【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属膜上に光をある入射角で照射した時に生じる表面プラズモン共鳴を利用して試料の分析を行う分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医学、生化学および化学に関する分析評価の分野において、表面プラズモン共鳴をセンサーとして利用する事によって、試料の定量分析をリアルタイムに行う事ができる分析装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
表面プラズモン共鳴とは、金属と媒質（試料）との境界面を伝搬している自由電子の粗密波である表面プラズモンを、外部から光を照射する事によって励起させた時に生じる現象である。表面プラズモン共鳴を生じさせる方法としては、Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ配置と呼ばれる系がよく知られている。図１３にその構成図を示す。
【０００４】
金属膜１０１の片側に試料１０２が接しており、反対側には光学プリズム１０３が接している。光学プリズム１０３は、入射光１０４を屈折させる事で金属膜１０１上に臨界角以上の入射角θで照射させる為に用いられる。すなわち、金属膜１０１の光学プリズム１０３側からｐ偏光の入射光１０４を入射角θで照射すると、エバネッセント波と呼ばれる光が金属膜１０１の試料１０２側にしみ出してくる。
【０００５】
このエバネッセント波の波数と表面プラズモンの波数が一致すると、入射光エネルギーの一部が表面プラズモンの励起に使用され、金属膜１０１上で反射する反射光１０５の強度が大きく減少する。エバネッセント波の波数は入射角によって変化する為、図１４に示すような入射角に対する反射光強度の分布図が得られる。この分布図にみられる特性をＳＰＲ曲線と呼び、ＳＰＲ曲線で反射光強度が最も小さくなる入射角を共鳴角と呼ぶ。共鳴角はエバネッセント波の波数と表面プラズモンの波数が一致した角度であり、表面プラズモンの波数は金属膜１０１と試料１０２の誘電率によって決まっている。従って、共鳴角を求める事で試料１０２の誘電率を求める事ができ、これをセンサーとして利用している。
【０００６】
ところで、試料反応等による試料の誘電率の変化を分析する場合は、共鳴角の変化をリアルタイムにモニターする必要がある。しかし、図１４のように時間がΔｔ経過した場合のＳＰＲ曲線において、共鳴角近傍の反射光強度はほぼ一定である為、共鳴角の検出に誤差が生じていた。この為、従来においては、共鳴角から外れた位置において、共鳴角近傍よりも反射光強度の変化の大きい測定ポイントを設定し、この測定ポイントにて時間がΔｔ経過した場合の反射光強度の変化を共鳴角の変化に換算する事で共鳴角の変化を求めていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−５８８７３号公報（第４−５頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術よる共鳴角の検出方法でも、測定ポイント付近における反射光強度の変化は、共鳴角近傍よりも大きいとはいえども比較的緩やかである為、微小な共鳴角の変化を検出するには精度が悪い。また、試料の誘電率は温度によっても変化する為、測定中の温度変化によって共鳴角が変化し、共鳴角を精度良く検出できなくなる問題があった。
【０００９】
よって本発明は、微小な共鳴角の変化を精度良く検出できる分析装置を提供する事を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する為に、請求項１に記載の本発明は、金属膜からの反射光をさらにこの金属膜に照射させることによってこの金属膜に光を複数回照射させる光学手段を備え、前記光学手段によって前記金属膜上に複数回照射された後の反射光の強度を光検出手段によって検出可能としたものである。これにより、金属膜上に光を複数回照射する事によって反射光強度の変化が大きくなる為、微小な共鳴角の変化を精度良く検出する事が可能である。
【００１１】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の分析装置において、光学手段は金属膜と平行に配置した別の金属膜であることを特徴とするものである。これにより、短い光学経路で金属膜上に複数回光を照射する事が可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載の分析装置において、金属膜は複数の異なる試料と接しうる構造であり、光学手段は前記複数の異なる試料に対応した金属膜の部分に光を照射可能であるようにしたものである。これにより、複数の異なる試料の共鳴角の変化を同時に検出する事ができる。
【００１３】
請求項４に記載の本発明は、請求項１に記載の分析装置において、金属膜に接して配置されたリファレンスと、前記リファレンスにおいて表面プラズモン共鳴の生じる入射角から金属膜上の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段にて検出した温度に基づいて光検出手段の検出値を補正する補正手段とを備えたものである。これにより、温度の変化によって生じる共鳴角のずれを補正する事によって、共鳴角の検出精度を向上させる事ができる。
【００１４】
請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載の分析装置において、リファレンスは、共鳴角が温度にのみ依存して変化する物質を材料として形成されているようにしたものである。これにより、温度を精度良く検出する事ができる。
【００１５】
請求項６に記載の本発明は、請求項４または５に記載の分析装置において、光源からの光が試料に対応した金属膜の部分よりも先にリファレンスに対応した金属膜の部分に照射されるように構成したものである。これにより、光強度の損失の無い状態で共鳴角を検出する事ができ、温度を精度良く検出する事ができる。
【００１６】
請求項７に記載の本発明は、請求項４から６までのいずれか１項に記載の分析装置において、光学手段によってリファレンスに対応した金属膜の部分に光を複数回照射させるように構成したものである。これにより、リファレンスに対応した金属膜の部分の反射光強度の変化が大きくなる為、温度の変化を精度良く検出する事が可能である。
【００１７】
請求項８に記載の本発明は、請求項４から７までのいずれか１項に記載の分析装置において、試料についての温度と表面プラズモン共鳴の生じる入射角との関係をあらかじめ記憶可能な記憶手段を備え、補正手段は、前記記憶手段に記憶した関係に基づいて光検出手段の検出値を補正可能に構成されているようにしたものである。これにより、温度の変化によって生じる共鳴角のずれを精度良く補正することが可能である。
【００１８】
請求項９に記載の本発明は、請求項１に記載の分析装置において、金属膜に接して配置されたリファレンスと、前記リファレンスにおいて表面プラズモン共鳴の生じる入射角から金属膜上の温度を検出する温度検出手段と、試料とリファレンスとの温度を変化可能な温度制御素子と、前記温度検出手段による検出結果にもとづき、前記温度制御素子を介して、前記試料とリファレンスとの温度をコントロールする温度制御手段とを備えたものである。これにより、温度を一定に保った状態で共鳴角を検出する事が可能になる。
【００１９】
請求項１０に記載の本発明は、請求項９に記載の分析装置において、試料とリファレンスとの温度を外部から調節可能な手段を備えたものである。これにより、外部から温度調節が可能となる為、温度調節の必要な試料を分析する際に有効である。
【００２０】
