WO2014178385A1

WO2014178385A1 - 標的物質捕捉装置及び標的物質検出装置

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Publication number: WO2014178385A1
Application number: PCT/JP2014/061899
Authority: WO
Inventors: 横山　景介; 古川　秀樹; 暢子奥谷; 邦彦笹尾; 寿明小口
Original assignee: 日本精工株式会社
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2014-11-06

Abstract

　標的物質捕捉装置１０は、標的物質を捕捉する金属膜被覆構造体を載置して支持し、前記金属膜被覆構造体が載置される部分とは異なる部分に開口する少なくとも２つの孔を有する支持部材と、前記支持部材との間に前記金属膜被覆構造体を挟み込み、かつ前記支持部材の前記孔及び前記支持部材に載置された前記金属膜被覆構造体の前記標的物質を捕捉する部分が重なる開口部を有する保持部材と、透光性を有し、前記保持部材の前記開口部を覆う被覆部材と、を含む。

Description

標的物質捕捉装置及び標的物質検出装置

　本発明は、標的物質を検出する標的物質捕捉装置及びこれを備えた標的物質検出装置に関する。

　タンパク質、細胞等の標的物質を検出したり濃度を測定したりする手段として、フォトニック結晶を用いたバイオセンサーが知られている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２）。非特許文献１及び非特許文献２に記載されているバイオセンサーは、金薄膜を形成したフォトニック結晶基板に光を照射し、フォトニック結晶基板で反射された反射光の波長のピークの変化を測定することにより、標的物質の検出又は標的物質の濃度の計測等を行っている。

「Investigation　of　Plasmon　resonances　in　metal　films　with　nanohole　arrays　for　biosensing　applications」：Takumi　Sannomiya,　Olivier　Scholder,　Konstantins　Jefimovs,　Christian　Hafner,　and　Andreas　B.　Dahlin,　Received　10th　December　2010,　Revised　1th　February　2011 「Periodic　nanohole　arrays　with　shape-enhanced　plasmon　resonance」:Antoine　Lesuffleur,　Hyungsoon　Im,　Nathan　C.　Lindquist　and　Sang-Hyun　Oh,　Received　16　April　2007;　accepted　17　May　2007;　published　online　13　June　2007

　バイオセンサーを用いて標的物質を検出する場合、検出対象の液体を変更する等によってバイオセンサーを取り外した後に再度取り付けるような場合、取付け状態が異なる可能性がある。バイオセンサーの取付け状態が異なると、これに起因して標的物質の検出感度が低下する可能性がある。

　また、フォトニック結晶は微細構造を持つため、同一の製造プロセスであっても精密に形状を制御することが難しい。このため、センサ毎にばらつきが存在し、標的物質の測定精度が低下する可能性がある。

　また、非特許文献２には、バイオセンサーを用いたリアルタイム測定を行ったことが記載されている。非特許文献２では、流路の中の溶液に曝されたフォトニック結晶基板に照射された光の反射光を、一定時間毎に観察している。一般的に、フォトニック結晶基板に照射された光の反射光の変化は、溶液の流速が大きいほど早くなる。しかし、溶液の流速を大きくすると、フォトニック結晶基板と反応せずに通過する溶液の量が多くなり、平衡状態に達するまでに必要な溶液の量が多くなる。このため、フォトニック結晶基板に照射された光の反射光の変化を早くしながら、平衡状態に達するまでに必要な溶液の量を少なくできる標的物質捕捉装置が望まれる。

　本発明は、標的物質の検出感度の低下を抑制することと、フォトニック結晶基板に照射された光の反射光の変化を早くしながら、平衡状態に達するまでに必要な溶液の量を少なくできる標的物質捕捉装置を提供することと、の少なくとも一方を実現することを目的とする。

　本発明は、標的物質を捕捉する金属膜被覆構造体を載置して支持し、前記金属膜被覆構造体が載置される部分とは異なる部分に開口する少なくとも２つの孔を有する支持部材と、前記支持部材との間に前記金属膜被覆構造体を挟み込み、かつ前記支持部材の前記孔及び前記支持部材に載置された前記金属膜被覆構造体の前記標的物質を捕捉する部分が重なる開口部を有する保持部材と、透光性を有し、前記保持部材の前記開口部を覆う被覆部材と、を含む、標的物質捕捉装置である。このようにすることで、検出対象の液体を変更しても、金属膜被覆構造体を取り外す必要はないので、金属膜被覆構造体の取付け状態が異なることに起因する標的物質の検出感度の低下を抑制することができる。

　前記孔は、前記被覆部材と前記開口部の内面と前記支持部材とで囲まれる空間に前記標的物質を含む液体を供給する供給孔と、前記空間から前記液体を排出する排出孔との２つであることが好ましい。このようにすれば、開口部に液体を供給し、開口部から液体を排出させることができる。

　前記保持部材は、前記金属膜被覆構造体と接する部分が少なくともシリコーンで形成されることが好ましく、ポリジメチルシロキサンで形成されることがより好ましい。このようにすれば、保持部材から金属膜被覆構造体を容易に取り外すことができる。

　前記支持部材は、フッ素樹脂で形成されることが好ましい。このようにすれば、支持部材から金属膜被覆構造体を容易に取り外すことができる。

　前記支持部材は、透光性を有することが好ましい。このようにすれば、金属膜被覆構造体に照射された光の反射光のみならず、透過光も観測することができる。

　前記支持部材は、前記金属膜被覆構造体を載置する側に、前記支持部材との間に前記金属膜被覆構造体を挟み込んだ前記保持部材と係り合う複数の爪を有することが好ましい。このようにすれば、保持部材及び被覆部材を容易に支持部材に取り付けたり、支持部材から保持部材及び被覆部材を容易に取り外したりすることができる。

