according to the first modification
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of the chip holder 431 according to the second modification
  • FIG. 7C is a cross-section of the chip holder 531 according to the third modification.
  • FIG. 7D is a cross-sectional view of a chip holder 631 according to Modification 4.
  • the type of the heat insulating means 286 is not particularly limited as long as the above-described functions can be exhibited.
  • Examples of the heat insulating means 286 include a convex structure 286 ′′ with a small contact area with the heat insulating material 286 ′ and the detection chips 110 and 210.
  • Examples of the heat insulating material include titanium, lead, ceramic, alumina, polyethylene, hard urethane, and Kapton heat insulating sheet. As shown in FIG. 7A, the heat insulating material 286 ′ may be disposed between the top surface of the side plate 185 of the chip holder 331 and the detection chip 110. Further, as shown in FIG.
  • the heat insulating material 286 ′ may be disposed between the bottom plate 184 and the side plate 185 of the chip holder 431. Furthermore, as shown in FIG. 7C, the top surface of the side plate 185 of the chip holder 531 may be a convex structure 286 ′′ such that the cross-sectional area in the planar direction becomes smaller as the detection chip 110 is approached.
  • the heat source 182 may be disposed on the lower surface of the bottom plate 184 of the chip holder 631, as shown in FIG. 7D.
  • the distance between the bottom plate 184 of the chip holder 631 and the bottom surface 154 of the prism 141 is preferably within 3.5 mm, and preferably within 0.5 mm.
  • the heat insulating material 286 ′ may be disposed between the heat source 182 and the chip holder 631.
  • the detection chips 110 and 210 are positioned with respect to the chip holders 131 and 231 by positioning the height direction on the lower surface 163 of the base body 144 and positioning the first direction in the plane direction on the side surface 155 in the short side direction of the prism 141.
  • the second direction orthogonal to the first direction in the planar direction may be positioned on the side surface (reference surface) of the convex portion 256 perpendicular to the side surface 155.
  • the height direction is positioned by the lower surface 163 of the base body 144
  • the first direction in the plane direction is positioned by the side surface 155 in the long side direction of the prism 141
  • the side surface (reference surface) of the convex portion 256 perpendicular to the side surface 155.
  • the second direction orthogonal to the first direction in the plane direction may be positioned.
  • the entrance surface 151 and the exit surface 153 can also be used as positioning reference surfaces.
  • the detection chips 110 and 210 can be positioned in the height direction by bringing the chip holders 131 and 231 into contact with both the entrance surface 151 and the exit surface 153.
  • the SPFS system may have a second heat source that heats the liquid in the flow path 116 from above the detection chip 110.
  • the second heat source is disposed in the vicinity of the reaction field 143 and at a position away from the contact portion between the lower surface 163 of the substrate 144 and the chip holder 131.
  • the SPFS system having the second heat source can heat the liquid in the flow path 166 more rapidly, and the flow path is compared with the SPFS system (SPFS apparatus) according to the first and second embodiments. The heat retaining effect of the liquid stored in 166 can be improved.
  • the detection chip 110 may have a reagent storage unit for storing each liquid (specimen or reagent).
  • the SPFS system may have a third heat source that heats the reagent storage unit.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure of the SPFS system 100 (SPFS device 120).
  • the detection chip 110 is installed in the chip holder 131 of the SPFS system 100 (SPFS device 120) (S100). At this time, the detection chip 110 is accurately positioned with respect to the chip holder 131 because the lower surface 163 contacts the side plate of the chip holder 131 and the side surface 162 of the base body 144 contacts the inner surface of the chip holder 131. . Further, the heat source 182 is disposed so as to face the bottom surface 154 of the prism 141 in a non-contact manner.
  • control unit 134 operates the heat source 182 to heat the flow path 166 (S110). Thereby, the temperature in the flow path 166 is heated to substantially the same temperature as the liquid in the reaction field.
  • the temperature of the liquid in the reaction field is 37 ° C., which is also the optimum temperature for the primary reaction and the secondary reaction.
  • the control unit 134 may perform feedback control of the heat source 182 based on the detection result of the temperature sensor 183.
  • a specimen that may contain a substance to be detected is sent to the flow path 166 (S120).
  • the pump in order to ensure that the target substance (primary antibody) is captured (antigen-antibody reaction) by the capturing body (primary antibody) fixed to the reaction field 143, the pump is driven to cause the specimen to flow in the flow channel 166. Make a round trip.
  • the sample sent to the flow path 166 liquid storage part 165 is heated to the analysis temperature immediately after the liquid supply. And the to-be-detected substance contained in the specimen is surely captured by the capturing body (primary antibody).
  • the specimen in the channel 166 is removed, and the inside of the channel 166 is washed with a cleaning liquid.
  • a reagent containing a secondary antibody labeled with a fluorescent substance is sent to the channel 166 by a pump (S130). Also in this case, the reagent sent to the flow path 166 is heated to the analysis temperature immediately after feeding.
  • the secondary antibody labeled with the fluorescent substance contained in the reagent surely binds to the substance to be detected.
  • the sample and the reagent may be mixed in advance, and the liquid may be sent to the flow path in a state where the target substance and the secondary antibody are bound in advance. Thereby, the substance to be detected is labeled with the fluorescent substance. Thereafter, the reagent (labeling solution) in the channel 166 is removed, and the inside of the channel 166 is washed with a washing solution.
  • the excitation light ⁇ is irradiated from the light source to the detection chip 110 so that the excitation light ⁇ is incident on the metal film 142 at a specific incident angle (see FIG. 2). Then, a fluorescent ⁇ signal in which the fluorescent substance that labels the substance to be detected captured on the reaction field 143 is efficiently excited is detected by the local field light (S140).
  • the presence or amount of the analyte to be detected in the specimen can be detected.
  • the detection operation of the SPFS system (SPFS device) (the detection method according to Embodiment 2 of the present invention) will be described.
  • the detection operation of the SPFS system (SPFS device) (the detection method according to the second embodiment of the present invention) is performed only by installing the detection chip 210 in the chip holder of the SPFS device (S100) according to the first embodiment (S100). 100 (SPFS device 120) is different from the detection operation.
  • the detection chip 210 is positioned in the height direction of the detection chip 210 with respect to the chip holder 231 when the lower surface 163 contacts the side plate of the chip holder 231.
  • the side surface of the prism 141 comes into contact with the inner side surface of the chip holder main body 281 and the convex portion 256 comes into contact with the concave portion 185 a, whereby the planar direction of the detection chip 210 is positioned with respect to the chip holder 231.
  • a heat source 182 is disposed so as to face the bottom surface 154 of the prism 141.