請求項１１に記載の本発明は、請求項９または１０に記載の分析装置において、試料の温度を表示する温度表示手段を備えたものである。これにより、試料とリファレンスの温度が一定に保たれている事を外部から確認できる。
【００２１】
請求項１２に記載の本発明は、請求項１に記載の分析装置において、光学手段は、金属膜からの反射光を第１の光と第２の光とに分岐するとともに、第１の光を前記金属膜に再照射させる光分岐手段によって構成され、かつ、金属膜に再照射されて反射された第１の光を検出する第１の光検出手段と、前記光分岐手段によって分岐された第２の光を検出する第２の光検出手段と、前記第１の光検出手段による検出値と前記第２の光検出手段による検出値との割算結果を出力する割算手段とを備えたものである。これにより、金属膜上において、１回目に照射された場所の共鳴角と２回目に照射された場所の共鳴角とを、演算によって個別に検出する事ができる。
【００２２】
請求項１３に記載の本発明は、請求項１２に記載の分析装置において、金属膜は複数の異なる試料と接しうる構造であり、金属膜からの反射光と、光分岐手段により金属膜に再照射されて反射された第１の光とは、それぞれ異なる試料に対応した金属膜の部分を照射したものである。これにより、複数の異なる試料の共鳴角が重なっていたとしても、演算によって共鳴角を個別に検出する事が可能となる。
【００２３】
請求項１４に記載の本発明は、請求項１２に記載の分析装置において、金属膜からの反射光と、光分岐手段により金属膜に再照射されて反射された第１の光とは、同じ試料に対応した金属膜の部分をそれぞれ照射したものである。これにより、複数の場所の共鳴角を個別に検出する事ができる為、共鳴角の変化を細かく検出する事が可能となる。
【００２４】
請求項１５に記載の本発明は、請求項１２から１４までのいずれか１項に記載の分析装置において、金属膜に接して配置されたリファレンスと、前記リファレンスにおいて表面プラズモン共鳴の生じる入射角から金属膜上の温度を検出する温度検出手段とを備えたものである。これにより、試料とリファレンスとの共鳴角が重なっていたとしても、演算によって共鳴角を個別に検出する事が可能となり、このためリファレンスとして使用できる材質の選択肢が広がる。
【００２５】
請求項１６に記載の本発明は、請求項１２から１５までのいずれか１項に記載の分析装置において、光分岐手段により分岐されたうえで金属膜に再照射されて反射された第１の光と、光分岐手段により分岐された第２の光との光の強度の分割比を検出する分割比検出手段を備えたものである。これにより、光分岐手段で分岐した光どうしの強度の分割比にばらつきがあったしても、これを検出したうえで、補正により共鳴角を精度良く検出する事が可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下に、本発明の実施の形態１について、図１、図２、図３、図４、図５および図６を用いて説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施の形態１の分析装置の一例を表す構成図である。図１において、金属膜１の片側に測定対象物である試料２が接しており、反対側には光学プリズム３が接している。光学プリズム３は光源４からの光２４を臨界角以上の入射角θで金属膜１上に照射する機能を有する。上記のように光源４は金属膜１上に照射する光２４を発生し、ｐ偏光の光２４を金属膜１上に入射角θを変化させながら照射する。なお、入射角θを変化させる方法としては、光源４をその角度が変化するように駆動する事で光２４を金属膜１上に走査させても良いし、光源４は固定しておきポリゴンミラースキャナー等の反射鏡を駆動して光２４を走査させても良い。
【００２８】
光学プリズム３は互いに平行な二つの面を有し、金属膜１は一方の面に接するように配置されている。光学プリズム３における他方の面には光学手段５が接するように配置されている。金属膜１上に照射された光２４は、金属膜１上で全反射し、光学手段５に入射される。光学手段５は、この入射光を反射して金属膜１上に再照射させる機能を有しており、具体的には反射鏡等の光学部品を用いて構成されている。また、上記のように金属膜１と光学手段５とは平行に配置されており、金属膜１上に二回目に照射された光の入射角θと、金属膜１上に一回目に照射された光の入射角θとは等しくなる。金属膜１上に再照射された光は金属膜１上で再び全反射され、光学プリズム３を出て光検出手段６に入射される。光検出手段６は反射光２６の強度を検出する機能を有しており、光を検出する素子としてはフォトダイオードやＣＣＤ等が用いられる。
【００２９】
以上のように構成される分析装置において、図２はある時間における入射角に対する反射光強度の分布図を示している。
金属膜１上にある入射角θで光２４が照射されると、表面プラズモン共鳴によって共鳴角付近の反射光強度が減少するが、図１のように金属膜１上に二回照射した光２６を光検出手段６によって検出した場合、金属膜１における一回目に照射された場所と二回目に照射された場所において表面プラズモン共鳴が発生する。この為、図２に示すように共鳴角付近の反射光強度は金属膜１上に一回照射した場合よりも減少する。
【００３０】
例えば、表面プラズモン共鳴の生じない角度の反射光強度１．０を基準として、金属膜１上に一回照射した場合の共鳴角の反射光強度が０．３であったとすると、金属膜１上に二回照射した場合の共鳴角の反射光強度は（０．３／１．０）×（０．３／１．０）＝０．０９／１．０となる。つまり、基準に対する反射光強度の減少率を金属膜１上に照射した回数分だけ乗算した結果が、共鳴角の反射光強度として出力される。なお、表面プラズモン共鳴の生じない入射角においては、金属膜１上に二回照射したとしても反射光強度はほとんど減少しない。従って、金属膜１上に二回照射した場合は、表面プラズモン共鳴の生じない入射角と共鳴角付近との反射光強度の違いが大きくなる。
【００３１】
図３は、時間がΔｔ経過する前後での、入射角θに対する反射光強度の分布図である。測定ポイントにおいて、時間がΔｔ経過した場合の反射光強度の変化は、図１４に示した従来の金属膜１上に一回照射した場合と比較して大きくなる。従って、反射光強度の変化をより細かく検出する事ができ、演算によって微小な共鳴角の変化を検出する事ができる。
【００３２】
なお、上述した内容は金属膜１上での表面プラズモン共鳴を二回発生させた場合についてのものであるが、金属膜１上に光を複数回再照射させて、表面プラズモン共鳴を複数回発生させても良い。そうすることで、反射光強度の変化がいっそう大きくなる為、精度良く共鳴角の変化を検出する事ができる。
【００３３】
次に、本発明の実施の形態１の分析装置の他の例を、その構成図である図４にもとづいて説明する。図４のものでは、光学手段５として、片側に試料２を配した金属膜１を備えることにより、光学プリズム３を挟んで平行に二つの金属膜１、１が配されている構成とした。この構成によれば、短い光学経路で表面プラズモン共鳴を多く発生させる事ができる。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態１の分析装置のさらに他の例を、その構成図である図５にもとづいて説明する。図５のものでは、金属膜１上に共鳴角の異なっているＡ試料７、Ｂ試料８を配し、光学手段５にもとづく複数回の再照射により、それぞれの試料７、８に対して光２４を照射させる。すると、Ａ試料７とＢ試料８との共鳴角が異なっている為、光検出手段６によって、図６に示すように二つの共鳴角を持ったＳＰＲ曲線が得られる。従って、二つの試料に対して同時に共鳴角の変化を測定する事ができる。
【００３５】
なお、以上の実施の形態１の分析装置は、医学、生化学および化学の分析評価の分野での使用に限定されるものでは無く、その他の分析評価の分野において使用したとしても同様の効果を得る事ができる。
【００３６】