　前記被覆部材は、前記保持部材の前記開口部に嵌め込まれることが好ましい。このようにすれば、保持部材及び被覆部材を容易に支持部材に取り付けたり、支持部材から保持部材及び被覆部材を容易に取り外したりすることができる。

　本発明は、前述した標的物質捕捉装置と、前記開口部から前記標的物質を捕捉する部分に平行光を照射し、前記標的物質を捕捉する部分で反射された前記平行光の反射光を検出する光検出部と、前記光検出部が検出した前記反射光の極値の波長を求め、かつ求めた前記極値の波長のシフトに基づいて、少なくとも前記標的物質の有無を検出する処理部と、を含む、標的物質検出装置である。この標的物質検出装置は、前述した標的物質捕捉装置を備えるので、標的物質の検出感度の低下を抑制できる。

　前記孔を介して前記空間に前記液体を供給し、前記孔を介して前記空間から前記液体を排出する液体送り装置を有することが好ましい。このようにすれば、保持部材の開口部へ液体を容易に供給でき、開口部から液体を容易に排出することができる。

　前記光検出部は、第１分光器と、前記第１分光器よりも検出可能な光の波長の分解能が高い第２分光器とを備え、前記処理部は、前記第１分光器を用いて前記反射光の極値の波長を求めた後、前記第２分光器を用いて前記第１分光器によって求めた極値の波長の範囲内において、前記反射光の極値の波長を求めることが好ましい。このようにすれば、反射光の極値の波長を迅速に、かつ精度よく求めることができる。

　前記第１分光器の検出結果及び前記第２分光器の検出結果のうち少なくとも一方の検出結果を関数でフィッティングすることにより、前記反射光の極値の波長を求めることが好ましい。このようにすれば、分光器のピクセル分解能よりも高い分解能が実現できるので、極値における反射光の波長をより正確に求めることができる。

　前記光検出部を冷却する冷却部を有することが好ましい。このようにすれば、反射光のスペクトルを検出する際に、熱に起因するノイズを低減することができる。

　本発明は、標的物質を捕捉する金属膜被覆構造体を載置して支持する支持部材と、前記支持部材との間に前記金属膜被覆構造体を挟み込み、かつ前記金属膜被覆構造体の前記標的物質を捕捉する部分と重なる複数の開口部を有する保持部材と、透光性を有し、前記保持部材の前記開口部を覆う被覆部材と、前記支持部材に設けられ、前記金属膜被覆構造体が前記保持部材と前記支持部材とに挟み込まれた状態で、１つの前記開口部に対して２つがそれぞれの前記開口部に対して開口する孔と、を含む、標的物質捕捉装置である。この標的物質捕捉装置は、支持部材が有するそれぞれの開口部に液体を導入することができるので、検査と同時に金属膜被覆構造体を校正することができる。その結果、この標的物質捕捉装置は、高精度な測定を実現できる。

　１つの前記開口部には、前記孔として、前記標的物質を含む液体を前記開口部に供給する供給孔と、前記開口部から前記液体を排出する排出孔とが設けられることが好ましい。このようにすれば、それぞれの開口部に液体を供給し、それぞれの開口部から液体を排出させることができる。

　本発明は、前述した標的物質捕捉装置と、それぞれの前記開口部に対して設けられて、それぞれの前記開口部から前記標的物質を捕捉する部分に平行光を照射し、前記標的物質を捕捉する部分で反射された前記平行光の反射光を検出する光検出部と、前記光検出部が検出した前記反射光の極値の波長を求め、かつ求めた前記極値の波長のシフトに基づいて、少なくとも前記標的物質の有無を検出する処理部と、を含む、標的物質検出装置である。この標的物質検出装置は、前述した標的物質捕捉装置を備えるので、標的物質の検出精度の低下を抑制できる。

　前記孔を介して前記空間に前記液体を供給し、前記孔を介して前記空間から前記液体を排出する液体送り装置を有することが好ましい。このようにすれば、保持部材が有するそれぞれの開口部へ液体を容易に供給でき、それぞれの開口部から液体を容易に排出することができる。

　本発明は、標的物質を含む流体が流れる流路と、前記標的物質を捕捉し、照射された光を反射する反射面を有する基板と、を含み、前記基板は、前記流体の一部が少なくとも前記反射面を通過するように前記流路内に配置され、前記流路を通過した前記流体は、前記流路に反復して導かれることを特徴とする標的物質捕捉装置である。

　本発明に係る標的物質捕捉装置は、流体を反復して反射面に導く。このようにすることで、フォトニック結晶基板と反応せずに通過した溶液は、フォトニック結晶基板と反応する機会を反復して得ることができる。このため、溶液の流速を大きくしても、平衡状態に達するまでに必要な溶液の量は増加しない。したがって、本発明に係る標的物質検出装置は、フォトニック結晶基板に照射された光の反射光の変化を早くしながら、平衡状態に達するまでに必要な流体の量を少なくできる。

　本発明において、前記流路は、前記流体が流入する供給口及び前記流体が流出する排出口を含み、前記排出口から排出された前記流体は、前記供給口から前記流路に導かれることが好ましい。このようにすることで、流体を流動させるための動力を流路の外部に設置することができる。流路は非常に小さいため、動力が流路の外部に設置できると、標的物質捕捉装置の組立てが容易となる。したがって、本発明に係る標的物質捕捉装置は、組立てが容易であり、フォトニック結晶基板に照射された光の反射光の変化をさらに早くしながら、平衡状態に達するまでに必要な溶液の量を少なくできる。