  • the SPFS system (SPFS device) has been described.
  • the detection device according to the present invention is not limited to the SPFS system (SPFS device).
  • the detection device according to the present invention may be an SPR system (SPR device).
  • the SPR system (SPR device) includes a light detection unit that detects excitation light reflected from the metal thin film and emitted from the emission surface.
  • the detection device, detection method, and detection system using surface plasmon resonance according to the present invention can measure a substance to be detected with high reliability, and thus are useful for clinical examinations, for example.

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Abstract

検出装置は、入射面、出射面および成膜面を有するプリズムと、成膜面上に形成された金属膜と、金属膜上の反応場に配置された捕捉体と、金属膜と共に液体を貯留する液体貯留部を形成する基体と、を有する検出チップの位置決めを行うためのチップホルダーと、チップホルダーに保持された検出チップの入射面を介して反応場に向かって励起光を照射する励起光照射部と、チップホルダーに保持された検出チップのプリズムにおける反応場に一番近い面と非接触で対向して、かつ励起光の光路に干渉しない位置に配置された熱源と、を有する。チップホルダーは、基体の裏面またはプリズムに配置された凸部の少なくとも一方にのみで接触して、検出チップを位置決めする。

Description

検出装置、検出方法および検出システム
　本発明は、表面プラズモン共鳴を利用して、検体に含まれる被検出物質の存在またはその量を検出するための検出装置、検出方法および検出システムに関する。
　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分析装置および分析方法が求められている。
　被検出物質を高感度に検出できる方法として、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（Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）：以下「ＳＰＦＳ」と略記する）法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１には、ＳＰＦＳ法を利用する検出装置および検出方法が開示されている。これらの検出装置および検出方法では、誘電体からなり、入射面、出射面、底面および成膜面を含むプリズムと、成膜面上に形成された金属膜と、金属膜上に固定された捕捉体（例えば抗体）と、金属膜上の捕捉体が配置された面と同じ面に配置され、金属膜と共に液体を貯留する液体貯留部を形成する基体とを有する検出チップを使用する。
　金属膜上（液体貯留部）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（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、プリズムを介して表面プラズモン共鳴が生じる角度で励起光を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。この検出装置および検出方法では、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。
国際公開第２０１５／０６４７５７号
　特許文献１に記載されているような抗体を用いた１次反応および２次反応は、室温より高い３７℃前後で最も促進される。そこで、特許文献１に記載の検出装置は、１次反応および２次反応を適切に行うために、液体貯留部内の液体の温度を所定の温度に加熱するための加熱部を有している。加熱部は、熱源およびヒートブロックを有する。また、ヒートブロックは、励起光が入射面に適切に照射されるように、検出チップを所定の位置に位置決めする。
　図１Ａ～Ｃは、特許文献１に記載の検出チップ１０とヒートブロック２０との位置関係を示す図である。図１Ａ～Ｃの例では、いずれも検出チップ１０およびヒートブロック２０は、接触状態または非接触状態で配置されている。
　図１Ａに示される例では、ヒートブロック２０は、基体１５の裏面１６を支持することで、検出チップ１０を位置決めしている。しかしながら、ヒートブロック２０は、基体１５を介して液体貯留部内の液体を加熱しているため、加熱に時間を要する。
　また、図１Ｂに示される例では、ヒートブロック２０は、基体１５の裏面１６と、プリズム１１の入射面１２、底面１３および出射面１４とを支持することで、検出チップ１０を位置決めしている。しかしながら、ヒートブロック２０が基体１５の裏面１６と、プリズム１１の入射面１２と、底面１３と、出射面１４とに近接または接触している。図１Ｂに示される例では、検出チップ１０は、加熱によってプリズム１１が変形してしまうことにより位置がずれてしまうことがある。また、検出チップ１０およびヒートブロック２０のそれぞれに製造誤差が生じるため、位置決めが困難な場合があった。また、外乱により検出チップ１０およびヒートブロック２０の位置関係を制御することが困難な場合があった。
　さらに、図１Ｃに示される例では、ヒートブロック２０は、プリズム１１の底面１３のみを支持しているため、検出チップ１０を精度よく位置決めすることができない。
　このように、特許文献１に記載の検出装置では、検出チップの位置決めと、流路内における液体の急速加熱を両立することは困難な場合があった。