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２について、図７および図８を用いて説明する。図７は本発明の実施の形態２における分析装置を表す構成図である。なお、上述した実施の形態１における分析装置と同じ構成要素については、同じ符号を用い、その詳細な説明を省略する。図７において、金属膜１上にはリファレンス９が試料２とは別に配されており、その共鳴角が温度によって変化する事を利用して温度の検出を行う。
【００３７】
リファレンス９として用いる材料としては、共鳴角が温度にのみ依存して変化する物質を用いる。光検出手段６からの出力を受ける温度検出手段１０は、リファレンス９の共鳴角から金属膜１上の温度を検出する。記憶手段１１は、試料２の温度と共鳴角との関係を予め記憶しておき、温度検出手段１０によって検出された金属膜１上の温度の変化に応じて、温度による共鳴角の変化を補正値として出力する。また、試料２の温度と共鳴角との関係は、試料２の種類によって異なるものである為、測定したい試料の種類毎にその関係を記憶手段１１に記憶しても良い。補正手段１２は、記憶手段１１から出力した補正値に基づいて、正確な共鳴角を求めるために入射角θの補正を行う。
【００３８】
以上のように構成される分析装置の動作について、図８を用いて説明する。図８は、時間がΔｔ経過する前後での、入射角θに対する反射光強度の分布図であり、図８（ａ）は入射角補正前の分布図、図８（ｂ）は入射角補正後の分布図を表している。光検出手段６によって検出される反射光強度として、図８（ａ）に示すように、リファレンス９と試料２の二つの共鳴角を持ったＳＰＲ曲線が得られる。試料反応等の分析中において、時間がΔｔ経過した後にリファレンス９と試料２の共鳴角が図８（ａ）のように変化した場合、リファレンス９の共鳴角の変化は温度変化によるものであるが、試料２の共鳴角の変化は温度変化と試料反応とによるものが表れる。
【００３９】
そこで、温度検出手段１０によって、リファレンス９の共鳴角の変化から金属膜１上の温度変化を検出する。そして、記憶手段１１に予め記憶させておいた試料２の温度と共鳴角との関係に基づいて、温度変化に応じた共鳴角の変化を出力し、補正手段１２にて入射角の補正を行う。図８（ｂ）のように、試料２の温度による共鳴角の変化分が除去され、試料反応による共鳴角の変化のみを測定する事ができる。
【００４０】
なお、上述した構成においては、記憶手段１１に予め記憶された試料２の温度と共鳴角との関係に基づいて入射角の補正を行うが、リファレンス９と試料２の温度と共鳴角との関係が同じ場合は、温度検出手段で検出したリファレンス９の共鳴角の変化を温度の変化に換算せず、そのまま入射角の補正として用いても良い。これによれば、記憶手段１１に試料２の温度と共鳴角との関係を予め記憶させておく必要がなくなり、構成を簡略化する事ができる。
【００４１】
また、温度による補正を正確に行う為には、リファレンス９の共鳴角を精度良く検出する必要がある。図７に示すようにリファレンス９に対応する金属膜１の部分に光を複数回照射する事によって、反射光強度の変化が大きくなるので、共鳴角を精度良く検出する事ができる。また、反射ミラーなどにより構成された光学手段５で反射した際に光強度を損失する可能性があり、共鳴角の検出精度が悪くなる可能性があるが、リファレンス９に対応する金属膜１の部分に最初に光を照射すれば光強度の損失の無い状態で共鳴角を検出する事ができ、温度を精度良く検出する事ができる。
【００４２】
以上の実施の形態２の分析装置は、医学、生化学および化学の分析評価の分野での使用に限定されるものでは無く、その他の分析評価の分野において使用したとしても同様の効果を得る事ができる。
【００４３】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について、図９を用いて説明する。
図９は本発明の実施の形態３における分析装置を表す構成図である。なお、上述した実施の形態１および２における分析装置と同じ構成要素については、同じ符号を用い、その詳細な説明を省略する。図９において、リファレンス９は金属膜１上に他の試料とは別に配されており、その共鳴角が温度によって変化する事を利用して温度の検出を行う。リファレンス９として用いる材料としては、共鳴角が温度にのみ依存して変化する物質を用いる。温度検出手段１０は、リファレンス９の共鳴角から金属膜１上の温度を検出する。
【００４４】
温度検出手段１０にて検出された温度は温度表示手段１３によって装置外部に表示され、これにより現在の温度を外部よりたとえば視覚により確認する事を可能としている。温度検出手段１０にて検出された温度は温度制御手段１４にフィードバックされ、温度制御素子１５によって試料２とリファレンス９との温度を一定になるように制御する。なお、温度制御素子１５としてはペルチエ素子、ファンやヒーター／クーラー等があり、この温度制御素子１５によって試料２とリファレンス９との加熱／冷却を行う。また、温度制御手段１４は図示のように温度制御素子１５の温度を装置外部から調節できる機能を有しており、これによれば、特に温度の設定の必要な分析の場合において、所望の温度に設定した状態で測定を行う事ができる。
【００４５】
以上のように構成される分析装置だと、温度制御素子１５によって金属膜１上の温度が常に一定に制御される為、温度による共鳴角の検出誤差を除去する事ができる。
【００４６】
また、以上の実施の形態３の分析装置は、医学、生化学および化学の分析評価の分野での使用に限定されるものでは無く、その他の分析評価の分野において使用したとしても同様の効果を得る事ができる。
【００４７】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について、図１０、図１１および図１２を用いて説明する。
【００４８】
図１０は、本発明の実施の形態４における分析装置を表す構成図である。なお、上述した実施の形態１、２、３における分析装置と同じ構成要素については、同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。ここでは、光学プリズム３における一方の面に金属膜１が接するように配置されるとともに、他方の面にはビームスプリッタ１６が接するように配置されている。
【００４９】
互いに異なる二種類の試料であるＡ試料７とＢ試料８とが配された金属膜１上において、Ａ試料７が配された場所に光源４から光２４を照射する。金属膜１上に照射された光は、金属膜１上で全反射してビームスプリッタ１６に入射される。ビームスプリッタ１６は金属膜１上からの反射光を二つに分岐する。なお、分岐した光の強度の分割比は１：１となる事が望ましい。一方の光はＢ試料８が配された場所に照射された後、金属膜１上で全反射される。その反射光２６の強度は、第１の光検出手段１７によって検出される。また、ビームスプリッタ１６で分岐した他方の光は、第２の光検出手段１８に入射されて、その反射光強度が検出される。
【００５０】
第１の光検出手段１７と第２の光検出手段１８にて検出された反射光強度は、割算手段１９に入力される。また、分割比検出手段２０が、ビームスプリッタ１６で分岐した光の強度の分割比を検出して割算手段１９へ出力する。割算手段１９は、第１の光検出手段１７で検出した反射光強度と第２の光検出手段１８で検出した反射光強度とを分割比に応じて補正した後、第１の光検出手段１７で検出した反射光強度を第２の光検出手段１８で検出した反射光強度にて割算して出力する。
【００５１】
以上のように構成される分析装置において、図１１は、ある時間における反射光強度の分布図を表しており、同図（ａ）は第１の光検出手段１７で検出した反射光強度の分布図、同図（ｂ）は第２の光検出手段１８で検出した反射光強度の分布図、同図（ｃ）は割算手段１９で検出した反射光強度の分布図を表している。なお、図１１は、分割比検出手段２０で検出した分岐した光の強度の分割比が１：１であった場合とする。