　本発明において、標的物質を含む新たな流体を溜めておく容器をさらに含み、前記新たな流体は、前記供給口から前記流路に導かれることが好ましい。

　本発明において、板状の台と、前記台の表面に対して垂直方向に前記台の上に重なり、開口部を有する薄板と、前記台の表面に対して垂直方向に前記薄板の上に重なる板状のカバーと、をさらに含み、前記流路は、前記台、前記開口部の内壁及び前記カバーで囲まれる空間であることが好ましい。このようにすることで、流路を薄く形成することができ、反射面に対して垂直な平面を流れる流体の流速を大きくすることができる。これにより、標的物質が迅速に反射面に捕捉される。したがって、本発明に係る標的物質捕捉装置は、フォトニック結晶基板に照射された光の反射光の変化をさらに早くしながら、平衡状態に達するまでに必要な溶液の量を少なくできる。

　本発明において、前記供給口及び前記排出口は、前記台に設けられた貫通孔であることが好ましい。

　本発明は、標的物質の検出感度の低下を抑制することと、フォトニック結晶基板に照射された光の反射光の変化を早くしながら、平衡状態に達するまでに必要な溶液の量を少なくできる標的物質捕捉装置を提供することと、の少なくとも一方を実現することができる。

図１は、実施形態１に係る標的物質捕捉装置を備えた標的物質検出装置を示す図である。図２は、実施形態１に係るフォトニック結晶バイオセンサーの側面図である。図３は、実施形態１に係るフォトニック結晶バイオセンサーの斜視図である。図４は、実施形態１に係るフォトニック結晶バイオセンサーの平面図である。図５は、金属膜被覆フォトニック結晶の斜視図である。図６は、金属膜被覆フォトニック結晶の平面図である。図７は、フォトニック結晶の表面と直交する平面でフォトニック結晶を切ったときの断面を示す図である。図８は、凸部である場合の図６におけるＡ－Ａ断面を示す図である。図９は、凹部の壁面の部分拡大図である。図１０は、フォトニック結晶の作製方法を説明する図である。図１１は、フォトニック結晶の作製方法を説明する図である。図１２は、フォトニック結晶の作製方法を説明する図である。図１３は、フォトニック結晶バイオセンサーの原理を説明する図である。図１４は、フォトニック結晶バイオセンサーの原理を説明する図である。図１５は、フォトニック結晶バイオセンサーの原理を説明する図である。図１６は、フォトニック結晶バイオセンサーの原理を説明する図である。図１７は、反射光の極値の強度と波長との関係を示す図である。図１８は、反射光の強度の極値における波長シフト量とフォトニック結晶の反射面にビオチンを用いて固定したアビジンの濃度との関係を示す図である。図１９は、図１に示す光検出部が有する測定プローブの構造を示す図である。図２０は、光検出装置が備える分光器のピクセルを示す図である。図２１は、光検出装置が備える分光器のピクセルを示す図である。図２２は、図２０に示す分光器が検出した反射光のスペクトルの一例を示す図である。図２３は、図２１に示す分光器が検出した反射光のスペクトルの一例を示す図である。図２４－１は、分光器が備える光検出素子を冷却しないときにおける反射光のスペクトルの一例を示す図である。図２４－２は、分光器が備える光検出素子を冷却したときにおける反射光のスペクトルの一例を示す図である。図２５－１は、分光器が備える光検出素子が検出した反射光のスペクトルの一例を示す図である。図２５－２は、図２５－１に示した結果をデータフィッティングすることによりピーク位置を求める一例を説明する図である。図２５－３は、光検出装置の検出結果から求めたピーク位置と、光検出装置の検出結果データフィッティングして求めたピーク位置とを示す図である。図２５－４は、光検出装置の検出結果から求めたピーク位置と、光検出装置の検出結果データフィッティングして求めたピーク位置とを示す図である。図２５－５は、光検出装置の検出結果から求めたピーク波長の時間変化を示す図である。図２５－６は、光検出装置の検出結果をピークフィッティングして求めたピーク波長の時間変化を示す図である。図２５－７は、ピークフィッティングの各処理を示すフローチャートである。図２６は、液体取扱部の変形例を示す図である。図２７は、液体取扱部の変形例を示す図である。図２８は、フォトニック結晶バイオセンサーの第１変形例を示す図である。図２９は、フォトニック結晶バイオセンサーの第１変形例を示す図である。図３０は、フォトニック結晶バイオセンサーの第１変形例を示す図である。図３１は、フォトニック結晶バイオセンサーの第２変形例を示す図である。図３２は、フォトニック結晶バイオセンサーの第２変形例を示す図である。図３３は、実施形態２に係るフォトニック結晶バイオセンサーを示す図である。図３４は、実施形態２に係るフォトニック結晶バイオセンサーを示す図である。図３５は、実施形態２に係る光検出ユニットを示す斜視図である。図３６は、実施形態２に係る光検出ユニットの分解図である。図３７は、実施形態２に係る光検出ユニットの分解図である。図３８は、標的物質検出装置を示す図である。図３９は、フォトニック結晶バイオセンサーの説明図である。図４０は、流路に溶液を供給する前の状態を示す図である。図４１は、溶液を循環させている状態を示す図である。図４２は、溶液の循環方法の一例を示すフローチャートである。図４３は、他の循環方法の説明図である。図４４は、実施例と比較例における、時間に対する反射光の極値の波長の変化を示す図である。図４５は、標的物質検出装置の光検出部の評価条件を示す図である。図４６は、標的物質検出方法のフローチャートである。図４７は、フォトニック結晶バイオセンサーの原理を説明する図である。図４８は、フォトニック結晶バイオセンサーの原理を説明する図である。図４９は、フォトニック結晶バイオセンサーの原理を説明する図である。図５０は、フォトニック結晶バイオセンサーの原理を説明する図である。図５１は、フォトニック結晶バイオセンサーの原理を説明する図である。

