JP2004354092A - 表面プラズモン共鳴測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】入射光線の入射角度を変えても、光検出器に常に反射光線が照射される表面プラズモン共鳴測定装置を提供する。
【解決手段】発光素子14は発光素子固定板16に固定され、受光素子15は受光素子固定板17に固定されており、発光素子固定板と受光素子固定板は、入射光線の経路L1と反射光線の経路L2とを含む基準面上において、照射点P1を中心に回動可能とされている。そして、発光素子固定板と受光素子固定板とを連動させるリンク機構として、第一リンク部材18と第二リンク部材19とが、発光素子固定板と受光素子固定板とにそれぞれ取付けられている。発光素子固定板を、モータ35により基準面上において、照射点を中心に回動させると、リンク機構により受光素子固定板も、基準面上において照射点を中心に回動することになり、入射光線の入射角度が変わっても、反射光線を受光素子により検出することができる。
【選択図】図1
【解決手段】発光素子14は発光素子固定板16に固定され、受光素子15は受光素子固定板17に固定されており、発光素子固定板と受光素子固定板は、入射光線の経路L1と反射光線の経路L2とを含む基準面上において、照射点P1を中心に回動可能とされている。そして、発光素子固定板と受光素子固定板とを連動させるリンク機構として、第一リンク部材18と第二リンク部材19とが、発光素子固定板と受光素子固定板とにそれぞれ取付けられている。発光素子固定板を、モータ35により基準面上において、照射点を中心に回動させると、リンク機構により受光素子固定板も、基準面上において照射点を中心に回動することになり、入射光線の入射角度が変わっても、反射光線を受光素子により検出することができる。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面プラズモン共鳴測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
表面プラズモン共鳴測定を行う為の装置として、例えば下記特許文献1に開示されているものがある。特許文献1に開示されている技術は、レーザー等の光供給手段から照射した光を、プリズムと金属膜との界面で反射させ、その反射光をフォトデテクタ等の受光手段により検出するようにしたもので、光供給手段及び受光手段をそれぞれのステージ上で移動できるようにし、かつ光供給手段と受光手段とが連動して移動できるようにして、入射光線の入射角度を変えても、常に反射光線が受光手段に照射されるようにしたものである。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−239233号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1では、光供給手段及び受光手段とは、それぞれ別のステージ上に配置されているため、異なる複数の駆動機構により、光供給手段と受光手段とを駆動する必要がある。そのため、装置の構成が煩雑となる。また、入射光線の入射角度を変えても、反射光線が常に光検出機に照射されるようにするためには、別々の駆動機構を連動させる制御機構が必要になり、装置が複雑になるという問題がある。
【0005】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、入射光線の入射角度を変えつつ反射光強度を測定する場合に、より簡便な機構で、反射光線を検出するための受光手段に常に反射光線が照射されるようにすることができる表面プラズモン共鳴測定装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の表面プラズモン共鳴測定装置の第一形態は、入射光線を照射する光供給手段と、前記入射光線が照射される検出面と、前記検出面からの反射光線を受光する受光手段と、を有する表面プラズモン共鳴測定装置において、前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とを含む基準面上において、前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とが交わる点を照射点としたとき、該照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動可能であり、前記入射光線が前記照射点に照射されるように前記光供給手段が固定される光供給手段固定部材と、前記照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動可能であり、前記受光手段が前記反射光線を受光するように、前記受光手段が固定される受光手段固定部材と、前記光供給手段固定部材と前記受光手段固定部材とのいずれか一つを前記照射点を中心に前記基準面において回動させる固定部材駆動機構と、前記光供給手段固定部材の回動と前記受光手段固定部材の回動とを連動させるリンク機構と、を有することを特徴とする。
【0007】
上記のような構成によれば、入射光線の経路と反射光線の経路とを含む基準面上において、前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とが交わる点を照射点としたとき、該照射点を中心として、入射光線を照射する光供給手段が、前記光供給手段固定部材とともに回動する形態を実現することができる。そのため、光供給手段から照射される入射光線の入射角度を変化させることができる。一方、受光手段も、受光手段固定部材とともに、前記照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動することができる。そのため、入射光線の入射角度の変化に伴って、反射光線の反射角度が変化しても、受光手段固定部材を回動させれば、反射光線を検出することができる。さらに、本発明においては、前記光供給手段固定部材の回動と前記受光手段固定部材の回動とを連動させるリンク機構とを有する。そのため、光供給手段固定部材と受光手段固定部材とのいずれか一つを、前記照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動させれば、ひとつの固定部材駆動機構により、光供給手段と受光手段との両方を回動させることができる。そのため、光供給手段と受光手段とを別個の駆動機構により移動させなくてもよく、より簡便な構成により、光供給手段と受光手段とを連動して移動させることができる。また、光供給手段と受光手段とを別個に移動させる場合と比べて、駆動機構の占有スペースを削減することもできるので、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【0008】
また、本発明の表面プラズモン共鳴測定装置の第二形態は、より具体的な構成として、透明基板と、該透明基板の第一主表面に形成される金属膜とを備え、前記金属膜側で試料と接触させられるセンサチップと、前記センサチップの前記金属膜とは反対側の第二主表面側に配備されるプリズムと、前記金属膜の前記透明基板とは反対側の表面を検出面として、該検出面に対して、前記プリズムを介して入射光線を照射する光供給手段と、前記入射光線の前記検出面からの反射光線を検出する受光手段と、前記金属膜に試料が接触するように、試料を流動させる試料流動流路が形成された流路プレートと、前記透明基板に対して前記入射光線以外を遮光する遮光手段と、を備える表面プラズモン共鳴測定装置において、前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とを含む基準面上において、前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とが交わる点を照射点としたとき、該照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動可能であり、前記入射光線が前記照射点に照射されるように前記光供給手段が固定される光供給手段固定部材と、前記照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動可能であり、前記受光手段が前記反射光線を受光するように、前記受光手段が固定される受光手段固定部材と、前記光供給手段固定部材と前記受光手段固定部材とのいずれか一つを前記照射点を中心に前記基準面において回動させる固定部材駆動機構と、前記光供給手段固定部材の回動と前記受光手段固定部材の回動とを連動させるリンク機構と、を有することを特徴とする。