　そこで、本発明の目的は、検出チップの位置決めおよび流路内の液体を適切に加熱できる検出装置、検出方法および検出システム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、表面プラズモン共鳴を利用して、検体に含まれる被検出物質の存在またはその量を検出するための検出装置であって、入射面、出射面および成膜面を有するプリズムと、前記成膜面上に形成された金属膜と、前記金属膜上の少なくとも一部である反応場に配置された捕捉体と、前記金属膜または前記成膜面と共に液体を貯留する液体貯留部を形成する基体と、を有する検出チップの位置決めを行うためのチップホルダーと、前記チップホルダーに保持された前記検出チップの前記入射面を介して、前記反応場に対応した前記金属膜の裏面に向かって励起光を照射する励起光照射部と、前記チップホルダーに保持された前記検出チップの前記プリズムにおける前記反応場に一番近い面と非接触で対向するように、かつ前記励起光の光路に干渉しない位置に配置された熱源と、前記反応場において前記捕捉体に捕捉され、前記励起光によって励起された蛍光物質から生じた蛍光を検出するか、または、前記金属薄膜で反射され、前記出射面から出射された励起光の反射光を検出する光検出部と、を有し、前記チップホルダーは、前記基体の下面および前記プリズム上に配置された基準面の少なくとも一方に接触するか、または前記下面および前記基準面の少なくとも一方を拘束して、前記検出チップを位置決めする。
　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方法は、表面プラズモン共鳴を利用して、検体に含まれる被検出物質の存在またはその量を検出するための検出方法であって、入射面、出射面および成膜面を有するプリズムと、前記成膜面上に形成された金属膜と、前記金属膜上の少なくとも一部である反応場に配置された捕捉体と、前記金属膜または前記成膜面と共に液体を貯留する液体貯留部を形成する基体とを有し、前記基体の下面または前記プリズムに基準面が形成された検出チップを準備する工程と、前記下面および前記基準面の少なくとも一方と、前記検出チップを位置決めするためのチップホルダーとを接触させるか、または前記下面および前記基準面の少なくとも一方と、前記チップホルダーとを拘束させて、前記検出チップを前記チップホルダーに位置決めする工程と、前記チップホルダーに位置決めされた前記検出チップの前記プリズムにおける前記反応場に一番近い面と非接触で対向し、かつ前記入射面を介して前記反応場に対応する前記金属膜の裏面に向かって照射される励起光の光路に干渉しない位置に配置された熱源で前記液体貯留部内の液体を加熱する工程と、前記入射面を介して前記反応場に対応する前記金属膜の裏面に向かって励起光を照射する工程と、前記反応場において前記捕捉体に捕捉され、前記励起光によって励起された蛍光物質から生じた蛍光を検出するか、または、前記金属薄膜で反射され、前記出射面から出射された励起光の反射光を検出する工程と、を有する。
　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システムは、表面プラズモン共鳴を利用して、検体に含まれる被検出物質の存在またはその量を検出するための検出システムであって、入射面、出射面および成膜面を有するプリズムと、前記成膜面上に形成された金属膜と、前記金属膜上の少なくとも一部である反応場に配置された捕捉体と、前記金属膜または前記成膜面と共に液体を貯留する液体貯留部を形成する基体とを有し、前記基体の下面および前記プリズム上に基準面が形成された検出チップと、前記下面および前記基準面の少なくとも一方に接触するか、または前記下面および前記基準面を拘束して、前記検出チップを位置決めするためのチップホルダーと、前記入射面を介して前記反応場に向かって励起光を照射する励起光照射部と、前記チップホルダーに保持された前記検出チップの前記プリズムにおける前記反応場に一番近い面と非接触で対向し、かつ前記励起光の光路に干渉しない位置に配置された熱源と、前記反応場において前記捕捉体に捕捉され、前記励起光によって励起された蛍光物質から生じた蛍光を検出するか、または、前記金属薄膜で反射され、前記出射面から出射された励起光の反射光を検出する光検出部と、を有する。
図１Ａ～Ｃは、特許文献１に記載の検出チップとヒートブロックとの位置関係を示す図である。 図２は、実施の形態１に係るＳＰＦＳシステムの模式図である。 図３Ａ～Ｃは、実施の形態１のＳＰＦＳシステムにおける検出チップの構成を示す図である。 図４Ａ～Ｃは、チップホルダーの構成を示す図である。 図５Ａ～Ｃは、実施の形態２のＳＰＦＳシステムにおける検出チップの構成を示す図である。 図６Ａ～Ｃは、実施の形態２のＳＰＦＳシステムにおけるチップホルダーの構成を示す図である。 図７Ａ～Ｄは、変形例に係るチップホルダーの断面図である。 図８は、実施の形態１に係るＳＰＦＳシステムの動作手順を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　（実施の形態１）
　実施の形態１では、本発明に係る検出システムであるＳＰＦＳシステムの一実施の形態について説明する。
　まず、ＳＰＦＳシステムの概要について説明する。ＳＰＦＳシステムは、誘電体からなるプリズム上の金属膜に対して励起光を表面プラズモン共鳴が生じる角度で入射することで、金属膜表面上に局在場光（一般に「エバネッセント光」または「近接場光」とも呼ばれる）を発生させる。ＳＰＦＳシステムは、この局在場光により金属膜上の反応場に配置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の光量を検出することで、被検出物質の存在または量を検出する。
　図２は、実施の形態１に係るＳＰＦＳシステム１００の構成を示す模式図である。図２に示されるように、ＳＰＦＳシステム１００は、検出チップ１１０およびＳＰＦＳ装置１２０を有する。また、ＳＰＦＳ装置１２０は、チップホルダー１３１、励起光照射部１３２、光検出部１３３および制御部１３４を有する。ＳＰＦＳ装置１２０は、被検出物質の検出では、チップホルダー１３１に検出チップ１１０を装着した状態で使用される。そこで、検出チップ１１０について先に説明し、その後にＳＰＦＳ装置１２０の各構成要素について説明する。
　図３は、実施の形態１に係るＳＰＦＳシステム１００における検出チップ１１０の構成を示す図である。図３Ａは、検出チップ１１０の平面図であり、図３Ｂは、底面図であり、図３Ｃは、図３Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。
　図２および図３Ａ～Ｃに示されるように、検出チップ１１０は、プリズム１４１、金属膜１４２、反応場１４３および基体１４４を有する。通常、検出チップ１１０は、検出ごとに交換される。検出チップ１１０の大きさは、特に限定されず、各辺の長さが数ｍｍ～数ｃｍ程度であることが好ましい。
　プリズム１４１は、励起光αに対して透明な誘電体からなる。プリズム１４１は、入射面１５１、成膜面（反射面）１５２、出射面１５３、底面１５４および側面１５５を有する。入射面１５１は、励起光照射部１３２から出射された励起光αをプリズム１４１の内部に入射させる。成膜面１５２は、プリズム１４１の内部に入射した励起光αを反射させる。成膜面１５２上には、反応場１４３を含む金属膜１４２が形成されている。成膜面１５２で反射した励起光αは、反射光βとなる。出射面１５３は、反射光βをプリズム１４１の外部に出射させる。底面１５４は、成膜面１５２と対向して配置されている。