　以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を、図面に基づいて詳細に説明する。

［実施形態１］
＜標的物質検出装置＞
　図１は、実施形態１に係る標的物質捕捉装置を備えた標的物質検出装置を示す図である。標的物質検出装置１０は、標的物質捕捉装置としてのフォトニック結晶バイオセンサー１１と、光検出部１２と、処理部１３と、液体取扱部１４と、を含む。まず、フォトニック結晶バイオセンサー１１について説明する。

［フォトニック結晶バイオセンサー］
　図２は、実施形態１に係るフォトニック結晶バイオセンサーの側面図である。図３は、実施形態１に係るフォトニック結晶バイオセンサーの斜視図である。図４は、実施形態１に係るフォトニック結晶バイオセンサーの平面図である。フォトニック結晶バイオセンサー１１は、保持装置１１Ｈと、金属膜被覆構造体としての金属膜被覆フォトニック結晶２１とを含む。保持装置１１Ｈは、金属膜被覆フォトニック結晶２１を保持する。保持装置１１Ｈは、被覆部材２２と、保持部材２３と、支持部材２４とを含む。

　フォトニック結晶バイオセンサー１１は、保持装置１１Ｈが金属膜被覆フォトニック結晶２１を保持する。保持装置１１Ｈは、支持部材２４に載置された金属膜被覆フォトニック結晶２１を、保持部材２３が支持部材２４との間に挟み込んで保持する。被覆部材２２は、支持部材２４とは反対側における保持部材２３の表面を覆う。図１及び図３に示すように、支持部材２４、保持部材２３及び被覆部材２２は、板状の部材である。本実施形態において、支持部材２４、保持部材２３及び被覆部材２２の形状は、これらの表面と直交する方向から見た場合、すなわち平面視が長方形（正方形を含む）となっている。支持部材２４、保持部材２３及び被覆部材２２の形状は長方形に限定されるものではなく、六角形等の多角形又は円形等であってもよい。支持部材２４、保持部材２３及び被覆部材２２の形状を長方形とすることにより、製造がしやすい、図３に示す取付治具２７、２８に保持装置１１Ｈを取り付けやすい等の利点がある。

　支持部材２４は、金属膜被覆フォトニック結晶２１を載置して支持する。支持部材２４は、図１から図４に示すように、金属膜被覆フォトニック結晶２１が載置される部分とは異なる部分に開口する少なくとも２つの孔２４ＨＩ、２４ＨＥを有する。保持部材２３は、支持部材２４との間に金属膜被覆フォトニック結晶２１を挟み込んでいる。保持部材２３は、開口部２３Ｐを有している。開口部２３Ｐは、図２に示すように、板状の部材である保持部材２３の最も大きい対向する２つの平面２３ＵＰ、２３ＤＰ同士を貫通している。開口部２３Ｐは、図１、図３及び図４に示すように、平面視が長方形形状あって、溝状の通路である。開口部２３Ｐは、図４に示すように、支持部材２４の孔２４ＨＩ、２４ＨＥ及び支持部材２４に載置された金属膜被覆フォトニック結晶２１の標的物質を捕捉する部分２１Ｃと重なる。孔２４ＨＩは、開口部２３Ｐ内に、標的物質捕捉物質を含んだ溶液等の液体を供給する。孔２４ＨＥは、開口部２３Ｐから、標的物質捕捉物質を含んだ溶液等の液体を排出する。以下、孔２４ＨＩを適宜供給孔２４ＨＩと呼び、孔２４ＨＥを排出孔２４ＨＥと呼ぶ。

　被覆部材２２は、図１及び図２に示すように、保持部材２３の開口部２３Ｐを覆う。被覆部材２２は、透光性を有している。これは、金属膜被覆フォトニック結晶２１は、被覆部材２２を介して光の照射を受け、金属膜被覆フォトニック結晶２１が反射した反射光の波長のピークの変化が測定されることにより、標的物質が検出又は標的物質の濃度が計測されるためである。被覆部材２２は、例えばガラス板、透明の樹脂の板又は透明の樹脂のフィルム等が用いられる。

　被覆部材２２と開口部２３Ｐの内面と支持部材２４とで囲まれる空間２３ＳＰには、標的物質捕捉物質を含んだ溶液等の液体が供給孔２４ＨＩから供給され、空間２３ＳＰに保持される。空間２３ＳＰに保持された液体は、金属膜被覆フォトニック結晶２１の標的物質を捕捉する部分２１Ｃに接触する。空間２３ＳＰに保持された液体は、標的物質検出装置１０が標的物質を検出又は標的物質の濃度を計測する間、空間２３ＳＰに保持される。標的物質検出装置１０が標的物質を検出等した後、空間２３ＳＰに保持された液体は、排出孔２４ＨＥから排出される。空間２３ＳＰ内にフォトニック結晶バイオセンサー１１の外部から液体を供給するため、フォトニック結晶バイオセンサー１１には、液体供給管２５が接続される。空間２３ＳＰ内からフォトニック結晶バイオセンサー１１の外部に液体を排出するため、フォトニック結晶バイオセンサー１１には、液体排出管２６が接続される。次に、液体供給管２５及び液体排出管２６が空間２３ＳＰに接続される構造の一例を説明する。液体供給管２５及び液体排出管２６は、例えば、シリコーンゴムの管等を用いることができるが、これに限定されるものではない。