【0009】
上記本発明の第二形態においては、前記流路プレートには、該流路プレートを介して前記試料流動流路内の試料の温度を調節する温度調節機が接続されているものとすることができる。
【0010】
また、本発明の第一形態及び第二形態におけるリンク機構としては、具体的に以下のような構成を採用することができる。つまり、前記リンク機構は、前記基準面上において、前記光供給手段固定部材上に位置する第一支持点に一端側が回動可能に取付けられる第一リンク部材と、前記受光手段固定部材上に位置する第二支持点に一端側が回動可能に取付けられる第二リンク部材とを備え、前記第一リンク部材と前記第二リンク部材とは、それぞれの他端側で支点を中心に回動可能に連結されており、さらに、前記基準面上において、前記照射点を通り前記検出面と垂直な直線を中心線としたとき、該中心線上を前記支点が移動可能とされており、かつ前記支点と前記第一支持点との前記基準面上における距離と、前記支点と前記第二支持点との前記基準面上における距離とが同一となり、前記照射点と前記第一支持点との前記基準面上における距離と、前記照射点と前記第二支持点との前記基準面上における距離とが同一となるものであるとすることができる。
【0011】
上記のようなリンク機構によれば、固定部材駆動機構により、例えば光供給手段固定部材を前記照射点を中心に、前記基準面上において上方に回動させると、該光供給手段固定部材に前記第一支持点において取付けられる第一リンク部材が前記第一支持点を中心として回動して、前記中心線上の支点の位置を上方に移動させる。すると、前記支点において第一リンク部材と連結される第二リンク部材の支点側も上方に移動され、第二リンク部材が第二支持点において回動可能に取付けられる受光手段固定部材も前記照射点を中心に上方に回動することになる。そのため、光供給手段固定部材の回動と受光手段固定部材との回動を連動させることができる。
【0012】
また、前記支点と第一支持点との前記基準面上における距離と、前記支点と前記第二支持点との前記基準面上における距離とが同一となり、前記照射点と前記第一支持点との前記基準面上における距離と、前記照射点と前記第二支持点との前記基準面上における距離とが同一となるようにしているので、前記基準面上でみたとき、前記支点と前記照射点とを結ぶ線分を底辺として、前記第一支持点あるいは前記第二支持点をそれぞれ頂点とする合同な二つの三角形が形成される。また、前記基準面上でみたとき、前記中心線上のみを前記支点が移動できるようにしているため、光供給手段固定部材と受光手段固定部材とが回動しても、二つの三角形は常に合同である。したがって、光供給手段固定部材と受光手段固定部材とは中心線を中心に左右対称に、同じ角度だけ回動することになり、入射光線の入射角度を変化させても、常に受光手段により反射光線を検出することができるのである。
【0013】
さらに、本発明の第一形態及び第二形態の表面プラズモン共鳴測定装置においては、前記固定部材駆動機構は、前記基準面に垂直で、前記照射点を通る軸心を有するモータ軸が、前記光供給手段固定部材あるいは前記受光手段のいずれかに固定されているモータであるとすることができる。
【0014】
固定部材駆動機構として、上記のようなモータを採用すれば、入射光線の経路と反射光線の経路とを含む面上において、前記照射点を中心にモータ軸が回転することになり、さらにこのモータ軸に前記光供給手段固定部材と前記受光手段固定部材とのいずれか一つが固定されているので、前記光供給手段固定部材と前記受光手段固定部材とのいずれか一つが、モータにより前記照射点を中心として回動されることになる。なお、モータのモータ軸を光供給手段固定部材に固定した場合、モータの駆動により光供給手段固定部材が回動し、本発明にかかるリンク機構により連動されて、受光手段固定部材も照射点を中心に回動することになる。一方、モータのモータ軸を受光手段固定部材に固定した場合、モータの駆動により受光手段固定部材も回動し、本発明にかかるリンク機構により連動されて、光供給手段固定部材が照射点を中心に回動することになる。
【0015】
なお、本発明において、入射光線が照射される検出面は、本発明の表面プラズモン共鳴検出装置により、例えば屈折率等の物理特性が評価される試料の検出面とすることができ、当該試料と金属膜との界面とすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本実施形態の表面プラズモン共鳴測定装置は、試料として、例えば抗原、抗体等の生体分子を用い、その濃度を測定する光学バイオセンサ装置とすることができる。
【0017】
図1は、本実施形態の表面プラズモン共鳴測定装置50(以下、SPR装置50とする)を示す概略図である。また、図2は、図1のA−A断面図である。図2は断面図であるが、図面の見易さを優先して装置の説明上必要のないものにはハッチングをしていない。さらに、本発明にかかるリンク機構は、図面の見易さを優先して記載していない。また、図3は、図1のB−B面から図の下方に向かって投影したものであるが、装置50の説明上必要と思われる部分(リンク機構に関する部分)は断面図として示している。
【0018】
図1に示すように、本実施形態のSPR装置50は、透明基板としてのガラス基板11の第一主表面に金属膜としての金膜12が形成されてなるセンサチップ10と、該センサチップ10の金膜12側に試料を接触させるために、試料を流すための流路プレート28と、ガラス基板11と同一の屈折率であり、ガラス基板11の、金膜12が形成されている第一主表面とは反対側の第二主表面側に配備されるプリズム13と、光供給手段としての発光素子14(以下LD14とする)と、受光手段としてのフォトデテクタ15(以下PD15とする)と、を有する。LD14からは測定光としての入射光線がプリズム13を介してガラス基板11の金膜12側に照射されるようになっており、入射光線は金膜12とガラス基板11との界面において反射され、その反射光線をPD15により検出するようになっている。また、金膜12のガラス基板11と反対側の表面には、測定用の試料が接触するようになっており、本実施形態における検出面とされている。以下、金膜12のガラス基板11とは反対側の表面(検出面)を表面プラズモン検出面(SP検出面46)とする。図1中のL1は入射光線の経路を示し、L2は反射光線の経路を示す。入射光線は経路L1を通り、ガラス基板11と金膜12との界面近傍において反射され、反射光線は経路L2を通りPD15の受光面に照射される。なお、センサチップ10への入射光線以外の光は、遮光手段としてのカバー31により遮断されている。
【0019】
このように、センサチップ10のガラス基板11と金膜12との界面で全反射するように、LD14から入射光線を照射すると、金膜12側にエバネッセント波と呼ばれるエネルギー波が生じる。エバネッセント波では、金膜の自由電子がプラズモンの共鳴に使われるため、反射光線の特定の角度に、エネルギーの消失がみられ、反射光線の強度を測定すると、ある特定の角度で反射光線の強度が減衰するのが認められる。この光学現象がSPR(表面プラズモン共鳴)である。
【0020】
反射光線の消失角度は、金膜12の試料と接触する側の表面近傍における、試料の屈折率に依存して変化する。SPR装置50では、この現象を利用して、2分子の結合・解離を測定する。具体的には、金膜12のガラス基板11とは反対側の表面に形成した自己組織化膜に抗体を固定し、この抗体が固定された領域に、この抗体が特異的に認識する抗原TGを含む試料を、流路プレート28の試料流通管路を介して流動させる。そして、特異的抗体・抗原反応により、センサチップ10の表面の質量が増加し、その結果として、センサチップ10の表面の屈折率が増加する。この屈折率の変化に応じて、反射光線の強度が減衰する入射光線の角度は変化するが、この入射角度の径時変化をセンサグラムと呼ぶグラフとして表示することにより、センサチップ10の表面での分子の相互作用をリアルタイムにモニタすることができる。
【0021】