【００５２】
実施の形態１において図５を参照して述べたものと同様に、図１０において、二種類の異なる試料であるＡ試料７とＢ試料８とに照射した光の反射光強度を第１の光検出手段１７にて検出した場合に、Ａ試料７とＢ試料８の共鳴角を同時に検出する事ができる。しかし、Ａ試料７とＢ試料８との共鳴角が近い値であった場合は、図１１（ａ）のように共鳴角付近のＳＰＲ曲線が重なってしまい、それぞれの共鳴角を検出できなくなってしまう。
【００５３】
そこで、Ａ試料７にのみ照射された光の反射光強度を光検出手段１８にて検出すれば、図１１（ｂ）のようにＡ試料７の共鳴角を検出する事ができる。また、図１１（ａ）ではＡ試料７とＢ試料８に光が照射された時の反射光強度が乗算されているので、割算手段１９を用いて、第１の光検出手段１７で検出した反射光強度を、第２の光検出手段１８で検出した反射光強度にて割算する事で、Ｂ試料８の共鳴角を検出する事ができる。例えば、表面プラズモン共鳴の生じない角度の反射光強度１．０を基準として、図１１（ａ）の反射光強度が０．２１となりかつ図１１（ｂ）の反射光強度が０．３となる入射角において、Ｂ試料８からの反射光の強度は（０．２１／１．０）／（０．３／１．０）＝０．７／１．０として計算され、図１１（ｃ）のようにＢ試料８のみの反射光強度を検出する事ができる。従って、二種類の異なる試料の共鳴角が重なっていたとしても、割算によって個別に共鳴角を検出する事が可能となる。
【００５４】
次に、ビームスプリッタ１６で分岐した光の強度の分割比が異なっていた場合について、図１２を用いて説明する。図１２は、図１０におけるビームスプリッタ１６で分岐した光の強度の分割比が異なっていた場合の、ある時間における反射光強度の分布図であり、同図（ａ）は第１の光検出手段１７で検出した反射光強度の分布図、同図（ｂ）は第２の光検出手段１８で検出した反射光強度の分布図、同図（ｃ）は割算手段１９で検出した反射光強度の分布図である。
【００５５】
ビームスプリッタ１６で分岐した光の強度の分割比が異なると、図１２のように、反射光強度の基準が、たとえば同図（ａ）では０．８、同図（ｂ）では１．０となっているように異なる。そこで、ＳＰＲ曲線におけるこのように反射光強度の基準となりうる部分、すなわち表面プラズモン共鳴による反射光強度の減少が無い入射角の部分を検出ポイントとして設定し、図１０における分割比検出手段２０が検出ポイントにおける反射光強度を基準として検出し、その検出結果を割算手段１９に出力する。そして、検出基準に対する反射光強度の減少率をそれぞれの光検出手段１７、１８について求めた後に、割算手段１９によって割算する事で、各試料の共鳴角を個別に検出する事ができる。
【００５６】
例えば、図１２（ａ）における第１の光検出手段１７によって検出された反射光強度が０．１７で、図１２（ｂ）における第２の光検出手段１８によって検出されたＡ試料７の反射光強度が０．３である入射角において、反射光強度の減少率は、図１２（ａ）では０．１７／０．８、図１２（ｂ）では０．３／１．０となる。すると、その入射角におけるＢ試料８での反射光強度は（０．１７／０．８）／（０．３／１．０）＝０．７／１．０として計算する事ができ、分割比が異なっていたとしても各試料の共鳴角を個別に検出する事ができる。
【００５７】
なお、図１０の構成において金属膜１上に供給された二つの試料を同じ試料とすれば、二つの光検出手段で共鳴角を細かく検出する事ができるので精度が良くなる。また、光検出手段を複数備えれば、二種類以上の試料に対しても同時に共鳴角を検出する事ができる。また、試料を温度検出の為のリファレンスに置き換えても良い。リファレンスの共鳴角と試料の共鳴角が重なっていたとしても、演算によって個別に共鳴角を検出できる為に、リファレンスとして用いる事ができる材料が、試料の共鳴角によって限定されなくなる。
【００５８】
以上の実施の形態４の分析装置は、医学、生化学および化学の分析評価の分野での使用に限定されるものでは無く、その他の分析評価の分野において使用したとしても同様の効果を得る事ができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の分析装置によれば、金属膜上に光を複数回照射させる光学手段を備える事で、光検出手段によって検出した反射光強度の変化が大きくなって、微小な共鳴角の変化を精度良く検出する事ができる。更に、温度変化によって生じる共鳴角の誤差発生を防止し、共鳴角の変化を精度良く検出する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の分析装置の一例を示す構成図
【図２】図１の分析装置についての、ある時間における入射角に対する反射光強度の分布図
【図３】図１の分析装置についての、時間がΔｔ経過する前後での入射角に対する反射光強度の分布図
【図４】本発明の実施の形態１の分析装置の他の例を示す構成図
【図５】本発明の実施の形態１の分析装置のさらに他の例を示す構成図
【図６】図５において時間がΔｔ経過する前後での入射角に対する反射光強度の分布図
【図７】本発明の実施の形態２の分析装置を示す構成図
【図８】図７の分析装置についての、時間がΔｔ経過する前後での入射角に対する反射光強度の分布図であって、（ａ）は入射角補正前の分布図、（ｂ）は入射角補正後の分布図
【図９】本発明の実施の形態３の分析装置を示す構成図
【図１０】本発明の実施の形態４の分析装置を示す構成図
【図１１】図１０の分析装置についての、ある時間における入射角に対する反射光強度の分布図であって、（ａ）は第１の光検出手段で検出した反射光強度の分布図、（ｂ）は第２の光検出手段で検出した反射光強度の分布図、（ｃ）は割算手段で検出した反射光強度の分布図
【図１２】図１０の分析装置についての、ビームスプリッタで分岐した光の強度の分割比が異なっていた場合のある時間における反射光強度の分布図であって、（ａ）は第１の光検出手段で検出した反射光強度の分布図、（ｂ）は第２の光検出手段で検出した反射光強度の分布図、（ｃ）は割算手段で検出した反射光強度の分布図
【図１３】従来の分析装置を示す構成図
【図１４】図１３の従来の分析装置についての、入射角に対する反射光強度分布の説明図
【符号の説明】
１ 金属膜
２ 試料
３ 光学プリズム
４ 光源
５ 光学手段
６ 光検出手段
９ リファレンス
１０ 温度検出手段
１６ ビームスプリッタ
１７ 第１の光検出手段
１８ 第２の光検出手段
１９ 割算手段
２０ 分割比検出手段
２４ 光
２６ 反射光
θ 入射角[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an analyzer for analyzing a sample using surface plasmon resonance generated when light is irradiated on a metal film at a certain incident angle.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In the fields of analysis and evaluation relating to medicine, biochemistry, and chemistry, there is known an analyzer capable of performing quantitative analysis of a sample in real time by using surface plasmon resonance as a sensor (for example, see Patent Document 1). ).