　図２に示すように、供給孔２４ＨＩを有する支持部材２４は、金属膜被覆フォトニック結晶２１が載置される面とは反対側の面に、孔２４Ｈｓｉ及び孔２４Ｈｓｅを有している。孔２４Ｈｓｉは、供給孔２４ＨＩと接続している。２４Ｈｓｅは、排出孔２４ＨＥと接続している。本実施形態において、孔２４Ｈｓｉ、孔２４Ｈｓｅ、供給孔２４ＨＩ及び供給孔２４ＨＥは、断面が円形である。孔２４Ｈｓｉの直径は、供給孔２４ＨＩの直径よりも大きい。孔２４Ｈｓｅの直径は、排出孔２４ＨＥの直径よりも大きい。孔２４Ｈｓｉには、供給孔２４ＨＩと液体供給管２５とを接続する接続部材２５Ｓが取り付けられる。孔２４Ｈｓｅには、排出孔２４ＨＥと液体排出管２６とを接続する接続部材２６Ｓが取り付けられる。接続部材２５Ｓ、２６Ｓは、例えば、ゴム、樹脂又は金属である。接続部材２５Ｓ、２６Ｓは、それぞれ取付孔２５ＳＨ、２６ＳＨを有している。液体供給管２５は、取付孔２５ＳＨに差し込まれて接続部材２５Ｓに取り付けられる。液体排出管２６は、取付孔２６ＳＨに差し込まれて接続部材２６Ｓに取り付けられる。このような構造により、液体供給管２５は、接続部材２５Ｓを介して支持部材２４の孔２４Ｈｓｉに取り付けられる。また、液体排出管２６は、接続部材２６Ｓを介して支持部材２４の孔２４Ｈｓｅに取り付けられる。液体供給管２５が取り付けられる孔２４Ｈｓｉは供給孔２４ＨＩに接続し、液体排出管２６が取り付けられる孔２４Ｈｓｅは排出孔２４ＨＥに接続している。このため、液体供給管２５は、接続部材２５Ｓ及び供給孔２４ＨＩを介して空間２３ＳＰに接続される。液体排出管２６は、接続部材２６Ｓ及び排出孔２４ＨＥを介して空間２３ＳＰに接続される。

　フォトニック結晶バイオセンサー１１は、支持部材２４と保持部材２３とで金属膜被覆フォトニック結晶２１を挟持する。取付治具２７、２８は、金属膜被覆フォトニック結晶２１を挟持した支持部材２４と保持部材２３とを挟み込んだ状態で、図３に示すボルト２９によって締結される。このような構造によって、フォトニック結晶バイオセンサー１１は、保持部材２３に被覆部材２２を取り付けた状態で、図３に示す取付治具２７、２８に挟持されて支持される。取付治具２７、２８によって、支持部材２４と保持部材２３と金属膜被覆フォトニック結晶２１とを一体とすることができるので、取り扱いが容易になる。また、取付治具２７、２８同士をボルト２９によって締結することにより、フォトニック結晶バイオセンサー１１の分解が容易になる。取付治具２７、２８同士の固定は、ボルト２９による締結に限定されるものではない。

　本実施形態において、保持部材２３は、金属膜被覆フォトニック結晶２１と接する部分が少なくともシリコーン、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）で形成される。ポリジメチルシロキサンは、撥液性（撥水性）が高いため、金属膜被覆フォトニック結晶２１と保持部材２３との吸着を抑制できる。このため、金属膜被覆フォトニック結晶２１を取り替える際に金属膜被覆フォトニック結晶２１を保持部材２３から容易に取り外すことができる。保持部材２３の厚みは、１００μｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。このようにすると、金属膜被覆フォトニック結晶２１を支持部材２４と保持部材２３との間に固定する際の取り扱いが容易になる。

　金属膜被覆フォトニック結晶２１に液体を流すため、仮に、間隔保持部を設けてセンサ表面に液体が流れる空間を作ることが考えられる。間隔保持部の厚みはプラズモン共鳴の波長に依存するため、使用する波長帯によって厚みが限定される。このような構造とすると、間隔保持部の厚みは厳密な精度が必要となり、製作時に時間と製造コストとを要してしまう。本実施形態は、間隔保持部が不要になるので、フォトニック結晶バイオセンサー１１の製造が簡単になり、時間及び製造コストを抑制できる。また、表面プラズモン（ＳＰＲ）センサは、センサとプリズムとの固定が重要であり、わずかな隙間又は撓み等が生じるとセンサとして機能しなくなるという問題があるが、本実施形態の金属膜被覆フォトニック結晶２１は、ＳＰＲセンサほどの厳密な固定は不要である。

　本実施形態において、支持部材２４は、フッ素樹脂で形成されている。支持部材２４の材質は、フッ素樹脂に限定されるものではないが、フッ素樹脂は撥液性（撥水性）が高いため、金属膜被覆フォトニック結晶２１と支持部材２４との吸着を抑制できる。このため、金属膜被覆フォトニック結晶２１を取り替える際に金属膜被覆フォトニック結晶２１を保持部材２３から容易に取り外すことができる。支持部材２４が透光性を有していてもよい。このようにすることで、金属膜被覆フォトニック結晶２１に照射された光の透過光を観測することもできる。支持部材２４が透光性を有する場合、支持部材２４は、例えば、ガラス又は透明な樹脂を用いて製造される。支持部材２４にガラスを用いる場合、ガラスの支持部材２４とポリジメチルシロキサンの保持部材２３との自己吸着、支持部材２４と保持部材２３との接着又はポリジメチルシロキサンの保持部材２３を熱で溶融させることによる熱融着等の接合技術等によって、支持部材２４と保持部材２３との間に金属膜被覆フォトニック結晶２１が固定される。次に、金属膜被覆フォトニック結晶２１について説明する。