また、LD14は、LD14からの入射光線が、ガラスセンサ11の金膜12近傍に照射されるように、光供給手段固定部材としてのLD固定板16に固定されており、PD15は、前記SP検出面46からの反射光線を検出できるように、SP検出面46の照射点P1を向くように、受光手段固定部材としてのPD固定板17に固定されている。また、図1及び図3に示すように、LD固定部材16には、LD保持台24が固定されており、このLD保持台24に固定されるLD収納ケース44にLD14と、スプリッタ20と、偏向板21と、ピンホール22とが収納されている。これらLD14、スプリッタ20、偏向板21、ピンホール22はLD収納ケース44に位置固定されている。一方、PD固定板17には、PD保持台25が固定されており、このPD保持台25に固定されるPD収納ケース45にPD15と、ピンホール23とが収納されている。これらPD15とピンホール23とはPD収納ケース45に位置固定されている。
【0022】
また、LD固定板16には、第一支持点P3において、第一リンク部材18の一端側が支持部材30により取付けられており、第一支持点P3を中心として、第一リンク部材18がLD固定板16に対して回動可能とされている。また、PD固定板17には、第二支持点P4において、第二リンク部材19の一端側が支持部材29により取付けられており、第二支持点P4を中心として第二リンク部材19がPD固定板17に対して、前記基準面上において回動可能とされている。さらに、第一リンク部材18の他端側と第二リンク部材19の他端側とは、支点P2において、支持部材27により連結されている。なお、第一リンク部材18と第二リンク部材19とは、支点P2を中心として相対的に回動できるように連結されている。これら第一リンク部材18と、第二リンク部材19と、支持部材27、29、30とにより、本発明にかかるリンク機構が構成されている。
【0023】
また、本実施形態のSPR装置50としては、図2に示すように、LD固定板16とPD固定板17とのいずれかひとつを、照射点P1を中心として回動させる駆動機構として、モータ35を有する。このモータ35のモータ軸36は、その軸心O2がガラス基板11と金膜12との界面と同一平面上に位置し、さらに軸心O2が図1の照射点P1を通るように配置されている。さらに、図2に示すように、このモータ軸36とLD固定部材16とは固定されており、本実施形態の場合、モータ35はLD固定部材16を照射点P1を中心として回動するように駆動するものである。より具体的には、LD固定部材16に形成される円筒部16aがモータ軸36を覆い、円筒部16aの底部から固定部材34により、LD固定板16がモータ軸36に固定されている。そして、PD固定部材17に形成されている挿通孔17aにLD固定部材16の円筒部16aが挿通する形でPD固定部材17が位置決めされている。なお、LD固定板16とPD固定板17との間、及びPD固定板17と固定部材34との間には、スラスト軸受32、33が配置されており、PD固定板17は、LD固定板16とは独立して、照射点P1(モータ軸36の軸心O2)を中心に回動できるようになっている。
【0024】
また、本実施形態のSPR装置50においては、図2に示すように、流路プレート28に試料流動流路28cが形成されている。この試料流動流路28cは、その一部が金膜12側に露出するように形成されており、この試料流動流路28cを溶媒に混合された試料が流動することにより、金膜12に試料が接触して、試料に対して表面プラズモン共鳴測定を行うことができるようになっている。より具体的には、流路プレート28は、上側プレート28aと下側プレート28bとにより構成されており、試料流動流路28cの一部は、上側プレート28aに形成された溝部が下側プレート28bの表面と重ねあわされることにより形成されるようになっている。
【0025】
このような試料流動流路28cの金膜12に露出する試料保持部28dには、ある抗原と特異的に結合する抗体が配置されている。具体的には、試料保持部28dに露出するセンサチップ10の金膜12表面に、抗体が固定されている。そして、試料流動流路28cを流れる溶媒内の抗原が試料保持部28dにおいて、特異的抗体・抗原反応により抗原と抗体とが接合するようになっている。センサチップ11の試料保持部28dが形成されている表面に入射光線を照射して、表面プラズモン共鳴を測定することにより、分子の相互作用をリアルタイムにモニタすることができる。
【0026】
また、流路プレート28の下方には、該流路プレート28と接触する形態で、試料の温度を調節するための温度調節機が備えられている。
【0027】
また、流路プレート28には、試料流動流路28cに試料を流動させるのに、該試料流動流路28cを開閉するためのバルブ機構38が取付けられている。このようなバルブ機構38により、試料流動流路28cに試料を流通させたり、試料流動流路28cへの試料の流通を停止したりすることことができる。また、試料流動流路28cは、流路プレート28中に複数形成されているものとすることができ、バルブ機構38は、複数の試料流動流路の開閉を制御するものとすることができる。
【0028】
以下、図4を用いて、本実施形態におけるリンク機構を詳細に説明する。図4は、入射光線の経路L1と反射光線の経路L2とを含む面上に各々の部材を投影して示すものであり、説明上必要ない部材は省略して示している。図4に示すように、本実施形態にかかるリンク機構は、入射光線の経路L1と反射光線の経路L2とを含む基準面上(図4の紙面上)において、支点P2と第一支持点P3との前記基準面上における距離と、支点P2と第二支持点P4との前記基準面上における距離とが同一とされている。つまり、図4の紙面上において、支点P2と第一支持点P3とを結ぶ線分S1と、支点P2と第二支持点P4とを結ぶ線分S2との長さが同じである。また、照射点P1と第一支持点P3との前記基準面上における距離と、照射点P1と第二支持点P4との前記基準面上における距離とが同一とされている。つまり、図4の紙面上において、照射点P1と第一支持点P3とを結ぶ線分S3と、照射点P1と第二支持点P4とを結ぶ線分S4との長さが同じである。
【0029】
さらに、入射光線の経路L1と反射光線の経路L2とを含む基準面上において、照射点P1を通り、SP検出面46に垂直な線を中心線O1としたとき、この中心線O1と、モータ軸36の軸心O2とを含む面上に支点P2が位置している。また、第一リンク部材18と第二リンク部材19とを連結するための支持部材27は、支点P2が中心線O1上を移動するように、図4の上下方向に移動できるようになっている。
【0030】
さらに、図3、図5、図6を用いて本実施形態のリンク機構の取付け構造について説明する。図3は、リンク機構の取付け構造の全体を示すものであり、図5は、LD固定部材16と第一リンク機構18との取付け構造、あるいはPD固定部材17と第二リンク部材19との取付け構造を詳細に示すものである。また、図6は、第一リンク部材18と第二リンク部材19との取付け構造を詳細に示すものである。
【0031】
図3、図5に示すように、LD固定部材16には、第一支持点P3を中心とする円筒状の開口部16aが形成されており、一方、第一リンク部材18には、第一支持点P3を中心として、円筒状の開口部18aが形成されており、これら開口部16aと開口部18aとに支持ピン43が挿通されている。支持ピン43は、第一リンク部材18の開口部18aの内径と対応する外径を有する第一径部43aと、LD固定板16の開口部16aの内径と対応する外径を有する第二径部43bとを有し、第一径部43aが第一リンク部材18の開口部18aに挿通され、第二径部43bがLD固定板16の開口部16aに挿通されている。さらに、支持ピン43の先端は、第一リンク部材18の表面から突出され、この突出部に支持部材30が取付けられて、LD固定板16と第一リンク部材18とが第一支持点P3を中心として回動可能に連結されている。
【0032】
また、PD固定板17には第二支持点P4を中心とする円筒状の開口部17aが形成されており、一方、第二リンク部材19には、第二支持点P4を中心として、円筒状の開口部19aが形成されており、これら開口部17aと開口部19aとに支持ピン42が挿通されている。支持ピン42は、第二リンク部材19の開口部19aの内径と対応する外径を有する第一径部42aと、PD固定板17の開口部17aの内径と対応する外径を有する第二径部42bとを有し、第一径部42aが第二リンク部材19の開口部19aに挿通され、第二径部42bがPD固定板17の開口部17aに挿通されている。さらに、支持ピン42の先端は、第二リンク部材19の表面から突出され、この突出部に支持部材29が取付けられて、PD固定板17と第二リンク部材19とが第二支持点P4を中心として回動可能に連結されている。