[0003]
Surface plasmon resonance is a phenomenon that occurs when surface plasmons, which are compression waves of free electrons propagating on the interface between a metal and a medium (sample), are excited by irradiating light from the outside. As a method for generating surface plasmon resonance, a system called a Kretschmann configuration is well known. FIG. 13 shows the configuration diagram.
[0004]
The sample 102 is in contact with one side of the metal film 101, and the optical prism 103 is in contact with the other side. The optical prism 103 is used to irradiate the metal film 101 with an incident angle θ equal to or greater than the critical angle by refracting the incident light 104. That is, when the p-polarized incident light 104 is irradiated from the optical prism 103 side of the metal film 101 at an incident angle θ, light called an evanescent wave exudes to the sample 102 side of the metal film 101.
[0005]
When the wave number of the evanescent wave coincides with the wave number of the surface plasmon, part of the incident light energy is used for exciting the surface plasmon, and the intensity of the reflected light 105 reflected on the metal film 101 is greatly reduced. Since the wave number of the evanescent wave changes depending on the incident angle, a distribution diagram of the reflected light intensity with respect to the incident angle as shown in FIG. 14 is obtained. The characteristic seen in this distribution diagram is called an SPR curve, and the incident angle at which the reflected light intensity is the smallest in the SPR curve is called a resonance angle. The resonance angle is an angle at which the wave number of the evanescent wave coincides with the wave number of the surface plasmon, and the wave number of the surface plasmon is determined by the dielectric constant of the metal film 101 and the sample 102. Therefore, the dielectric constant of the sample 102 can be obtained by obtaining the resonance angle, and this is used as a sensor.
[0006]
When analyzing a change in the dielectric constant of a sample due to a sample reaction or the like, it is necessary to monitor a change in the resonance angle in real time. However, as shown in FIG. 14, in the SPR curve when the time Δt has elapsed, the reflected light intensity near the resonance angle is almost constant, so that an error has occurred in the detection of the resonance angle. For this reason, conventionally, at a position deviated from the resonance angle, a measurement point where the change in the reflected light intensity is larger than that near the resonance angle is set, and the change in the reflected light intensity when the time Δt has elapsed at this measurement point. Was converted into a change in the resonance angle to determine the change in the resonance angle.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-6-58873 (pages 4-5, FIG. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in the method of detecting a resonance angle according to the conventional technique, the change in the reflected light intensity near the measurement point is relatively slow, although larger than that near the resonance angle. Poor accuracy. Further, since the dielectric constant of the sample also changes with temperature, there is a problem that the resonance angle changes due to the temperature change during the measurement, and the resonance angle cannot be detected with high accuracy.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to provide an analyzer that can accurately detect a minute change in resonance angle.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present invention according to claim 1 includes an optical unit that irradiates the metal film with light a plurality of times by further irradiating the metal film with reflected light from the metal film, The intensity of the reflected light after being irradiated onto the metal film a plurality of times by the optical means can be detected by the light detecting means. This makes it possible to accurately detect a minute change in the resonance angle because the change in the intensity of the reflected light is increased by irradiating the metal film with the light a plurality of times.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the analyzer according to the first aspect, the optical means is another metal film disposed in parallel with the metal film. This makes it possible to irradiate the metal film with light a plurality of times through a short optical path.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the analyzer according to the first aspect, the metal film has a structure capable of contacting a plurality of different samples, and the optical means is provided on a portion of the metal film corresponding to the plurality of different samples. Light can be irradiated. This makes it possible to simultaneously detect changes in the resonance angles of a plurality of different samples.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the analyzer according to the first aspect, the temperature on the metal film is detected from a reference disposed in contact with the metal film and an incident angle at which surface plasmon resonance occurs in the reference. A temperature detecting unit; and a correcting unit that corrects a detection value of the light detecting unit based on the temperature detected by the temperature detecting unit. This makes it possible to improve the detection accuracy of the resonance angle by correcting the deviation of the resonance angle caused by the temperature change.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the analyzer according to the fourth aspect, the reference is formed of a substance whose resonance angle changes only depending on temperature. Thereby, the temperature can be detected with high accuracy.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, in the analyzer according to the fourth or fifth aspect, the light from the light source is applied to the portion of the metal film corresponding to the reference before the portion of the metal film corresponding to the sample. It is configured as follows. As a result, the resonance angle can be detected without loss of light intensity, and the temperature can be detected with high accuracy.
[0016]
According to a seventh aspect of the present invention, in the analyzer according to any one of the fourth to sixth aspects, the light is irradiated a plurality of times to the portion of the metal film corresponding to the reference by the optical means. Things. As a result, the change in the reflected light intensity of the portion of the metal film corresponding to the reference becomes large, so that it is possible to accurately detect the change in temperature.
[0017]
According to an eighth aspect of the present invention, in the analyzer according to any one of the fourth to seventh aspects, a storage means capable of storing in advance a relationship between a temperature of the sample and an incident angle at which surface plasmon resonance occurs. And the correction means is configured to be able to correct the detection value of the light detection means based on the relationship stored in the storage means. As a result, it is possible to accurately correct the deviation of the resonance angle caused by the temperature change.
[0018]
According to a ninth aspect of the present invention, in the analyzer according to the first aspect, the temperature on the metal film is detected from a reference disposed in contact with the metal film and an incident angle at which surface plasmon resonance occurs in the reference. Temperature detection means, a temperature control element capable of changing the temperature between the sample and the reference, and temperature control for controlling the temperature between the sample and the reference via the temperature control element based on the detection result by the temperature detection means. Means. This makes it possible to detect the resonance angle while keeping the temperature constant.
[0019]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the analyzer according to the ninth aspect, further comprising means for adjusting the temperature of the sample and the reference from outside. Thus, the temperature can be adjusted from the outside, which is effective when analyzing a sample requiring temperature adjustment.
[0020]
An eleventh aspect of the present invention is the analyzer according to the ninth or tenth aspect, further comprising a temperature display unit for displaying a temperature of the sample. This makes it possible to externally confirm that the temperature of the sample and the reference is kept constant.