［金属膜被覆フォトニック結晶］
　図５は、金属膜被覆フォトニック結晶の斜視図である。図６は、金属膜被覆フォトニック結晶の平面図である。図７は、図６のＡ－Ａ断面を示す図である。図７は、フォトニック結晶の表面と直交する平面でフォトニック結晶を切ったときの断面を示している。後述する図９も同様である。なお、図５から図９は、模式的に示した図であるため、金属膜被覆フォトニック結晶２１の各要素の厚み及び大きさ等は実際とは異なる。以下、同様である。金属膜被覆フォトニック結晶２１は、標的物質を捕捉する。図５から図７に示すように、金属膜被覆フォトニック結晶２１は、フォトニック結晶６５及び金属膜６６を含んでいる。金属膜被覆フォトニック結晶２１は、フォトニック結晶６５の表面６７に断面が円形の凹部（以下、単に凹部という）６８Ａが周期的に形成された反射面６９を金属膜６６が被覆している。

　まず、フォトニック結晶６５について説明する。フォトニック結晶は、表面に所定深さの凹部又は所定高さの凸部が周期的に形成された反射面を有し、前記反射面に特定波長の光（平行光）を照射すると、その反射光が得られる構造体である。表面に凹部又は凸部が周期的に形成された反射面に光を照射すると、特定波長の反射光が得られる構造体は、一般にフォトニック結晶と呼ばれる。

　フォトニック結晶とは、サブ波長間隔の格子構造を有する構造体である。そして、それは構造体の表面（以後、反射面という）に広領域波長の光を照射すると、フォトニック結晶の表面状態に依存した特定の波長帯の光を、反射又は透過するものである。フォトニック結晶の表面状態は、例えばフォトニック結晶の形状及び材質に依存する。この反射光又は透過光の変化を読み取ることにより、フォトニック結晶の表面状態の変化を定量化することができる。フォトニック結晶の表面状態の変化としては、表面への物質の吸着、構造変化等が挙げられる。表面に金属薄膜が形成されたフォトニック結晶も、光が照射されると、光の反射率又は光の透過率に極値（極大値又は極小値）が現れる。この反射率又は透過率の極値は、金属の種類、金属の膜厚、フォトニック結晶の表面形状に依存するものである。この光の反射率又は光の透過率を読み取ることにより、フォトニック結晶の表面状態の変化を定量化することができる。金属薄膜については後述する。フォトニック結晶の表面状態の変化を反射光又は透過光の変化から定量化するには、次の方法を用いることができる。例えば、極値（極大値又は極小値）での反射率又は透過率の変化量、あるいは反射率又は透過率が極値となる波長のシフト量を求める等である。なお、反射率又は透過率の極値が複数ある場合には、任意の極値に着目する。そして、着目した極値について変化量を求めるか着目した極値となる波長のシフト量を求めることにより、フォトニック結晶の表面状態の変化を定量することができる。

　図５から図７に示すように、フォトニック結晶６５は、表面６７に凹部（非平坦部）６８Ａが周期的に形成された反射面６９を有している。この反射面６９に光を照射すると、フォトニック結晶６５の形状と材質に依存した特定波長の光が反射される。本実施形態において、凹部６８Ａは、平面視において、三角形の格子状に配置されている。また、凹部６８Ａの直径Ｄ１は、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。また、凹部６８Ａの中心間の距離Ｃ１は、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。また、凹部６８Ａの深さをＨ１としたとき、凹部６８Ａのアスペクト比（Ｈ１／Ｄ１）は、０．１以上１０以下であることが好ましく、より好ましくは、０．５以上５．０以下である。なお、凹部６８Ａの寸法は、上記のものに限定されない。

　フォトニック結晶６５の形状及び寸法は、図５から図７に示した形状に限定されることはない。例えば、矩形又は多角形の格子状のパターンが表面に形成されたもの、又は平行線状パターンや波型形状パターン等が表面に形成されたもの（詳しくは周期的にパターン等が形成されたもの）又はこれらのパターンの組合せであってもよい。フォトニック結晶６５の材質としては、合成樹脂等の有機材料、金属・セラミック等の無機材料を使用することができる。

　合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリシクロオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、アクリル、ポリメタクリル酸エステル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用することができる。

　セラミックとしては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、イットリア等のセラミックを好適に使用することができる。金属としては、鉄鋼材料をはじめとして各種合金が使用可能である。具体的には、ステンレス鋼、チタン又はチタン合金等を好適に使用することができる。

　上記した各種材料の中でも、光学特性、加工性、標的物質（ターゲットとなる物質）を含有する溶液に対する耐性、標的物質捕捉物質（特異的結合物質）の吸着性及び洗浄剤に対する耐性等を考慮すると、ポリシクロオレフィン系合成樹脂又はシリカ系のセラミックがより好ましい。この中でも、ポリシクロオレフィン系合成樹脂は、加工性に優れており最も好適である。

　フォトニック結晶６５は、前述した材料基板の表面に微細な加工を施すことにより作製される。加工方法としては、レーザー加工、熱ナノインプリント、光ナノインプリント、フォトマスクとエッチングの組合せ等が使用できる。特に、ポリシクロオレフィン系合成樹脂等の熱可塑性樹脂を材料とする場合には、熱ナノインプリントによる方法が好適である。

　次に、金属膜６６について説明する。本実施形態において、図７に示すように、フォトニック結晶６５は、その反射面６９が金属膜６６で被覆されている。金属膜６６は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）又はアルミニウム（Ａｌ）のうちのいずれか１種類以上を用いて形成されることが好ましい。本実施形態において、金属膜６６はＡｕで形成されている。Ａｕは、安定性に優れるため、反射面６９として好ましい。金属膜６６に銀（Ａｇ）又はアルミニウム（Ａｌ）のうちのいずれか１種類以上を用いる場合、金で表面を被覆することが好ましい。このようにすることで、金の使用量を低減してフォトニック結晶６５の製造コストを抑制することができる。また、Ａｇ、Ａｌの酸化による機能の低下を抑制することができる。