【0033】
さらに、図3、図6に示すように、第一リンク部材18には、支点P2を中心として円筒状の開口部18bが形成されており、第二リンク部材19には、支点P2を中心として円筒状の開口部19bが形成されている。そして、これら開口部18bと開口部19bとに支点ピン41が挿通されている。支点ピン41は、第二リンク部材19の開口部19bの内径と対応する外径を有する第一径部41aと、第一リンク部材18の開口部18bの内径と対応する外径を有する第二径部41bとを有し、第一径部41aが第二リンク部材19の開口部19bに挿通され、第二径部43bが第二リンク部材19の開口部19bに挿通されている。さらに、支持ピン41の先端は、第二リンク部材19の表面から突出され、この突出部に支持部材27が取付けられて、第一リンク部材18と第二リンク部材19とが支点P2を中心として回動可能に連結されている。
【0034】
さらに、支点ピン41には、第一径部41aと第二径部41bとよりも径の大きな第三径部41cが形成されている。第一径部41aと第二径部41bと第三径部41cとのそれぞれにおける外径は、第一径部41aから第三径部41cに向かって大きくなっている。そして、第三径部41cは、SPR装置50の側面の固定板40に形成されている開口部26に一端が挿通されている。この開口部26は、図1に示すように、幅が支点ピン41の第三径部41cの外径より若干大きく形成され、かつ上下方向に沿って縦長の形状で形成されている。そのため、支点ピン41は開口部26を挿通し、かつ図1面上の上下方向に移動できるようになっている。したがって、第一リンク部材18及び第二リンク部材19の支点ピン41に連結されている側の端部も上下方向に移動できるようになっている。
【0035】
上記のようなリンク機構の作用について説明する。まず、モータ35を駆動させて、LD固定板16を、照射点P1を中心として回動させる。そうすると、図4に示すように、LD固定板16に取付けられた第一リンク部材18は、第一支持点P3において回動することになり、第一リンク部材18の支点P2を上下方向に移動させる。これにより該第一リンク部材18と支点P2において連結している第二リンク部材19の支点P2側も上下方向に移動することになる。そのため、第二リンク部材19の第二支持点P4側も、円弧上に上下移動するようになり、そのため、第二支持点P4にて第二リンク部材19に取付けられているPD固定板17が照射点P1を中心として回動するようになっている。このとき、本実施形態のリンク機構においては、支点P2と第一支持点P3とを結ぶ線分S1と、支点P2と第二支持点P4とを結ぶ線分S2との長さが同一であり、かつ、照射点P1と第一支持点P3とを結ぶ線分S3と、照射点P1と第二支持点P4とを結ぶ線分S4との長さが同一であるので、中心線O1と線分S3とのなす角θ1と、中心線O1と線分S4とのなす角θ2とは同一となる。また、支点P2は中心線O1上のみを移動するようになっているので、θ1とθ2とが同一のままリンク機構が機能することになる。そして、LD14とPD15とは、LD固定板16とPD固定板17とにそれぞれ固定されているので、LD固定板16を照射点P1を中心として回動させ、入射光線の入射角度を変化させても、常にPD15により反射光線を検出できるようになっている。
【0036】
このように、本実施形態のSPR装置50においては、一つのモータ35によりLD固定板16を照射点P1を中心に回動させて、入射光線の経路L1の角度を変更できる。そして、リンク機構により入射光線の経路L1の変化に対応してPD固定板17も照射点P1を中心に回動し、反射光線の経路L2上にPD15が常に位置するようになる。そのため、一つのモータ35により、入射光線の経路L2が変わっても、反射光線を検出するように受光手段としてのPD15を移動することを、より簡便に実現することができる。また、駆動機構を複数設ける必要がないので、装置の小型化と低コスト化を実現することができる。
【0037】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものでなく、本発明の構成を有している限り他の形態を採用することもできる。例えば、本実施形態においては、モータ35によりLD固定板16を回動させ、リンク機構により、LD固定板16の回動と連動するようにPD固定板17を回動させるようにしているが、PD固定板17にモータ35のモータ軸36を取付け、PD固定板17をモータ35により回動させるようにしてもよい。この場合、PD固定部材17を照射点P1においてモータ35により回動させても、リンク機構により、LD固定部材16も連動して照射点P1を中心として回動することになり、入射光線の経路L1の角度を変更することができる。なお、この場合でもモータ35等の駆動機構は、PD固定板17を駆動するもの一つだけでよい。
【0038】
また、LD固定板16とPD固定板17とを回動させる駆動機構として、支点P2を図1の上下方向に往復動させるような、例えばリニア振動アクチュエータ等のアクチュエータを採用することができる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の表面プラズモン共鳴測定装置によれば、光供給手段を固定する光供給手段固定部材と、受光手段を固定する受光手段固定部材とを有し、光供給手段からの入射光線の経路と、反射光線の経路とを含む基準面上において、入射光線が照射される照射点を中心に、光供給手段固定部材と受光手段とを連動して回動するリンク機構を有するので、例えば、光供給手段固定部材を回動させて、入射光線の入射角度を変えても、光供給手段固定部材と連動して受光手段固定部材も回動し、反射光線の経路上に受光手段を配置させることができる。さらに、本発明にかかるリンク機構を採用することにより、光供給手段固定部材と受光手段固定部材とのいずれか一つをモータ等の固定部材駆動機構により駆動すればよいので、光供給手段固定部材を駆動する駆動機構と、受光手段固定部材を駆動する駆動機構とを別個に設ける必要がなく、装置をより簡便に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の表面プラズモン共鳴測定装置を示す概略図。
【図2】図1のA−A断面図。
【図3】図1の表面プラズモン共鳴測定装置をB−B断面から下方に投影した図。
【図4】本発明にかかるリンク機構を詳細に説明する図。
【図5】図3に示すリンク機構の取付け構造の一部を拡大して示す図。
【図6】図3に示すリンク機構の取付け構造の一部を拡大して示す図。
【符号の説明】
10 センサチップ
11 ガラス基板(透明基板)
12 金膜(金属膜)
13 プリズム
14 発光素子(光供給手段)
15 受光素子(受光手段)
16 発光素子固定板(光供給手段固定部材)
17 受光素子固定板(受光手段固定部材)
18 第一リンク部材
19 第二リンク部材
35 モータ(固定部材駆動機構)
46 検出面
50 表面プラズモン共鳴測定装置
L1 入射光線の経路
L2 反射光線の経路
P1 照射点
P2 支点
P3 第一支持点
P4 第二支持点
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面プラズモン共鳴測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
表面プラズモン共鳴測定を行う為の装置として、例えば下記特許文献1に開示されているものがある。特許文献1に開示されている技術は、レーザー等の光供給手段から照射した光を、プリズムと金属膜との界面で反射させ、その反射光をフォトデテクタ等の受光手段により検出するようにしたもので、光供給手段及び受光手段をそれぞれのステージ上で移動できるようにし、かつ光供給手段と受光手段とが連動して移動できるようにして、入射光線の入射角度を変えても、常に反射光線が受光手段に照射されるようにしたものである。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−239233号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1では、光供給手段及び受光手段とは、それぞれ別のステージ上に配置されているため、異なる複数の駆動機構により、光供給手段と受光手段とを駆動する必要がある。そのため、装置の構成が煩雑となる。また、入射光線の入射角度を変えても、反射光線が常に光検出機に照射されるようにするためには、別々の駆動機構を連動させる制御機構が必要になり、装置が複雑になるという問題がある。