　プリズム１４１の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、プリズム１４１の形状は、台形を底面とする柱体である。この場合、台形の一方の底辺に対応する面が成膜面１５２であり、台形の他方の底辺に対応する面が底面１５４であり、一方の脚に対応する面が入射面１５１であり、他方の脚に対応する面が出射面１５３である。また、柱体の上面および下面が側面１５５、１５５である。
　プリズム１４１の材料の例には、樹脂およびガラスが含まれる。プリズム１４１の材料は、屈折率が１.４～１.６の範囲内であり、かつ複屈折が小さい樹脂であることが好ましい。入射面１５１および出射面１５３は、プリズム１４１の機能を確保するために重要な面であるため、所望の光学特性を得られるように製造される。
　金属膜１４２は、プリズム１４１の成膜面１５２上に配置されている。これにより、成膜面１４３に全反射条件で入射した励起光αの光子と、金属膜１４２中の自由電子との間で相互作用（表面プラズモン共鳴）が生じ、金属膜１４２の表面上に局在場光を生じさせることができる。
　金属膜１４２の材料は、表面プラズモン共鳴を生じさせうる金属であれば特に限定されない。金属膜１４２の材料の例には、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１４２は、金薄膜である。金属膜１４２の形成方法は、特に限定されない。金属膜１４２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１４２の厚みは、特に限定されないが、３０～７０ｎｍの範囲内が好ましい。
　反応場１４３は、金属膜１４２の２つの面（表面および裏面）のうち、プリズム１４１が配置されていない面（表面）上に配置されている。反応場１４３は、被検出物質を捕捉するための１次抗体（捕捉体）を含み、被検出物質を捕捉する。１次抗体に捕捉された被検出物質は、蛍光物質で標識された２次抗体により蛍光標識される。このような状況において、反応場１４３は、金属膜１４２に励起光αが照射されることにより生じる局在場光により蛍光物質を励起して、蛍光γを放出させる。
　基体１４４は、金属膜１４２のプリズム１４１が配置されていない面（表面）上に配置されている。基体１４４は、上面１６１、側面１６２および下面１６３を有する。本実施の形態では、基体１４４は、反応場１４３を覆うように配置され、かつプリズム１４１の成膜面１５２より大きく形成された略板状の透明部材である。また、本実施の形態では、基体１４４の平面視形状は、矩形である。基体１４４の金属膜１４２に対向する面（下面１６３）には、流路溝１６４が形成されている。基体１４４は、例えば、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１４２またはプリズム１４１に接合される。本実施の形態では、基体１４４は、金属膜１４２に接合されることにより、金属膜１４２と共に液体貯留部１６５を有する流路１６６を形成する。
　基体１４４は、流路溝１６４に加えて、流路溝１６４の一端に形成された第１貫通孔１６７と、流路溝１６４の他端に形成された第２貫通孔１６８とを有する。第１貫通孔１６７および第２貫通孔１６８は、それぞれ円柱形状である。流路溝１６４は、開口部が金属膜１４２により閉塞されることで流路１６６となる。また、第１貫通孔１６７および第２貫通孔１６８は、流路１６６の開口部がプリズム１４１の成膜面１５２により閉塞されることでそれぞれ流路１６６への注入口１６９および取出口１７０となる。注入口１６９には、送液部（図示省略）を接続することができる。
　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、便、体腔液（髄液、腹水、胸水）、これらの希釈液などが含まれる。また、検体に含まれる被検出物質の例には、核酸（一本鎖もしくは二本鎖のＤＮＡ、ＲＮＡ、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ＰＮＡ（ペプチド核酸）、ヌクレオシド、ヌクレオチドまたはそれらの修飾分子）、タンパク質（ポリペプチドまたはオリゴペプチド）、アミノ酸（修飾アミノ酸を含む）、糖質（オリゴ糖、多糖類または糖鎖）、脂質、またはこれらの修飾分子、複合体などが含まれる。被検出物質は、具体的には、ＡＦＰ（αフェトプロテイン）などのがん胎児性抗原や、腫瘍マーカー、シグナル伝達物質、ホルモンなどである。
　基体１４４の材料には、成形性（転写性、離型性）が良いこと、透明性が高いこと、紫外線および可視光に対する自家蛍光性が低いこと、熱伝導性が高いことなどが要求される。このため、基体１４４の材料は、透明樹脂が好ましい。基体１４４の材料として使用される樹脂の例には、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサンおよび環状ポリオレフィンが含まれる。高屈折率の観点からは、ポリカーボネートが好ましい。基体１４４は、反応場１４３で生じた蛍光γを光検出部１３３に向かって透過させため、その上面１６１は、高い平坦度を有することが好ましい。また、下面１６３は、チップホルダー１３１と接触するため、高い平坦度を有することが好ましい。側面１６２および下面１６３には、励起光αが照射されないため、光学特性を考慮することなく形成できる。
　（検出チップの製造方法）
　前述したような検出チップ１１０は、例えば以下の方法で製造されうる。検出チップ１１０は、プリズム１４１を作成する工程と、プリズム１４１の成膜面１５２に金属膜１４２を形成する工程と、基体１４４を作成する工程と、金属膜１４２を形成したプリズム１４１および基体１４４を接合する工程とを有する。プリズム１４１および基体１４４を作成する工程は、製造コストの観点から、前述した樹脂を用いた射出成形により作成されうる。前述したように、プリズム１４１の入射面１５１および出射面１５３と、基体１４４の上面１６１とは、所望の光学特性が得られるように形成される。また、基体１４４の下面１６３は、チップホルダー１３１に対する検出チップ１１０の高さの位置決めの基準となるため、高い平坦度を有するように形成される。例えば、射出成形の保圧工程における基体１４４の下面１６３に対する圧力は、基体１４４の他の面より高くなるように設定される。これにより、基体１４４の下面１６３における平坦度は、高くなる傾向がある。また、保圧工程におけるプリズム１４１の入射面１５１、出射面１５３および基体１４４の上面１６１に対する圧力は、低くなるように設定される。これにより、樹脂の異方性が少なくなるため、所望の光学特性を有する面を得やすくなる。最後に、プリズム１４１の成膜面１５２と基体１４４の下面１６３とを接合することで、検出チップ１１０を得る。
　図２に示されるように、励起光αは、入射面１５１からプリズム１４１内に入射する。プリズム１４１内に入射した励起光αは、金属膜１４２に全反射角度（表面プラズモン共鳴が生じる角度）で入射する。このように金属膜１４２に対して励起光αを表面プラズモン共鳴が生じる角度で照射することで、金属膜１４２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１４２上に存在する被検出物質を標識する蛍光物質が励起され、蛍光γが出射される。ＳＰＦＳシステム１００（ＳＰＦＳ装置１２０）は、蛍光物質から放出された蛍光γの光量を検出することで、被検出物質の存在または量を検出する。