[0021]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the analyzer according to the first aspect, the optical means branches the reflected light from the metal film into a first light and a second light, and the first light. And a first light detecting means for detecting the first light reflected and re-irradiated on the metal film, and a light branched by the light branching means. A second light detecting means for detecting a second light; and a dividing means for outputting a result of dividing a detection value by the first light detecting means and a detection value by the second light detecting means. It is a thing. This makes it possible to individually detect the resonance angle of the first irradiation location and the resonance angle of the second irradiation location on the metal film by calculation.
[0022]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the analyzer according to the twelfth aspect, the metal film has a structure capable of coming in contact with a plurality of different samples. The irradiated and reflected first light is obtained by irradiating portions of the metal film corresponding to different samples. Thereby, even if the resonance angles of a plurality of different samples overlap, the resonance angles can be individually detected by calculation.
[0023]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the analyzer according to the twelfth aspect, the reflected light from the metal film is the same as the first light re-irradiated and reflected on the metal film by the light branching unit. The portion of the metal film corresponding to the sample was irradiated. As a result, the resonance angles at a plurality of locations can be individually detected, so that a change in the resonance angle can be finely detected.
[0024]
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the analyzer according to any one of the twelfth to fourteenth aspects, wherein a reference disposed in contact with the metal film and an incident angle at which surface plasmon resonance occurs in the reference. Temperature detecting means for detecting the temperature on the metal film. Thus, even if the resonance angles of the sample and the reference overlap, it is possible to individually detect the resonance angles by calculation, and thus the choice of materials that can be used as the reference is expanded.
[0025]
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided the analyzer according to any one of the twelfth to fifteenth aspects, wherein the first light reflected by the metal film after being branched by the light branching means and re-irradiated to the metal film is reflected. The apparatus further includes a division ratio detection unit that detects a division ratio of light intensity between the light and the second light branched by the light branching unit. Accordingly, even if there is a variation in the division ratio of the intensity of the light branched by the light branching unit, it is possible to accurately detect the resonance angle by correction after detecting this.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, and 6. FIG.
[0027]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of the analyzer according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a sample 2 to be measured is in contact with one side of a metal film 1 and an optical prism 3 is in contact with the other side. The optical prism 3 has a function of irradiating the metal film 1 with the light 24 from the light source 4 at an incident angle θ equal to or greater than the critical angle. As described above, the light source 4 generates the light 24 to irradiate the metal film 1 and irradiates the p-polarized light 24 onto the metal film 1 while changing the incident angle θ. As a method of changing the incident angle θ, the light 24 may be scanned on the metal film 1 by driving the light source 4 so as to change the angle, or the light source 4 may be fixed and the polygon mirror may be fixed. The light 24 may be scanned by driving a reflecting mirror such as a scanner.
[0028]
The optical prism 3 has two surfaces parallel to each other, and the metal film 1 is disposed so as to be in contact with one surface. The optical means 5 is arranged so as to be in contact with the other surface of the optical prism 3. The light 24 irradiated on the metal film 1 is totally reflected on the metal film 1 and is incident on the optical unit 5. The optical means 5 has a function of reflecting the incident light and re-irradiating it on the metal film 1, and is specifically configured using an optical component such as a reflecting mirror. Further, as described above, the metal film 1 and the optical means 5 are arranged in parallel, and the incident angle θ of the light radiated on the metal film 1 for the second time and the light radiated on the metal film 1 for the first time The incident angle θ of the reflected light. The light re-irradiated on the metal film 1 is totally reflected again on the metal film 1, exits the optical prism 3, and enters the light detecting means 6. The light detecting means 6 has a function of detecting the intensity of the reflected light 26, and a photodiode, a CCD, or the like is used as an element for detecting the light.
[0029]
FIG. 2 shows a distribution diagram of the reflected light intensity with respect to the incident angle at a certain time in the analyzer configured as described above.
When the light 24 is irradiated at the incident angle θ on the metal film 1, the intensity of the reflected light near the resonance angle decreases due to surface plasmon resonance, but as shown in FIG. Is detected by the light detecting means 6, surface plasmon resonance occurs at the first and second irradiation positions of the metal film 1. For this reason, as shown in FIG. 2, the intensity of the reflected light near the resonance angle is smaller than that when the metal film 1 is irradiated once.
[0030]
For example, assuming that the reflected light intensity at the resonance angle when irradiated once on the metal film 1 is 0.3 with reference to the reflected light intensity 1.0 at an angle at which surface plasmon resonance does not occur, Is twice (0.3 / 1.0) × (0.3 / 1.0) = 0.09 / 1.0. That is, the result of multiplying the reduction rate of the reflected light intensity with respect to the reference by the number of times of irradiation on the metal film 1 is output as the reflected light intensity at the resonance angle. At an incident angle at which surface plasmon resonance does not occur, the reflected light intensity hardly decreases even if the metal film 1 is irradiated twice. Therefore, when the metal film 1 is irradiated twice, the difference in the reflected light intensity between the incident angle where no surface plasmon resonance occurs and the vicinity of the resonance angle increases.
[0031]
FIG. 3 is a distribution diagram of the reflected light intensity with respect to the incident angle θ before and after the time Δt has elapsed. At the measurement point, the change in the intensity of the reflected light when the time Δt has elapsed is greater than that in the case where the conventional metal film 1 is irradiated once, as shown in FIG. Therefore, a change in the reflected light intensity can be detected more finely, and a minute change in the resonance angle can be detected by calculation.
[0032]
The above description is about the case where the surface plasmon resonance is generated twice on the metal film 1, but the surface plasmon resonance is generated a plurality of times by re-irradiating the light on the metal film 1 plural times. You may let it. By doing so, the change in the intensity of the reflected light is further increased, so that the change in the resonance angle can be accurately detected.
[0033]
Next, another example of the analyzer according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. 4, the optical means 5 includes the metal film 1 on which the sample 2 is disposed on one side, so that the two metal films 1 and 1 are disposed in parallel with the optical prism 3 interposed therebetween. According to this configuration, many surface plasmon resonances can be generated with a short optical path.
[0034]
Next, still another example of the analyzer according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, A samples 7 and B samples 8 having different resonance angles are arranged on the metal film 1, and a plurality of re-irradiations based on the optical unit 5 cause light to be applied to each of the samples 7 and 8. Irradiate 24. Then, since the resonance angles of the A sample 7 and the B sample 8 are different, the SPR curve having two resonance angles is obtained by the light detecting means 6 as shown in FIG. Therefore, the change of the resonance angle can be measured for two samples at the same time.
[0035]
The analyzer according to the first embodiment is not limited to use in the fields of medical, biochemical and chemical analysis and evaluation, and the same effects can be obtained even when used in other fields of analysis and evaluation. You can get.