【0005】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、入射光線の入射角度を変えつつ反射光強度を測定する場合に、より簡便な機構で、反射光線を検出するための受光手段に常に反射光線が照射されるようにすることができる表面プラズモン共鳴測定装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の表面プラズモン共鳴測定装置の第一形態は、入射光線を照射する光供給手段と、前記入射光線が照射される検出面と、前記検出面からの反射光線を受光する受光手段と、を有する表面プラズモン共鳴測定装置において、前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とを含む基準面上において、前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とが交わる点を照射点としたとき、該照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動可能であり、前記入射光線が前記照射点に照射されるように前記光供給手段が固定される光供給手段固定部材と、前記照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動可能であり、前記受光手段が前記反射光線を受光するように、前記受光手段が固定される受光手段固定部材と、前記光供給手段固定部材と前記受光手段固定部材とのいずれか一つを前記照射点を中心に前記基準面において回動させる固定部材駆動機構と、前記光供給手段固定部材の回動と前記受光手段固定部材の回動とを連動させるリンク機構と、を有することを特徴とする。
【0007】
上記のような構成によれば、入射光線の経路と反射光線の経路とを含む基準面上において、前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とが交わる点を照射点としたとき、該照射点を中心として、入射光線を照射する光供給手段が、前記光供給手段固定部材とともに回動する形態を実現することができる。そのため、光供給手段から照射される入射光線の入射角度を変化させることができる。一方、受光手段も、受光手段固定部材とともに、前記照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動することができる。そのため、入射光線の入射角度の変化に伴って、反射光線の反射角度が変化しても、受光手段固定部材を回動させれば、反射光線を検出することができる。さらに、本発明においては、前記光供給手段固定部材の回動と前記受光手段固定部材の回動とを連動させるリンク機構とを有する。そのため、光供給手段固定部材と受光手段固定部材とのいずれか一つを、前記照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動させれば、ひとつの固定部材駆動機構により、光供給手段と受光手段との両方を回動させることができる。そのため、光供給手段と受光手段とを別個の駆動機構により移動させなくてもよく、より簡便な構成により、光供給手段と受光手段とを連動して移動させることができる。また、光供給手段と受光手段とを別個に移動させる場合と比べて、駆動機構の占有スペースを削減することもできるので、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【0008】
また、本発明の表面プラズモン共鳴測定装置の第二形態は、より具体的な構成として、透明基板と、該透明基板の第一主表面に形成される金属膜とを備え、前記金属膜側で試料と接触させられるセンサチップと、前記センサチップの前記金属膜とは反対側の第二主表面側に配備されるプリズムと、前記金属膜の前記透明基板とは反対側の表面を検出面として、該検出面に対して、前記プリズムを介して入射光線を照射する光供給手段と、前記入射光線の前記検出面からの反射光線を検出する受光手段と、前記金属膜に試料が接触するように、試料を流動させる試料流動流路が形成された流路プレートと、前記透明基板に対して前記入射光線以外を遮光する遮光手段と、を備える表面プラズモン共鳴測定装置において、前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とを含む基準面上において、前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とが交わる点を照射点としたとき、該照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動可能であり、前記入射光線が前記照射点に照射されるように前記光供給手段が固定される光供給手段固定部材と、前記照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動可能であり、前記受光手段が前記反射光線を受光するように、前記受光手段が固定される受光手段固定部材と、前記光供給手段固定部材と前記受光手段固定部材とのいずれか一つを前記照射点を中心に前記基準面において回動させる固定部材駆動機構と、前記光供給手段固定部材の回動と前記受光手段固定部材の回動とを連動させるリンク機構と、を有することを特徴とする。
【0009】
上記本発明の第二形態においては、前記流路プレートには、該流路プレートを介して前記試料流動流路内の試料の温度を調節する温度調節機が接続されているものとすることができる。
【0010】
また、本発明の第一形態及び第二形態におけるリンク機構としては、具体的に以下のような構成を採用することができる。つまり、前記リンク機構は、前記基準面上において、前記光供給手段固定部材上に位置する第一支持点に一端側が回動可能に取付けられる第一リンク部材と、前記受光手段固定部材上に位置する第二支持点に一端側が回動可能に取付けられる第二リンク部材とを備え、前記第一リンク部材と前記第二リンク部材とは、それぞれの他端側で支点を中心に回動可能に連結されており、さらに、前記基準面上において、前記照射点を通り前記検出面と垂直な直線を中心線としたとき、該中心線上を前記支点が移動可能とされており、かつ前記支点と前記第一支持点との前記基準面上における距離と、前記支点と前記第二支持点との前記基準面上における距離とが同一となり、前記照射点と前記第一支持点との前記基準面上における距離と、前記照射点と前記第二支持点との前記基準面上における距離とが同一となるものであるとすることができる。
【0011】
上記のようなリンク機構によれば、固定部材駆動機構により、例えば光供給手段固定部材を前記照射点を中心に、前記基準面上において上方に回動させると、該光供給手段固定部材に前記第一支持点において取付けられる第一リンク部材が前記第一支持点を中心として回動して、前記中心線上の支点の位置を上方に移動させる。すると、前記支点において第一リンク部材と連結される第二リンク部材の支点側も上方に移動され、第二リンク部材が第二支持点において回動可能に取付けられる受光手段固定部材も前記照射点を中心に上方に回動することになる。そのため、光供給手段固定部材の回動と受光手段固定部材との回動を連動させることができる。
【0012】
また、前記支点と第一支持点との前記基準面上における距離と、前記支点と前記第二支持点との前記基準面上における距離とが同一となり、前記照射点と前記第一支持点との前記基準面上における距離と、前記照射点と前記第二支持点との前記基準面上における距離とが同一となるようにしているので、前記基準面上でみたとき、前記支点と前記照射点とを結ぶ線分を底辺として、前記第一支持点あるいは前記第二支持点をそれぞれ頂点とする合同な二つの三角形が形成される。また、前記基準面上でみたとき、前記中心線上のみを前記支点が移動できるようにしているため、光供給手段固定部材と受光手段固定部材とが回動しても、二つの三角形は常に合同である。したがって、光供給手段固定部材と受光手段固定部材とは中心線を中心に左右対称に、同じ角度だけ回動することになり、入射光線の入射角度を変化させても、常に受光手段により反射光線を検出することができるのである。
【0013】
さらに、本発明の第一形態及び第二形態の表面プラズモン共鳴測定装置においては、前記固定部材駆動機構は、前記基準面に垂直で、前記照射点を通る軸心を有するモータ軸が、前記光供給手段固定部材あるいは前記受光手段のいずれかに固定されているモータであるとすることができる。