　次に、ＳＰＦＳ装置１２０の各構成要素について説明する。前述のとおり、ＳＰＦＳ装置１２０は、チップホルダー１３１、励起光照射部１３２、光検出部１３３および制御部１３４を有する。なお、特に図示しないが、ＳＰＦＳ装置１２０は、透明な筐体に覆われていてもよい。
　図４Ａ～Ｃは、チップホルダー１３１の構成を示す図である。図４Ａは、チップホルダー１３１の平面であり、図４Ｂは、側面図であり、図４Ｃは、図４Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。なお、図４Ｃでは、検出チップ１１０を破線で示している。
　図４Ａ～Ｃに示されるように、チップホルダー１３１は、チップホルダー本体１８１、熱源１８２および温度センサー１８３を有する。チップホルダー１３１を平面視したときの大きさは、検出チップ１１０を平面視したときの大きさより大きい。チップホルダー本体１８１は、検出チップ１１０を所定の位置に位置決めする。チップホルダー本体１８１は、底板１８４と、一対の側板１８５、１８５とを有する。本実施の形態では、底板１８４上には熱源１８２が配置されており、底板１８４には温度センサー１８３が内蔵されている。また、底板１８４の長辺方向の両端部には、それぞれ側板１８５が配置されている。
　前述したように、チップホルダー１３１は、検出チップ１１０を所定の位置に精度よく位置決めするため、精度よく製造されていることが好ましい。チップホルダー１３１の材料は、検出チップ１１０を精度よく位置決めすることができれば特に限定されない。本実施の形態では、チップホルダー１３１の材料は、加工精度の確保および熱伝導性の観点から、アルミニウムである。
　チップホルダー１３１の短辺方向において、対向した側板１８５間の少なくとも一部の間隔は、検出チップ１１０の基体１４４の短辺方向の長さと略同じ長さである。また、チップホルダー１３１の長辺方向において、対向した一対の側板１８５、１８５間の少なくとも一部の間隔は、検出チップ１１０の基体１４４の長辺方向の長さと略同じ長さである。なお、チップホルダー１３１の短辺方向において、対向した側板１８５間の少なくとも一部の間隔は、検出チップ１１０を所定の位置決め精度の範囲内に配置できれば、検出チップ１１０の基体１４４の短辺方向の長さよりわずかに長くてもよい。また、チップホルダー１３１の長辺方向において、対向した一対の側板１８５、１８５間の少なくとも一部の間隔とは、検出チップ１１０を所定の位置決め精度の範囲内に配置できれば、検出チップ１１０の基体１４４の長辺方向の長さより僅かに長くてもよい。さらに、側板１８５の内側には、基体１４４の下面１６３に接触する段部１８５ａが配置されている。一対の側板１８５、１８５の間の空間は、励起光αの光路として機能する。すなわち、一対の側板１８５、１８５は、励起光照射部１３２から出射される励起光αの光路を避けて配置されている。これにより、チップホルダー１３１は、ＳＰＦＳ装置１２０の機能を阻害することがない。
　熱源１８２は、制御部１３４と接続されており、プリズム１４１を介して流路１６６内の液体（特に、反応場１４３の上側の液体）を加熱する。熱源１８２の位置は、プリズム１４１における反応場１４３に一番近い面と非接触で対向し、かつ励起光αの光路に干渉しない位置に配置されている。本実施の形態では、「プリズム１４１における反応場１４３に一番近い面と非接触で対向し、かつ励起光αの光路に干渉しない位置」は、プリズム１４１の底面１５４に対向する位置である。すなわち、本実施の形態では、熱源１８２は、プリズム１４１の底面１５４と非接触、かつ対向して配置されている。また、プリズム１４１の底面１５４と熱源１８２との距離は、３．５ｍｍ以内であることが好ましく、０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。熱源１８２とプリズム１４１（底面１５４）との距離が３．５ｍｍ以内であれば、熱源１８２から発生した熱は、熱伝導のように振る舞いプリズム１４１に伝わる。一方、熱源１８２とプリズム１４１（底面１５４）との距離が３．５ｍｍ超の場合、熱源１８２から発生した熱は、熱放射としてプリズム１４１に伝わる。このように、熱源１８２とプリズム１４１（底面１５４）との距離が３．５ｍｍ以内であれば、非接触であるにも関わらず、熱源１８２から発生した熱は、熱伝導と同様にプリズム１４１に伝わるため、効率よく流路１６６内の液体を加熱することができる。また、熱源１８２は、入射面１５１と非接触で対向するように配置されていてもよい。また、熱源１８２は、出射面１５３と非接触で対向するように配置されていてもよい。なお、いずれの場合も、熱源１８２は、励起光αの光路に干渉しない位置に配置される。
　また、検出チップ１１０の長辺方向における熱源１８２の長さは、反応場１４３より長く形成されていることが好ましい。本実施の形態では、検出チップ１１０の長辺方向における熱源１８２の長さは、流路１６６の長さと同じである。
　熱源１８２の種類は、特に限定されず、カートリッジヒーター、ラバーヒーター、セラミックヒーターなどの赤外線ヒーター、ペルチェ素子などが含まれる。熱源１８２の温度は、液体貯留部１６５内の反応場の液体を３４～４０℃の温度に保持することができれば、特に限定されない。本実施の形態では、熱源１８２の温度は、４０～５０℃である。
　温度センサー１８３は、チップホルダー本体１８１に内蔵されており、熱源１８２が配置されたチップホルダー本体１８１の近傍の温度を測定することで、熱源１８２により加熱される流路１６６内の液体の温度を推定する。温度センサー１８３の種類は、前述の機能を発揮できれば特に限定されない。本実施の形態では、温度センサー１８３は、サーミスタ温度計である。
　また、検出チップ１１０がチップホルダー１３１に保持された状態において、チップホルダー１３１および検出チップ１１０の接触部と反応場１４３の距離とは、熱源１８２と反応場１４３との距離より長いことが好ましい。これにより、熱源１８２からチップホルダー本体１８１を伝達した熱が基体１４４を介して流路１６６内の液体を所望の温度に制御できなくするのを防止できる。
　チップホルダー１３１に検出チップを設置するときには、チップホルダー本体１８１の側板１８５の頂面に基体１４４の下面１６３を接触させて、検出チップ１１０の高さ方向を位置決めする。また、チップホルダー本体１８１の側板１８５の内側面に基体１４４の側面（基準面）を拘束（保持）させて、検出チップ１１０の平面方向を位置決めする。このとき、プリズム１４１の底面１５４に非接触で、かつ対向して熱源１８２が配置される。この状態で熱源１８２により加熱すると、プリズム１４１を介して流路１６６内（流路１６６内に貯留された液体）が急速に加熱される。