[0036]
(Embodiment 2)
Embodiment 2 of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 7 is a configuration diagram illustrating an analyzer according to Embodiment 2 of the present invention. The same components as those of the analyzer according to Embodiment 1 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In FIG. 7, a reference 9 is disposed on a metal film 1 separately from the sample 2, and the temperature is detected by utilizing the fact that the resonance angle changes with the temperature.
[0037]
As a material used as the reference 9, a substance whose resonance angle changes only depending on temperature is used. The temperature detecting means 10 receiving the output from the light detecting means 6 detects the temperature on the metal film 1 from the resonance angle of the reference 9. The storage unit 11 stores in advance the relationship between the temperature of the sample 2 and the resonance angle, and corrects the change in the resonance angle due to the temperature according to the change in the temperature on the metal film 1 detected by the temperature detection unit 10. Output as a value. Since the relationship between the temperature of the sample 2 and the resonance angle differs depending on the type of the sample 2, the relationship may be stored in the storage unit 11 for each type of the sample to be measured. The correction unit 12 corrects the incident angle θ based on the correction value output from the storage unit 11 to obtain an accurate resonance angle.
[0038]
The operation of the analyzer configured as described above will be described with reference to FIG. 8A and 8B are distribution diagrams of the reflected light intensity with respect to the incident angle θ before and after the elapse of the time Δt. FIG. 8A is a distribution diagram before the incident angle is corrected, and FIG. FIG. As the reflected light intensity detected by the light detection means 6, an SPR curve having two resonance angles of the reference 9 and the sample 2 is obtained as shown in FIG. During the analysis of the sample reaction or the like, if the resonance angle between the reference 9 and the sample 2 changes as shown in FIG. 8A after the elapse of the time Δt, the change in the resonance angle of the reference 9 is due to the temperature change. The change in the resonance angle of the sample 2 depends on the temperature change and the sample reaction.
[0039]
Therefore, a temperature change on the metal film 1 is detected by the temperature detecting means 10 from a change in the resonance angle of the reference 9. Then, based on the relationship between the temperature of the sample 2 and the resonance angle stored in the storage unit 11 in advance, a change in the resonance angle corresponding to the temperature change is output, and the correction unit 12 corrects the incident angle. . As shown in FIG. 8B, the change in the resonance angle due to the temperature of the sample 2 is removed, and only the change in the resonance angle due to the sample reaction can be measured.
[0040]
In the above-described configuration, the incident angle is corrected based on the relationship between the temperature of the sample 2 and the resonance angle stored in the storage unit 11 in advance, but the relationship between the reference 9 and the temperature of the sample 2 and the resonance angle is corrected. Are the same, the change in the resonance angle of the reference 9 detected by the temperature detecting means may not be converted into the change in temperature, and may be used as it is as the correction of the incident angle. According to this, it is not necessary to previously store the relationship between the temperature of the sample 2 and the resonance angle in the storage means 11, and the configuration can be simplified.
[0041]
Further, in order to accurately correct the temperature, it is necessary to accurately detect the resonance angle of the reference 9. As shown in FIG. 7, by irradiating the portion of the metal film 1 corresponding to the reference 9 with light a plurality of times, the change in the intensity of the reflected light increases, so that the resonance angle can be accurately detected. Further, the light intensity may be lost when reflected by the optical unit 5 constituted by a reflection mirror or the like, and the detection accuracy of the resonance angle may be deteriorated. If the portion is first irradiated with light, the resonance angle can be detected without loss of light intensity, and the temperature can be accurately detected.
[0042]
The analyzer according to the second embodiment is not limited to use in the fields of medical, biochemical and chemical analysis and evaluation, and the same effects can be obtained even when used in other fields of analysis and evaluation. Can be.
[0043]
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating an analyzer according to Embodiment 3 of the present invention. Note that the same components as those of the analyzers in Embodiments 1 and 2 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 9, a reference 9 is arranged on a metal film 1 separately from other samples, and detects the temperature by utilizing the fact that its resonance angle changes with temperature. As a material used as the reference 9, a substance whose resonance angle changes only depending on temperature is used. The temperature detecting means 10 detects the temperature on the metal film 1 from the resonance angle of the reference 9.
[0044]
The temperature detected by the temperature detecting means 10 is displayed outside the apparatus by the temperature display means 13, so that the current temperature can be visually confirmed from the outside, for example. The temperature detected by the temperature detecting means 10 is fed back to the temperature controlling means 14, and the temperature control element 15 controls the temperature of the sample 2 and the reference 9 to be constant. The temperature control element 15 includes a Peltier element, a fan, a heater / cooler, and the like. The temperature control element 15 heats / cools the sample 2 and the reference 9. Further, the temperature control means 14 has a function of adjusting the temperature of the temperature control element 15 from the outside of the apparatus as shown in the figure. Measurement can be performed in the state set to.
[0045]
In the analyzer configured as described above, since the temperature on the metal film 1 is always controlled to be constant by the temperature control element 15, it is possible to eliminate a detection error of the resonance angle due to the temperature.
[0046]
Further, the analyzer of the third embodiment is not limited to use in the fields of medical, biochemical and chemical analysis and evaluation, and the same effects can be obtained even when used in other fields of analysis and evaluation. You can get.
[0047]
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10, 11, and 12. FIG.
[0048]
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an analyzer according to Embodiment 4 of the present invention. The same components as those in the analyzers according to the first, second, and third embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Here, the metal film 1 is arranged so as to be in contact with one surface of the optical prism 3, and the beam splitter 16 is arranged so as to be in contact with the other surface.
[0049]
On the metal film 1 on which the A sample 7 and the B sample 8, which are two kinds of different samples, are arranged, the light 24 is irradiated from the light source 4 to the place where the A sample 7 is arranged. The light irradiated on the metal film 1 is totally reflected on the metal film 1 and is incident on the beam splitter 16. The beam splitter 16 splits the reflected light from the metal film 1 into two. It is desirable that the division ratio of the intensity of the branched light be 1: 1. One light is applied to the place where the B sample 8 is arranged, and then is totally reflected on the metal film 1. The intensity of the reflected light 26 is detected by the first light detecting means 17. The other light split by the beam splitter 16 is incident on the second light detecting means 18 and the reflected light intensity is detected.
[0050]
The reflected light intensities detected by the first light detecting means 17 and the second light detecting means 18 are input to a dividing means 19. Further, the splitting ratio detecting means 20 detects the splitting ratio of the intensity of the light split by the beam splitter 16 and outputs it to the dividing means 19. The dividing means 19 corrects the reflected light intensity detected by the first light detecting means 17 and the reflected light intensity detected by the second light detecting means 18 according to the division ratio, and then corrects the first light detecting means. The reflected light intensity detected by 17 is divided by the reflected light intensity detected by the second light detecting means 18 and output.