【0014】
固定部材駆動機構として、上記のようなモータを採用すれば、入射光線の経路と反射光線の経路とを含む面上において、前記照射点を中心にモータ軸が回転することになり、さらにこのモータ軸に前記光供給手段固定部材と前記受光手段固定部材とのいずれか一つが固定されているので、前記光供給手段固定部材と前記受光手段固定部材とのいずれか一つが、モータにより前記照射点を中心として回動されることになる。なお、モータのモータ軸を光供給手段固定部材に固定した場合、モータの駆動により光供給手段固定部材が回動し、本発明にかかるリンク機構により連動されて、受光手段固定部材も照射点を中心に回動することになる。一方、モータのモータ軸を受光手段固定部材に固定した場合、モータの駆動により受光手段固定部材も回動し、本発明にかかるリンク機構により連動されて、光供給手段固定部材が照射点を中心に回動することになる。
【0015】
なお、本発明において、入射光線が照射される検出面は、本発明の表面プラズモン共鳴検出装置により、例えば屈折率等の物理特性が評価される試料の検出面とすることができ、当該試料と金属膜との界面とすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本実施形態の表面プラズモン共鳴測定装置は、試料として、例えば抗原、抗体等の生体分子を用い、その濃度を測定する光学バイオセンサ装置とすることができる。
【0017】
図1は、本実施形態の表面プラズモン共鳴測定装置50(以下、SPR装置50とする)を示す概略図である。また、図2は、図1のA−A断面図である。図2は断面図であるが、図面の見易さを優先して装置の説明上必要のないものにはハッチングをしていない。さらに、本発明にかかるリンク機構は、図面の見易さを優先して記載していない。また、図3は、図1のB−B面から図の下方に向かって投影したものであるが、装置50の説明上必要と思われる部分(リンク機構に関する部分)は断面図として示している。
【0018】
図1に示すように、本実施形態のSPR装置50は、透明基板としてのガラス基板11の第一主表面に金属膜としての金膜12が形成されてなるセンサチップ10と、該センサチップ10の金膜12側に試料を接触させるために、試料を流すための流路プレート28と、ガラス基板11と同一の屈折率であり、ガラス基板11の、金膜12が形成されている第一主表面とは反対側の第二主表面側に配備されるプリズム13と、光供給手段としての発光素子14(以下LD14とする)と、受光手段としてのフォトデテクタ15(以下PD15とする)と、を有する。LD14からは測定光としての入射光線がプリズム13を介してガラス基板11の金膜12側に照射されるようになっており、入射光線は金膜12とガラス基板11との界面において反射され、その反射光線をPD15により検出するようになっている。また、金膜12のガラス基板11と反対側の表面には、測定用の試料が接触するようになっており、本実施形態における検出面とされている。以下、金膜12のガラス基板11とは反対側の表面(検出面)を表面プラズモン検出面(SP検出面46)とする。図1中のL1は入射光線の経路を示し、L2は反射光線の経路を示す。入射光線は経路L1を通り、ガラス基板11と金膜12との界面近傍において反射され、反射光線は経路L2を通りPD15の受光面に照射される。なお、センサチップ10への入射光線以外の光は、遮光手段としてのカバー31により遮断されている。
【0019】
このように、センサチップ10のガラス基板11と金膜12との界面で全反射するように、LD14から入射光線を照射すると、金膜12側にエバネッセント波と呼ばれるエネルギー波が生じる。エバネッセント波では、金膜の自由電子がプラズモンの共鳴に使われるため、反射光線の特定の角度に、エネルギーの消失がみられ、反射光線の強度を測定すると、ある特定の角度で反射光線の強度が減衰するのが認められる。この光学現象がSPR(表面プラズモン共鳴)である。
【0020】
反射光線の消失角度は、金膜12の試料と接触する側の表面近傍における、試料の屈折率に依存して変化する。SPR装置50では、この現象を利用して、2分子の結合・解離を測定する。具体的には、金膜12のガラス基板11とは反対側の表面に形成した自己組織化膜に抗体を固定し、この抗体が固定された領域に、この抗体が特異的に認識する抗原TGを含む試料を、流路プレート28の試料流通管路を介して流動させる。そして、特異的抗体・抗原反応により、センサチップ10の表面の質量が増加し、その結果として、センサチップ10の表面の屈折率が増加する。この屈折率の変化に応じて、反射光線の強度が減衰する入射光線の角度は変化するが、この入射角度の径時変化をセンサグラムと呼ぶグラフとして表示することにより、センサチップ10の表面での分子の相互作用をリアルタイムにモニタすることができる。
【0021】
また、LD14は、LD14からの入射光線が、ガラスセンサ11の金膜12近傍に照射されるように、光供給手段固定部材としてのLD固定板16に固定されており、PD15は、前記SP検出面46からの反射光線を検出できるように、SP検出面46の照射点P1を向くように、受光手段固定部材としてのPD固定板17に固定されている。また、図1及び図3に示すように、LD固定部材16には、LD保持台24が固定されており、このLD保持台24に固定されるLD収納ケース44にLD14と、スプリッタ20と、偏向板21と、ピンホール22とが収納されている。これらLD14、スプリッタ20、偏向板21、ピンホール22はLD収納ケース44に位置固定されている。一方、PD固定板17には、PD保持台25が固定されており、このPD保持台25に固定されるPD収納ケース45にPD15と、ピンホール23とが収納されている。これらPD15とピンホール23とはPD収納ケース45に位置固定されている。
【0022】
また、LD固定板16には、第一支持点P3において、第一リンク部材18の一端側が支持部材30により取付けられており、第一支持点P3を中心として、第一リンク部材18がLD固定板16に対して回動可能とされている。また、PD固定板17には、第二支持点P4において、第二リンク部材19の一端側が支持部材29により取付けられており、第二支持点P4を中心として第二リンク部材19がPD固定板17に対して、前記基準面上において回動可能とされている。さらに、第一リンク部材18の他端側と第二リンク部材19の他端側とは、支点P2において、支持部材27により連結されている。なお、第一リンク部材18と第二リンク部材19とは、支点P2を中心として相対的に回動できるように連結されている。これら第一リンク部材18と、第二リンク部材19と、支持部材27、29、30とにより、本発明にかかるリンク機構が構成されている。
【0023】
また、本実施形態のSPR装置50としては、図2に示すように、LD固定板16とPD固定板17とのいずれかひとつを、照射点P1を中心として回動させる駆動機構として、モータ35を有する。このモータ35のモータ軸36は、その軸心O2がガラス基板11と金膜12との界面と同一平面上に位置し、さらに軸心O2が図1の照射点P1を通るように配置されている。さらに、図2に示すように、このモータ軸36とLD固定部材16とは固定されており、本実施形態の場合、モータ35はLD固定部材16を照射点P1を中心として回動するように駆動するものである。より具体的には、LD固定部材16に形成される円筒部16aがモータ軸36を覆い、円筒部16aの底部から固定部材34により、LD固定板16がモータ軸36に固定されている。そして、PD固定部材17に形成されている挿通孔17aにLD固定部材16の円筒部16aが挿通する形でPD固定部材17が位置決めされている。なお、LD固定板16とPD固定板17との間、及びPD固定板17と固定部材34との間には、スラスト軸受32、33が配置されており、PD固定板17は、LD固定板16とは独立して、照射点P1(モータ軸36の軸心O2)を中心に回動できるようになっている。
【0024】
また、本実施形態のSPR装置50においては、図2に示すように、流路プレート28に試料流動流路28cが形成されている。この試料流動流路28cは、その一部が金膜12側に露出するように形成されており、この試料流動流路28cを溶媒に混合された試料が流動することにより、金膜12に試料が接触して、試料に対して表面プラズモン共鳴測定を行うことができるようになっている。より具体的には、流路プレート28は、上側プレート28aと下側プレート28bとにより構成されており、試料流動流路28cの一部は、上側プレート28aに形成された溝部が下側プレート28bの表面と重ねあわされることにより形成されるようになっている。