　励起光照射部１３２は、励起光αを検出チップ１１０の金属膜１４２に向かって照射する。励起光αは、金属膜１４２で全反射されて反射光βとなる。励起光照射部１３２は、光源を有する。光源は、検出チップ１１０内の所定の点を中心に回動可能であり、金属膜１４２に対する励起光αの入射角を変えることができる。光源の種類は、特に限定されない。光源の例には、ガスレーザー、固体レーザー、半導体レーザーおよび発光ダイオード（ＬＥＤ）が含まれる。たとえば、励起光αは、波長２００～１０００ｎｍのガスレーザー光または固体レーザー光、あるいは波長３８５～８００ｎｍの半導体レーザー光である。
　光検出部１３３は、金属膜１４２上から放出される蛍光γを検出する。光検出部１３３は、チップホルダーに保持された検出チップ１１０の金属膜１４２のプリズム１４１と対向しない面に対向するように配置されている。光検出部１３３は、第１レンズ１９１、フィルター１９２、第２レンズ１９３および光センサー１９４を有する。
　第１レンズ１９１および第２レンズ１９３は、迷光の影響を受けにくい共役光学系を構成する。第１レンズ１９１と第２レンズ１９３との間を進行する光は、略平行光となる。第１レンズ１９１および第２レンズ１９３は、金属膜１４２上から出射される蛍光γを光センサー１９４の受光面上に結像させる。
　フィルター１９２は、第１レンズ１９１および第２レンズ１９３の間に配置されている。フィルター１９２は、光センサー１９４による蛍光検出の精度および感度の向上に寄与する。フィルター１９２は、例えば、光学フィルターやカットフィルターなどである。光学フィルターの例には、減光（ＮＤ）フィルターやダイアフラムレンズなどが含まれる。カットフィルターは、外光（装置外の照明光）や励起光αの透過成分、迷光（励起光αの散乱成分）、プラズモン散乱光（励起光αを起源とし、検出チップ１１０表面の付着物などの影響で発生する散乱光）、各部材の自家蛍光などのノイズ成分を除去する。カットフィルターの例には、干渉フィルターや色フィルターなどが含まれる。
　光センサー１９４は、検出チップ１１０から放出され、フィルター１９２を透過した蛍光γを検出する。光センサー１９４は、例えば、超高感度の光電子増倍管や、多点計測が可能なＣＣＤイメージセンサなどである。
　制御部１３４は、チップホルダー１３１、励起光照射部１３２および光検出部１３３を統括的に制御する。制御部１３４は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどを有する。また、制御部１３４は、温度センサー１８３の検出結果に基づいて、熱源１８２をフィードバック制御してもよい。
　（効果）
　以上のように、本実施の形態に係るＳＰＦＳシステム１００は、精度よく成形されている基体１４４の下面１６３とチップホルダー１３１の側板１８５とを接触させることにより、高さ方向を位置決めし、基体１４４の側面１６２とチップホルダー１３１の内側面とを拘束（保持）させることにより平面方向の位置決めを行っているため、チップホルダー１３１に対して精度よく検出チップ１１０を位置決めできる。また、プリズム１４１の底面１５４に非接触で、かつ対向して熱源１８２を配置しているため、流路１６６内の液体を急速に加熱することができる。
　（実施の形態２）
　実施の形態２に係るＳＰＦＳシステムは、検出チップ２１０およびチップホルダー２１０の構成が異なる点において、実施の形態１に係るＳＰＦＳシステム１００と異なる。そこで、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
　図５は、実施の形態２のＳＰＦＳシステムにおける検出チップ２１０の構成を示す図である。図５Ａは、検出チップ２１０の平面図であり、図５Ｂは、底面図であり、図５Ｃは、図５Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。
　実施の形態２に係るＳＰＦＳシステムの検出チップ２１０は、プリズム１４１は、金属膜１４２、反応場１４３、基体１４４および凸部２５６を有する。また、プリズム１４１上（側面１５５）には、それぞれ凸部１５６が配置されている。凸部２５６は、チップホルダー１３１に対する検出チップ２１０の位置決め基準となる。凸部２５６の形状は、前述の機能を発揮できれば特に限定されない。本実施の形態では、凸部２５６の形状は、プリズム１４１の側面１５５に１の面が接続された立方体である。また、側面１５５における凸部２５６の位置は、特に限定されない。本実施の形態では、凸部２５６は、１つの面が成膜面１５２と同一平面となるように配置されている。
　凸部２５６は、プリズム１４１と一体として射出成形によって成形されることが好ましい。本実施の形態において、射出成形における保圧工程では、底面１５４と比較して、入射面１５１、出射面１５３、側面１５５および凸部２５６に対して高圧となるように設定する。これにより、底面１５４を除くプリズム１４１の各面と、凸部２５６の各面は、底面１５４と比較して平坦度が高くなる傾向がある。
　図６Ａ～Ｃは、チップホルダー２３１の構成を示す図である。図６Ａは、チップホルダー２３１の平面図であり、図６Ｂは、側面図であり、図６Ｃは、図６Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。図６Ｃでは、検出チップ２１０を破線で示している。
　図６Ａ～Ｃに示されるように、実施の形態２に係るＳＰＦＳシステムのチップホルダー２３１は、チップホルダー本体２８１、熱源１８２および温度センサー１８３を有する。チップホルダー２３１は、底板１８４と、一対の側板２８５とを有する。長辺方向における一対の側板２８５の内側面の間の少なくとも一部の距離は、プリズム１４１の一対の側面１５５の間の距離と略同じである。なお、長辺方向における一対の側板２８５の内側面の間の少なくとも一部の距離は、検出チップ１１０を所定の位置決め精度の範囲内に配置できれば、プリズム１４１の一対の側面１５５の間の距離よりわずかに長くてもよい。また、側板２８５の内側面には、凸部２８５の形状に対応した凹部２８５ａが形成されている。
　チップホルダー２３１に検出チップ２１０を設置するときは、チップホルダー本体２８１の側板２８５の頂面に基体１４４の下面１６３を接触させて、検出チップ２１０の高さ方向を位置決めする。また、一対の側板２８５の内側面の間にプリズム１４１の側面１５５を拘束（保持）させるとともに、凸部２５６に凹部２８５ａを接触させて、検出チップ２１０の平面方向を位置決めする。このとき、プリズム１４１の底面１５４に非接触で、かつ対向して熱源１８２が配置される。
　（効果）
　以上のように、本実施の形態に係るＳＰＦＳシステムは、実施の形態１と同様の効果を有する。
　（変形例）
　なお、チップホルダーは、熱源からの熱の伝達を遮断または低減する断熱手段２８６を有していてもよい。図７Ａ～Ｄは、実施の形態１および実施の形態２の変形例に係るチップホルダー３３１、４３１、５３１、６３１の断面図である。図７Ａは、変形例１に係るチップホルダー３３１の断面図であり、図７Ｂは、変形例２に係るチップホルダー４３１の断面図であり、図７Ｃは、変形例３に係るチップホルダー５３１の断面図であり、図７Ｄは、変形例４に係るチップホルダー６３１の断面図である。