[0051]
In the analyzer configured as described above, FIG. 11 shows a distribution diagram of the reflected light intensity at a certain time, and FIG. 11A shows the distribution of the reflected light intensity detected by the first light detecting means 17. FIG. 4B shows a distribution diagram of the reflected light intensity detected by the second light detecting means 18, and FIG. 4C shows a distribution diagram of the reflected light intensity detected by the dividing means 19. FIG. 11 shows a case where the division ratio of the intensity of the branched light detected by the division ratio detection unit 20 is 1: 1.
[0052]
As in the first embodiment described with reference to FIG. 5, in FIG. 10, the reflected light intensity of light applied to two different kinds of samples, A sample 7 and B sample 8, is changed to the first light. When detected by the detecting means 17, the resonance angles of the A sample 7 and the B sample 8 can be detected simultaneously. However, when the resonance angles of the sample A 7 and the sample B 8 are close to each other, the SPR curves near the resonance angle overlap as shown in FIG. 11A, and the respective resonance angles cannot be detected. I will.
[0053]
Then, if the reflected light intensity of the light applied only to the A sample 7 is detected by the light detecting means 18, the resonance angle of the A sample 7 can be detected as shown in FIG. In FIG. 11A, since the reflected light intensity when the light is applied to the A sample 7 and the B sample 8 is multiplied, the first light detecting means 17 detects the light using the dividing means 19. The resonance angle of the B sample 8 can be detected by dividing the reflected light intensity obtained by the reflected light intensity detected by the second light detecting means 18. For example, the reflected light intensity in FIG. 11A is 0.21 and the reflected light intensity in FIG. 11B is 0.3 based on the reflected light intensity 1.0 at an angle at which surface plasmon resonance does not occur. At the incident angle, the intensity of the reflected light from the B sample 8 was calculated as (0.21 / 1.0) / (0.3 / 1.0) = 0.7 / 1.0, and FIG. As described above, the reflected light intensity of only the B sample 8 can be detected. Therefore, even if the resonance angles of two different samples overlap, it is possible to individually detect the resonance angles by division.
[0054]
Next, a case where the division ratio of the intensity of the light split by the beam splitter 16 is different will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a distribution diagram of the reflected light intensity at a certain time when the division ratio of the intensity of the light split by the beam splitter 16 in FIG. 10 is different, and FIG. 12A shows the first light detecting means. 17, the distribution of the reflected light intensity detected by the second light detecting means 18 is shown, and the distribution of the reflected light intensity detected by the second light detecting means 18 is shown. FIG.
[0055]
When the division ratio of the intensity of the light split by the beam splitter 16 is different, the reference of the intensity of the reflected light is, for example, 0.8 in FIG. 12A and 1.0 in FIG. Different as it is. Therefore, a portion that can be a reference of the reflected light intensity in the SPR curve, that is, a portion of the incident angle where the reflected light intensity does not decrease due to surface plasmon resonance is set as a detection point, and the division ratio detecting means 20 in FIG. Detection is performed based on the intensity of the reflected light at the point, and the detection result is output to the dividing means 19. Then, the reduction rate of the reflected light intensity with respect to the detection reference is obtained for each of the light detection means 17 and 18 and then divided by the division means 19, whereby the resonance angle of each sample can be individually detected.
[0056]
For example, the reflected light intensity detected by the first light detecting means 17 in FIG. 12A is 0.17, and the reflection of the A sample 7 detected by the second light detecting means 18 in FIG. At the incident angle where the light intensity is 0.3, the reduction rate of the reflected light intensity is 0.17 / 0.8 in FIG. 12A and 0.3 / 1.0 in FIG. 12B. Then, the reflected light intensity on the B sample 8 at the incident angle can be calculated as (0.17 / 0.8) / (0.3 / 1.0) = 0.7 / 1.0. Even if the ratio is different, the resonance angle of each sample can be detected individually.
[0057]
If the two samples supplied on the metal film 1 in the configuration of FIG. 10 are the same sample, the resonance angle can be finely detected by the two light detection means, so that the accuracy is improved. If a plurality of light detecting means are provided, the resonance angle can be detected simultaneously for two or more types of samples. Further, the sample may be replaced with a reference for temperature detection. Even if the resonance angle of the reference and the resonance angle of the sample overlap, the resonance angle can be detected individually by calculation, so that the material that can be used as the reference is not limited by the resonance angle of the sample.
[0058]
The analyzer of the fourth embodiment is not limited to use in the fields of medical, biochemical, and chemical analysis and evaluation, and the same effects can be obtained even when used in other fields of analysis and evaluation. Can be.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the analyzer of the present invention, by providing the optical means for irradiating the metal film with light a plurality of times, the change in the intensity of the reflected light detected by the light detecting means becomes large, and The change in angle can be detected with high accuracy. Further, it is possible to prevent the occurrence of an error in the resonance angle caused by a temperature change, and to accurately detect the change in the resonance angle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an analyzer according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a distribution diagram of reflected light intensity with respect to an incident angle at a certain time in the analyzer of FIG. 1;
FIG. 3 is a distribution diagram of reflected light intensity with respect to an incident angle before and after a lapse of time Δt in the analyzer of FIG. 1;
FIG. 4 is a configuration diagram showing another example of the analyzer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing still another example of the analyzer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a distribution diagram of reflected light intensity with respect to an incident angle before and after a lapse of time Δt in FIG. 5;
FIG. 7 is a configuration diagram showing an analyzer according to a second embodiment of the present invention.
8A and 8B are distribution diagrams of the reflected light intensity with respect to the incident angle before and after the elapse of the time Δt in the analysis device of FIG. 7, wherein FIG. 8A is a distribution diagram before the incident angle is corrected, and FIG. Distribution map after angle correction
FIG. 9 is a configuration diagram showing an analyzer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram showing an analyzer according to a fourth embodiment of the present invention.
11A and 11B are distribution diagrams of reflected light intensity with respect to an incident angle at a certain time in the analyzer of FIG. 10, wherein FIG. 11A is a distribution diagram of reflected light intensity detected by a first light detection unit, and FIG. ) Is a distribution diagram of the reflected light intensity detected by the second light detecting means, and (c) is a distribution diagram of the reflected light intensity detected by the dividing means.
12 is a distribution diagram of the reflected light intensity at a certain time when the division ratio of the intensity of the light split by the beam splitter is different in the analyzer of FIG. 10, wherein (a) is the first light intensity; A distribution diagram of the reflected light intensity detected by the detecting means, (b) is a distribution diagram of the reflected light intensity detected by the second light detecting device, and (c) is a distribution diagram of the reflected light intensity detected by the dividing means.
FIG. 13 is a configuration diagram showing a conventional analyzer.
14 is an explanatory diagram of a reflected light intensity distribution with respect to an incident angle in the conventional analyzer of FIG.
[Explanation of symbols]
1 Metal film
2 samples
3 Optical prism
4 Light source
5 Optical means
6 Light detection means
9 Reference
10 Temperature detection means
16 Beam splitter
17 First light detecting means
18. Second light detecting means
19 Division means
20 Split ratio detecting means
24 light
26 reflected light
θ Incident angle