【0025】
このような試料流動流路28cの金膜12に露出する試料保持部28dには、ある抗原と特異的に結合する抗体が配置されている。具体的には、試料保持部28dに露出するセンサチップ10の金膜12表面に、抗体が固定されている。そして、試料流動流路28cを流れる溶媒内の抗原が試料保持部28dにおいて、特異的抗体・抗原反応により抗原と抗体とが接合するようになっている。センサチップ11の試料保持部28dが形成されている表面に入射光線を照射して、表面プラズモン共鳴を測定することにより、分子の相互作用をリアルタイムにモニタすることができる。
【0026】
また、流路プレート28の下方には、該流路プレート28と接触する形態で、試料の温度を調節するための温度調節機が備えられている。
【0027】
また、流路プレート28には、試料流動流路28cに試料を流動させるのに、該試料流動流路28cを開閉するためのバルブ機構38が取付けられている。このようなバルブ機構38により、試料流動流路28cに試料を流通させたり、試料流動流路28cへの試料の流通を停止したりすることことができる。また、試料流動流路28cは、流路プレート28中に複数形成されているものとすることができ、バルブ機構38は、複数の試料流動流路の開閉を制御するものとすることができる。
【0028】
以下、図4を用いて、本実施形態におけるリンク機構を詳細に説明する。図4は、入射光線の経路L1と反射光線の経路L2とを含む面上に各々の部材を投影して示すものであり、説明上必要ない部材は省略して示している。図4に示すように、本実施形態にかかるリンク機構は、入射光線の経路L1と反射光線の経路L2とを含む基準面上(図4の紙面上)において、支点P2と第一支持点P3との前記基準面上における距離と、支点P2と第二支持点P4との前記基準面上における距離とが同一とされている。つまり、図4の紙面上において、支点P2と第一支持点P3とを結ぶ線分S1と、支点P2と第二支持点P4とを結ぶ線分S2との長さが同じである。また、照射点P1と第一支持点P3との前記基準面上における距離と、照射点P1と第二支持点P4との前記基準面上における距離とが同一とされている。つまり、図4の紙面上において、照射点P1と第一支持点P3とを結ぶ線分S3と、照射点P1と第二支持点P4とを結ぶ線分S4との長さが同じである。
【0029】
さらに、入射光線の経路L1と反射光線の経路L2とを含む基準面上において、照射点P1を通り、SP検出面46に垂直な線を中心線O1としたとき、この中心線O1と、モータ軸36の軸心O2とを含む面上に支点P2が位置している。また、第一リンク部材18と第二リンク部材19とを連結するための支持部材27は、支点P2が中心線O1上を移動するように、図4の上下方向に移動できるようになっている。
【0030】
さらに、図3、図5、図6を用いて本実施形態のリンク機構の取付け構造について説明する。図3は、リンク機構の取付け構造の全体を示すものであり、図5は、LD固定部材16と第一リンク機構18との取付け構造、あるいはPD固定部材17と第二リンク部材19との取付け構造を詳細に示すものである。また、図6は、第一リンク部材18と第二リンク部材19との取付け構造を詳細に示すものである。
【0031】
図3、図5に示すように、LD固定部材16には、第一支持点P3を中心とする円筒状の開口部16aが形成されており、一方、第一リンク部材18には、第一支持点P3を中心として、円筒状の開口部18aが形成されており、これら開口部16aと開口部18aとに支持ピン43が挿通されている。支持ピン43は、第一リンク部材18の開口部18aの内径と対応する外径を有する第一径部43aと、LD固定板16の開口部16aの内径と対応する外径を有する第二径部43bとを有し、第一径部43aが第一リンク部材18の開口部18aに挿通され、第二径部43bがLD固定板16の開口部16aに挿通されている。さらに、支持ピン43の先端は、第一リンク部材18の表面から突出され、この突出部に支持部材30が取付けられて、LD固定板16と第一リンク部材18とが第一支持点P3を中心として回動可能に連結されている。
【0032】
また、PD固定板17には第二支持点P4を中心とする円筒状の開口部17aが形成されており、一方、第二リンク部材19には、第二支持点P4を中心として、円筒状の開口部19aが形成されており、これら開口部17aと開口部19aとに支持ピン42が挿通されている。支持ピン42は、第二リンク部材19の開口部19aの内径と対応する外径を有する第一径部42aと、PD固定板17の開口部17aの内径と対応する外径を有する第二径部42bとを有し、第一径部42aが第二リンク部材19の開口部19aに挿通され、第二径部42bがPD固定板17の開口部17aに挿通されている。さらに、支持ピン42の先端は、第二リンク部材19の表面から突出され、この突出部に支持部材29が取付けられて、PD固定板17と第二リンク部材19とが第二支持点P4を中心として回動可能に連結されている。
【0033】
さらに、図3、図6に示すように、第一リンク部材18には、支点P2を中心として円筒状の開口部18bが形成されており、第二リンク部材19には、支点P2を中心として円筒状の開口部19bが形成されている。そして、これら開口部18bと開口部19bとに支点ピン41が挿通されている。支点ピン41は、第二リンク部材19の開口部19bの内径と対応する外径を有する第一径部41aと、第一リンク部材18の開口部18bの内径と対応する外径を有する第二径部41bとを有し、第一径部41aが第二リンク部材19の開口部19bに挿通され、第二径部43bが第二リンク部材19の開口部19bに挿通されている。さらに、支持ピン41の先端は、第二リンク部材19の表面から突出され、この突出部に支持部材27が取付けられて、第一リンク部材18と第二リンク部材19とが支点P2を中心として回動可能に連結されている。
【0034】
さらに、支点ピン41には、第一径部41aと第二径部41bとよりも径の大きな第三径部41cが形成されている。第一径部41aと第二径部41bと第三径部41cとのそれぞれにおける外径は、第一径部41aから第三径部41cに向かって大きくなっている。そして、第三径部41cは、SPR装置50の側面の固定板40に形成されている開口部26に一端が挿通されている。この開口部26は、図1に示すように、幅が支点ピン41の第三径部41cの外径より若干大きく形成され、かつ上下方向に沿って縦長の形状で形成されている。そのため、支点ピン41は開口部26を挿通し、かつ図1面上の上下方向に移動できるようになっている。したがって、第一リンク部材18及び第二リンク部材19の支点ピン41に連結されている側の端部も上下方向に移動できるようになっている。
【0035】
上記のようなリンク機構の作用について説明する。まず、モータ35を駆動させて、LD固定板16を、照射点P1を中心として回動させる。そうすると、図4に示すように、LD固定板16に取付けられた第一リンク部材18は、第一支持点P3において回動することになり、第一リンク部材18の支点P2を上下方向に移動させる。これにより該第一リンク部材18と支点P2において連結している第二リンク部材19の支点P2側も上下方向に移動することになる。そのため、第二リンク部材19の第二支持点P4側も、円弧上に上下移動するようになり、そのため、第二支持点P4にて第二リンク部材19に取付けられているPD固定板17が照射点P1を中心として回動するようになっている。このとき、本実施形態のリンク機構においては、支点P2と第一支持点P3とを結ぶ線分S1と、支点P2と第二支持点P4とを結ぶ線分S2との長さが同一であり、かつ、照射点P1と第一支持点P3とを結ぶ線分S3と、照射点P1と第二支持点P4とを結ぶ線分S4との長さが同一であるので、中心線O1と線分S3とのなす角θ1と、中心線O1と線分S4とのなす角θ2とは同一となる。また、支点P2は中心線O1上のみを移動するようになっているので、θ1とθ2とが同一のままリンク機構が機能することになる。そして、LD14とPD15とは、LD固定板16とPD固定板17とにそれぞれ固定されているので、LD固定板16を照射点P1を中心として回動させ、入射光線の入射角度を変化させても、常にPD15により反射光線を検出できるようになっている。