　断熱手段２８６の種類は、前述の機能を発揮できれば特に限定されない。断熱手段２８６の例には、断熱材２８６’、検出チップ１１０、２１０との接触面積を小さくした凸状構造２８６’’が含まれる。断熱材の例には、チタン、鉛、セラミック、アルミナ、ポリエチレン、硬質ウレタン、カプトン断熱シートが含まれる。図７Ａに示されるように、断熱材２８６’は、チップホルダー３３１の側板１８５の頂面と検出チップ１１０との間に配置されていてもよい。また、図７Ｂに示されるように、断熱材２８６’は、チップホルダー４３１の底板１８４と、側板１８５との間に配置されていてもよい。さらに、図７Ｃに示されるように、チップホルダー５３１の側板１８５の頂面を平面方向の断面積が検出チップ１１０に近づくにつれて小さくなるような凸状構造２８６’’としてもよい。
　また、熱源１８２は、図７Ｄに示されるように、チップホルダー６３１の底板１８４の下面に配置されていてもよい。この場合、チップホルダー６３１の底板１８４と、プリズム１４１の底面１５４との距離は、３．５ｍｍ以内であることが好ましく、０．５ｍｍ以内であることが好ましい。
　また、特に図示しないが、断熱材２８６’は、熱源１８２とチップホルダー６３１との間に配置されていてもよい。
　また、チップホルダー１３１、２３１に対する検出チップ１１０、２１０の位置決めは、基体１４４の下面１６３で高さ方向を位置決めし、プリズム１４１の短辺方向における側面１５５で平面方向における第１の方向を位置決めし、側面１５５に垂直な凸部２５６の側面（基準面）で平面方向における第１の方向に直交する第２の方向を位置決めしてもよい。また、基体１４４の下面１６３で高さ方向を位置決めし、プリズム１４１の長辺方向における側面１５５で平面方向における第１の方向を位置決めし、側面１５５に垂直な凸部２５６の側面（基準面）で平面方向における第１の方向に直交する第２の方向を位置決めしてもよい。また、入射面１５１および出射面１５３も位置決めの基準面として使用できる。たとえば、入射面１５１および出射面１５３の両面にチップホルダー１３１、２３１を接触させることで検出チップ１１０、２１０高さ方向の位置決めをすることもできる。
　さらに、ＳＰＦＳシステムは、検出チップ１１０の上方から流路１１６内の液体を加熱する第２熱源を有していてもよい。この場合、第２熱源は、反応場１４３の近傍であって、かつ基体１４４の下面１６３と、チップホルダー１３１との接触部より離れた位置に配置される。第２熱源を有するＳＰＦＳシステムは、流路１６６内の液体をさらに急速に加熱することができるとともに、実施の形態１および実施の形態２に係るＳＰＦＳシステム（ＳＰＦＳ装置）と比較して、流路１６６内に貯留される液体の保温効果を向上させることができる。
　また、検出チップ１１０は、各液体（検体や試薬）を保管するための試薬保管部を有していてもよい。そして、ＳＰＦＳシステムは、この試薬保管部を加熱する第３熱源を有していてもよい。これにより、流路１６６内の液体の温度と、試薬保管部からの液体の温度との差を少なくすることができるため、高精度に被検出物質を検出できる。
　（ＳＰＦＳシステムの動作）
　次に、ＳＰＦＳシステム１００（ＳＰＦＳ装置１２０）の検出動作（本発明の実施の形態１に係る検出方法）について説明する。図８は、ＳＰＦＳシステム１００（ＳＰＦＳ装置１２０）の動作手順の一例を示すフローチャートである。
　まず、ＳＰＦＳシステム１００（ＳＰＦＳ装置１２０）のチップホルダー１３１に検出チップ１１０を設置する（Ｓ１００）。このとき、検出チップ１１０は、下面１６３がチップホルダー１３１の側板に接触するとともに、基体１４４の側面１６２がチップホルダー１３１の内側面に接触することで、チップホルダー１３１に対して精度よく位置決めされる。また、プリズム１４１の底面１５４に非接触で、かつ対向するように熱源１８２が配置される。
　次いで、制御部１３４は、熱源１８２を操作して、流路１６６内を加熱する（Ｓ１１０）。これにより、流路１６６内の温度を反応場の液体とほぼ同じ温度まで加熱する。本実施の形態では、反応場の液体の温度は、３７℃であり、１次反応および２次反応の至適温度でもある。このとき制御部１３４は、温度センサー１８３の検出結果に基づいて、熱源１８２をフィードバック制御してもよい。
　次いで、流路１６６に被検出物質を含む可能性がある検体を送液する（Ｓ１２０）。流路１６６内では、反応場１４３に固定されている捕捉体（１次抗体）に被検出物質を確実に捕捉させる（抗原抗体反応させる）ため、ポンプを駆動して検体を流路１６６内で往復させる。このとき、液体貯留部１６５内が分析温度と同じ温度に調整されているため、流路１６６（液体貯留部１６５）に送液された検体は、送液直後に分析温度まで加熱される。そして、検体に含まれる被検出物質は、確実に捕捉体（１次抗体）に捕捉される。この後、流路１６６内の検体は除去され、流路１６６内は洗浄液で洗浄される。
　次いで、蛍光物質で標識された２次抗体を含む試薬を流路１６６にポンプによって送液する（Ｓ１３０）。この場合も、流路１６６に送液された試薬は、送液直後に分析温度まで加熱される。そして、試薬に含まれる蛍光物質で標識された２次抗体は、確実に被検出物質に結合する。なお、検体および試薬を事前に混合して、被検出物質と２次抗体を予め結合させた状態で、液体を流路に送液してもよい。これにより、被検出物質が蛍光物質で標識される。この後、流路１６６内の試薬（標識液）は除去され、流路１６６内は洗浄液で洗浄される。
　次いで、励起光αが金属膜１４２に対して特定の入射角（図２参照）で入射するように、光源から検出チップ１１０に励起光αを照射する。そして、この局在場光により、反応場１４３上に捕捉された被検出物質を標識する蛍光物質が効率良く励起された蛍光γシグナルを検出する（Ｓ１４０）。
　以上の手順により、検体の被検出物質の存在またはその量を検出することができる。
次に、ＳＰＦＳシステム（ＳＰＦＳ装置）の検出動作（本発明の実施の形態２に係る検出方法）について説明する。ＳＰＦＳシステム（ＳＰＦＳ装置）の検出動作（本発明の実施の形態２に係る検出方法）は、ＳＰＦＳ装置のチップホルダーに検出チップ２１０を設置するのみが実施の形態１に係る（Ｓ１００）がＳＰＦＳシステム１００（ＳＰＦＳ装置１２０）の検出動作と異なる。
　実施の形態２に係るＳＰＦＳシステム（ＳＰＦＳ装置）では、検出チップ２１０は、下面１６３がチップホルダー２３１の側板に接触することで、チップホルダー２３１に対して検出チップ２１０の高さ方向が位置決めされる。また、チップホルダー本体２８１の内側面にプリズム１４１の側面が接触するとともに、凹部１８５ａに凸部２５６が接触することで、チップホルダー２３１に対して検出チップ２１０の平面方向が位置決めされる。また、プリズム１４１の底面１５４に対向するように熱源１８２が配置される。