　金属膜６６の膜厚が小さいと、フォトニック結晶６５への入射光の一部は金属膜６６を透過することがある。その結果、反射光から得られる情報量の低下、回折光又はフォトニック結晶６５の裏面からの反射光等、フォトニック結晶６５からの反射光には不要な情報が多く含まれる可能性がある。金属膜６６の膜厚を適度に大きくすることにより、フォトニック結晶６５からの反射光に含まれる不要な情報を低減して、標的物質の検出精度及び濃度の計測精度を向上させることができる。また、金属膜６６の膜厚が適度に小さいと、フォトニック結晶６５の表面６７に詳細なパターン形状を作製することが容易であるので好ましい。例えば、パターンの角がシャープになって、パターンの寸法を確保することが容易となる。このような観点から、本実施形態において、金属膜６６の膜厚は、好ましくは３０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、より好ましくは１５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。波長に対する反射率の変化は、金属膜６６の膜厚が２００ｎｍを超えるとほぼ同様になるためである。

　金属膜６６は、スパッタリング又は蒸着装置等によってフォトニック結晶６５の反射面６９に形成することができる。金属膜６６の最表面は、Ａｕとすることが好ましい。金属膜６６にＡｇ、Ｐｔ、Ａｌを用いた場合、それぞれの極値における反射光の波長は、Ａｕを金属膜６６として用いた場合に対して１．５倍となる。このように、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｌは、Ａｕよりも１．５倍の感度を有する。なお、Ａｇは酸化されやすいので、フォトニック結晶６５の反射面６９にＡｇを形成した後、酸化されにくいＡｕ又はＳｉＯ_２等の酸化物薄膜を形成することが好ましい。この場合、２００ｎｍの厚みを有するＡｇの膜の表面に、５ｎｍの厚みを有するＡｕの膜を形成することができる。２００ｎｍの厚みを有するＡｇの膜の表面に５ｎｍの厚みを有するＡｕの膜を形成した場合、２００ｎｍの厚みを有するＡｕの膜に比べて、感度が１．５倍になる。また、５ｎｍのＡｕの膜の有無で、感度の変化は見られなかった。ＡｌもＡｇと同様に酸化されやすいので、フォトニック結晶６５の表面６７にＡｌの膜を形成した後、酸化されにくいＡｕ又はＳｉＯ_２等の酸化物薄膜を形成することが好ましい。抗体等で修飾するために、Ｐｔも、Ａｕ又はＳｉＯ_２等の酸化物薄膜を形成することが好ましい。

　また、フォトニック結晶６５の反射面６９は、3-triethoxysilylpropylamine（ＡＰＴＥＳ）等を用いて改質されることが好ましい。フォトニック結晶６５の反射面６９に、Ａｕ又はＡｇの金属膜６６を形成させた場合には、ＡＰＴＥＳではなく、一端にチオール基を有し、他端にアミノ基やカルボキシル基等の官能基を有する炭素鎖を用いてフォトニック結晶６５の反射面６９を改質することが好ましい。Ａｕ又はＡｇ以外の金属膜６６をフォトニック結晶６５の反射面６９に形成させた場合は、一端に官能基を有するシラン系カップリング剤、例えばＡＰＴＥＳを使用して、フォトニック結晶６５の反射面６９を改質することが好ましい。

　金属膜被覆フォトニック結晶２１は、フォトニック結晶６５の反射面６９を金属膜６６で被覆したものであるため、フォトニック結晶６５の凹部６８Ａに対応して反射面６９に金属膜被覆フォトニック結晶２１の凹部（非平坦部）６８Ｂが周期的に形成されている。凹部６８Ｂは、凹部６８Ａと同様、三角形の格子状に配置されている。また、凹部６８Ｂの直径Ｄ２は、金属膜６６の厚みにもよるが、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。また、凹部６８Ｂの中心間の距離Ｃ２は、凹部６８Ａの中心間の距離Ｃ１と同様、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。また、凹部６８Ｂの深さをＨ２としたとき、凹部６８Ｂのアスペクト比（Ｈ２／Ｄ２）は、０．１以上１０以下であることが好ましく、より好ましくは、０．５以上５．０以下である。なお、凹部６８Ｂの寸法は、上記のものに限定されない。

　図８は、凸部である場合の図６におけるＡ－Ａ断面を示す図である。上記の説明において、実施形態１において、図７で示したような凹部６８Ａ、６８Ｂを非平坦部としたが、図８に示すように凸部６８Ａ’、６８Ｂ’を非平坦部としてもよい。このとき凸部６８Ａ’、６８Ｂ’は、表面６７に対して突出した円柱状の凸部である。

　図９は、凹部の壁面の部分拡大図である。凹部６８Ｂは、凹部６８Ｂの壁面６８Ａが凹部６８Ｂの底面６８ｂに所定の角度を有して形成されている。なお、図９では、説明の便宜上、フォトニック結晶６５の表面６７に設けられる金属膜６６は省略する。図６に示すように、凹部６８Ｂの壁面６８Ａは、凹部６８Ｂの平坦となる底面６８ｂに所定の角度を有している。凹部６８Ｂの底面６８ｂの重心を通る断面において、凹部６８Ｂの壁面６８Ａと底面６８ｂとの境界を第１境界部７１とする。表面６７と凹部６８Ｂの壁面６８Ａとの境界を第２境界部７２とする。底面６８ｂに対して垂直方向に第１境界部７１を通る直線と、底面６８ｂに対して水平方向に第２境界部７２を通る直線との交点を交点Ａとする。第１境界部７１と第２境界部７２とを直線で結ぶ距離をＬ１とする。第１境界部７１と交点Ａとを直線で結ぶ距離をＬ２とする。第２境界部７２と交点Ａとを直線で結ぶ距離をＬ３とする。Ｌ１とＬ２とが成す角度をθとする。このとき、凹部６８Ｂは、下記の式（１）及び式（２）を満たすようにＬ１とＬ２とが成す角度θが形成されている。
ｔａｎθ＝Ｌ３／Ｌ２・・・（１）
０≦ｔａｎθ≦１．０・・・（２）