【0036】
このように、本実施形態のSPR装置50においては、一つのモータ35によりLD固定板16を照射点P1を中心に回動させて、入射光線の経路L1の角度を変更できる。そして、リンク機構により入射光線の経路L1の変化に対応してPD固定板17も照射点P1を中心に回動し、反射光線の経路L2上にPD15が常に位置するようになる。そのため、一つのモータ35により、入射光線の経路L2が変わっても、反射光線を検出するように受光手段としてのPD15を移動することを、より簡便に実現することができる。また、駆動機構を複数設ける必要がないので、装置の小型化と低コスト化を実現することができる。
【0037】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものでなく、本発明の構成を有している限り他の形態を採用することもできる。例えば、本実施形態においては、モータ35によりLD固定板16を回動させ、リンク機構により、LD固定板16の回動と連動するようにPD固定板17を回動させるようにしているが、PD固定板17にモータ35のモータ軸36を取付け、PD固定板17をモータ35により回動させるようにしてもよい。この場合、PD固定部材17を照射点P1においてモータ35により回動させても、リンク機構により、LD固定部材16も連動して照射点P1を中心として回動することになり、入射光線の経路L1の角度を変更することができる。なお、この場合でもモータ35等の駆動機構は、PD固定板17を駆動するもの一つだけでよい。
【0038】
また、LD固定板16とPD固定板17とを回動させる駆動機構として、支点P2を図1の上下方向に往復動させるような、例えばリニア振動アクチュエータ等のアクチュエータを採用することができる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の表面プラズモン共鳴測定装置によれば、光供給手段を固定する光供給手段固定部材と、受光手段を固定する受光手段固定部材とを有し、光供給手段からの入射光線の経路と、反射光線の経路とを含む基準面上において、入射光線が照射される照射点を中心に、光供給手段固定部材と受光手段とを連動して回動するリンク機構を有するので、例えば、光供給手段固定部材を回動させて、入射光線の入射角度を変えても、光供給手段固定部材と連動して受光手段固定部材も回動し、反射光線の経路上に受光手段を配置させることができる。さらに、本発明にかかるリンク機構を採用することにより、光供給手段固定部材と受光手段固定部材とのいずれか一つをモータ等の固定部材駆動機構により駆動すればよいので、光供給手段固定部材を駆動する駆動機構と、受光手段固定部材を駆動する駆動機構とを別個に設ける必要がなく、装置をより簡便に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の表面プラズモン共鳴測定装置を示す概略図。
【図2】図1のA−A断面図。
【図3】図1の表面プラズモン共鳴測定装置をB−B断面から下方に投影した図。
【図4】本発明にかかるリンク機構を詳細に説明する図。
【図5】図3に示すリンク機構の取付け構造の一部を拡大して示す図。
【図6】図3に示すリンク機構の取付け構造の一部を拡大して示す図。
【符号の説明】
10 センサチップ
11 ガラス基板(透明基板)
12 金膜(金属膜)
13 プリズム
14 発光素子(光供給手段)
15 受光素子(受光手段)
16 発光素子固定板(光供給手段固定部材)
17 受光素子固定板(受光手段固定部材)
18 第一リンク部材
19 第二リンク部材
35 モータ(固定部材駆動機構)
46 検出面
50 表面プラズモン共鳴測定装置
L1 入射光線の経路
L2 反射光線の経路
P1 照射点
P2 支点
P3 第一支持点
P4 第二支持点
Claims (5)
- 入射光線を照射する光供給手段と、前記入射光線が照射される検出面と、前記検出面からの反射光線を受光する受光手段と、を有する表面プラズモン共鳴測定装置において、
前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とを含む基準面上において、前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とが交わる点を照射点としたとき、該照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動可能であり、前記入射光線が前記照射点に照射されるように前記光供給手段が固定される光供給手段固定部材と、
前記照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動可能であり、前記受光手段が前記反射光線を受光するように、前記受光手段が固定される受光手段固定部材と、
前記光供給手段固定部材と前記受光手段固定部材とのいずれか一つを前記照射点を中心に前記基準面において回動させる固定部材駆動機構と、
前記光供給手段固定部材の回動と前記受光手段固定部材の回動とを連動させるリンク機構と、を有することを特徴とする表面プラズモン共鳴測定装置。 - 透明基板と、該透明基板の第一主表面に形成される金属膜とを備え、前記金属膜側で試料と接触させられるセンサチップと、
前記センサチップの前記金属膜とは反対側の第二主表面側に配備されるプリズムと、
前記金属膜の前記透明基板とは反対側の表面を検出面として、該検出面に対して、前記プリズムを介して入射光線を照射する光供給手段と、
前記入射光線の前記検出面からの反射光線を検出する受光手段と、
前記金属膜に試料が接触するように、試料を流動させる試料流動流路が形成された流路プレートと、
前記透明基板に対して前記入射光線以外を遮光する遮光手段と、を備える表面プラズモン共鳴測定装置において、
前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とを含む基準面上において、前記入射光線の経路と前記反射光線の経路とが交わる点を照射点としたとき、該照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動可能であり、前記入射光線が前記照射点に照射されるように前記光供給手段が固定される光供給手段固定部材と、
前記照射点を通り前記基準面に垂直な軸を中心として回動可能であり、前記受光手段が前記反射光線を受光するように、前記受光手段が固定される受光手段固定部材と、
前記光供給手段固定部材と前記受光手段固定部材とのいずれか一つを前記照射点を中心に前記基準面において回動させる固定部材駆動機構と、
前記光供給手段固定部材の回動と前記受光手段固定部材の回動とを連動させるリンク機構と、を有することを特徴とする表面プラズモン共鳴測定装置。 - 前記流路プレートを介して前記試料流動流路内の試料の温度を調節する温度調節機を有することを特徴とする請求項2に記載の表面プラズモン共鳴測定装置。
- 前記リンク機構は、前記基準面上において、前記光供給手段固定部材上に位置する第一支持点に一端側が回動可能に取付けられる第一リンク部材と、前記受光手段固定部材上に位置する第二支持点に一端側が回動可能に取付けられる第二リンク部材とを備え、前記第一リンク部材と前記第二リンク部材とは、それぞれの他端側で支点を中心に回動可能に連結されており、さらに、前記基準面上において、前記照射点を通り前記検出面と垂直な直線を中心線としたとき、該中心線上を前記支点が移動可能とされており、かつ前記支点と前記第一支持点との前記基準面上における距離と、前記支点と前記第二支持点との前記基準面上における距離とが同一となり、前記照射点と前記第一支持点との前記基準面上における距離と、前記照射点と前記第二支持点との前記基準面上における距離とが同一となるものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の表面プラズモン共鳴測定装置。
- 前記固定部材駆動機構は、前記基準面に垂直で、前記照射点を通る軸心を有するモータ軸が、前記光供給手段固定部材あるいは前記受光手段のいずれかに固定されているモータであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の表面プラズモン共鳴測定装置。
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