　また、実施の形態１および実施の形態２ではＳＰＦＳシステム（ＳＰＦＳ装置）について説明したが、本発明に係る検出装置はＳＰＦＳシステム（ＳＰＦＳ装置）に限定されない。たとえば、本発明に係る検出装置は、ＳＰＲシステム（ＳＰＲ装置）であってもよい。この場合、ＳＰＲシステム（ＳＰＲ装置）は、金属薄膜で反射され、出射面から出射された励起光を検出する光検出部を有する。
　本出願は、２０１５年１１月１３日出願の特願２０１５－２２３４１５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。
　本発明に係る表面プラズモン共鳴を利用した検出装置、検出方法および検出システムは、被検出物質を高い信頼性で測定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
　１１　プリズム
　１２　入射面
　１３　底面
　１４　出射面
　１５　基体
　１６　裏面
　２０　位置決めブロック
　１００　ＳＰＦＳシステム
　１１０、２１０　検出チップ
　１３１、２３１、３３１、４３１、５３１、６３１　チップホルダー
　１３２　励起光照射部
　１３３　光検出部
　１３４　制御部
　１４１　プリズム
　１４２　金属膜
　１４３　反応場
　１４４　基体
　１５１　入射面
　１５２　成膜面
　１５３　出射面
　１５４　底面
　１５５　側面
　１６１　上面
　１６２　側面
　１６３　下面
　１６４　流路溝
　１６５　液体貯留部
　１６６　流路
　１６７　第１貫通孔
　１６８　第２貫通孔
　１６９　注入口
　１７０　取出口
　１８１　チップホルダー本体
　１８２　熱源
　１８３　温度センサー
　１８４　底板
　１８５、２８５　側板
　１８５ａ　段部
　１９１　第１レンズ
　１９２　フィルター
　１９３　第２レンズ
　１９４　光センサー
　２５６　凸部
　２８５ａ　凹部
　２８６’　断熱材
　２８６’’　凸状構造

Claims (7)

  1. 　表面プラズモン共鳴を利用して、検体に含まれる被検出物質の存在またはその量を検出するための検出装置であって、
    　入射面、出射面および成膜面を有するプリズムと、前記成膜面上に形成された金属膜と、前記金属膜上の少なくとも一部である反応場に配置された捕捉体と、前記金属膜または前記成膜面と共に液体を貯留する液体貯留部を形成する基体と、を有する検出チップの位置決めを行うためのチップホルダーと、
    　前記チップホルダーに保持された前記検出チップの前記入射面を介して、前記反応場に対応した前記金属膜の裏面に向かって励起光を照射する励起光照射部と、
    　前記チップホルダーに保持された前記検出チップの前記プリズムにおける前記反応場に一番近い面と非接触で対向するように、かつ前記励起光の光路に干渉しない位置に配置された熱源と、
    　前記反応場において前記捕捉体に捕捉され、前記励起光によって励起された蛍光物質から生じた蛍光を検出するか、または、前記金属薄膜で反射され、前記出射面から出射された励起光の反射光を検出する光検出部と、を有し、
    　前記チップホルダーは、前記基体の下面および前記プリズム上に配置された基準面の少なくとも一方に接触するか、または前記下面および前記基準面の少なくとも一方を拘束して、前記検出チップを位置決めする、
    　検出装置。
  2. 　前記検出チップが前記チップホルダーに保持された状態において、前記熱源と、前記反応場に一番近い面との間隔は、３．５ｍｍ以下である、請求項１に記載の検出装置。
  3. 　前記検出チップが前記チップホルダーに保持された状態において、前記熱源と、前記反応場に一番近い面との間隔は、０．５ｍｍ以下である、請求項１に記載の検出装置。
  4. 　前記検出チップが前記チップホルダーに保持された状態において、前記チップホルダーおよび前記検出チップの接触部と前記反応場との距離は、前記熱源と前記反応場との距離より長い、請求項１～３のいずれか一項に記載の検出装置。
  5. 　前記検出チップが前記チップホルダーに保持された状態において、前記チップホルダーは、前記熱源から前記検出チップへの熱の伝達を遮断または低減する断熱手段を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の検出装置。
  6. 　表面プラズモン共鳴を利用して、検体に含まれる被検出物質の存在またはその量を検出するための検出方法であって、
    　入射面、出射面および成膜面を有するプリズムと、前記成膜面上に形成された金属膜と、前記金属膜上の少なくとも一部である反応場に配置された捕捉体と、前記金属膜または前記成膜面と共に液体を貯留する液体貯留部を形成する基体とを有し、前記基体の下面または前記プリズムに基準面が形成された検出チップを準備する工程と、
    　前記下面および前記基準面の少なくとも一方と、前記検出チップを位置決めするためのチップホルダーとを接触させるか、または前記下面および前記基準面の少なくとも一方と、前記チップホルダーとを拘束させて、前記検出チップを前記チップホルダーに位置決めする工程と、
    　前記チップホルダーに位置決めされた前記検出チップの前記プリズムにおける前記反応場に一番近い面と非接触で対向し、かつ前記入射面を介して前記反応場に対応する前記金属膜の裏面に向かって照射される励起光の光路に干渉しない位置に配置された熱源で前記液体貯留部内の液体を加熱する工程と、
    　前記入射面を介して前記反応場に対応する前記金属膜の裏面に向かって励起光を照射する工程と、
    　前記反応場において前記捕捉体に捕捉され、前記励起光によって励起された蛍光物質から生じた蛍光を検出するか、または、前記金属薄膜で反射され、前記出射面から出射された励起光の反射光を検出する工程と、を有する、
    　検出方法。
  7. 　表面プラズモン共鳴を利用して、検体に含まれる被検出物質の存在またはその量を検出するための検出システムであって、
    　入射面、出射面および成膜面を有するプリズムと、前記成膜面上に形成された金属膜と、前記金属膜上の少なくとも一部である反応場に配置された捕捉体と、前記金属膜または前記成膜面と共に液体を貯留する液体貯留部を形成する基体とを有し、前記基体の下面および前記プリズム上に基準面が形成された検出チップと、
    　前記下面および前記基準面の少なくとも一方に接触するか、または前記下面および前記基準面を拘束して、前記検出チップを位置決めするためのチップホルダーと、
    　前記入射面を介して前記反応場に向かって励起光を照射する励起光照射部と、
    　前記チップホルダーに保持された前記検出チップの前記プリズムにおける前記反応場に一番近い面と非接触で対向し、かつ前記励起光の光路に干渉しない位置に配置された熱源と、
    　前記反応場において前記捕捉体に捕捉され、前記励起光によって励起された蛍光物質から生じた蛍光を検出するか、または、前記金属薄膜で反射され、前記出射面から出射された励起光の反射光を検出する光検出部と、を有する、
    　検出システム。
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