　凹状の穴（ホール）が周期的に配列して設けられた構造を有する金属の表面に光を照射したとき、反射光の波長スペクトルにピークが観察される。反射光の波長に対する反射率が最大となる波長（ピーク波長）は、一般的に下記の式（３）で求めることができる。式（３）中、λ_ｐｅａｋは、ピーク波長であり、ａ_０は、ホールの周期であり、ｉ、ｊは、回折次数であり、ε_ｎは、金属の誘電率であり、ε_ｄは、環境の誘電率である。

　前述した式（３）によれば、凹部６８Ｂが配置される周期を与えられればピーク波長が求まる。ピーク波長のスペクトルを観察する場合、ピーク波長のスペクトルの幅が小さい方が容易にピーク波長の位置を特定することができる。よって、凹部６８Ｂの配置される周期が明確に与えられることで、ピーク波長のスペクトルの幅は小さくなり、ピーク波長の位置が特定し易くなる。

　金属膜被覆フォトニック結晶２１は、凹部６８Ｂが反射面６９に周期的に形成された周期構造を有するものである。凹部６８Ｂの壁面６８Ａが、前述した式（１）及び式（２）を満たすように反射面６９に形成されることにより、反射光の波長スペクトルの形状は幅が狭くなり、反射光のピーク波長を容易に特定することができる。すると、標的物質を精度よく検出することができる。この結果、フォトニック結晶バイオセンサー１１のセンサ感度を向上させることができる。なお、反射光の波長スペクトルの形状の幅は、半値幅等である。

　凹部６８Ｂは、下記の式（２）’を満たすように形成されていることが好ましい。凹部６８Ｂの壁面６８Ａが、前述した式（１）及び下記の式（２）’を満たすように形成されることにより、反射光の波長スペクトルの形状はさらに幅が狭くなり、反射光のピーク波長をさらに容易に特定することができる。この結果、標的物質をさらに精度よく検出することができる。
０≦ｔａｎθ≦０．７・・・（２）’

　式（２）及び（２）’から、θは０度以上となる。θ＝０度である場合、金属被膜フォトニック結晶２１の表面６７と凹部６８Ｂの壁面６８Ａとの接続部分Ｋが略９０度になる。接続部分Ｋが略９０度になると、金属膜被覆フォトニック結晶２１の形状の制御、特に凹部６８Ｂの形状の制御が難しくなる。すなわち、凹部６８Ｂの所期の形状を得ることが難しくなる。ｔａｎθ＞０、すなわちθを０よりも大きくすることにより、特に凹部６８Ｂの所期の形状を得やすくなるので好ましい。また、金属膜被覆フォトニック結晶２１は、比較的圧力の高い水で洗浄されるが、接続部分Ｋの角度が略９０度になると、角が取れやすくなる。その結果、凹部６８Ｂは所期の形状を有さなくなる可能性がある。ｔａｎθ＞０、すなわちθを０よりも大きくすることにより、接続部分Ｋの角が取れる可能性を低減できるので、凹部６８Ｂは、洗浄後においても所期の形状を有するようになるので好ましい。さらに、ｔａｎθ＞０、すなわちθを０よりも大きくすることにより、凹部６８Ｂ内に水が入りやすくなるので、標的物質を確実に凹部２９Ｂに捕捉することができる。

［フォトニック結晶の作製方法]
　図１０、図１１及び図１２は、フォトニック結晶の作製方法を説明する図である。これらの図を参照して、熱ナノインプリントにより金属膜被覆フォトニック結晶２１を作製する工程の一例を説明する。図１０に示すように、熱ナノインプリントでは、ナノメートルレベルの微細構造、又はナノメートルレベルの周期構造のパターンを有する金型ＤＩを用いる。そして、図１１に示すように、加熱した金型ＤＩをシート状の樹脂Ｐに押し付けて、所定圧力で所定時間押圧し、金型ＤＩの表面温度が所定温度になったところで離型し、微細構造及び周期構造をシート状の樹脂Ｐに転写する。これにより、フォトニック結晶６５が得られる。

　樹脂Ｐがシクロオレフィン系ポリマーの場合には、金型ＤＩを１６０℃程度まで加熱し、約１２ＭＰａの圧力で所定時間押圧し、金型ＤＩの表面温度が６０℃程度になったところで離型することが好ましい。フォトニック結晶６５が作製された後、図１２に示すように、金型ＤＩと接していた表面に、スパッタリング又は蒸着装置等によって金属膜６６を形成して、金属膜被覆フォトニック結晶２１が完成する。

［標的物質捕捉物質］
　次に、標的物質を捕捉する標的物質捕捉物質について説明する。標的物質とは、標的物質検出装置１０が検出する対象物であって、タンパク質等の高分子、オリゴマー、低分子のいずれであってもよい。標的物質は、単分子に限定されず、複数の分子からなる複合体であってもよい。標的物質として、例えば、大気中の汚染物質、水中の有害物質、人体内のバイオマーカー（Biomarker）等が挙げられる。中でも、コルチゾール等が好ましい。コルチゾールは、分子量３６２ｇ／ｍｏｌの低分子物質である。コルチゾールは、人間がストレスを感じると唾液中のコルチゾール濃度が増加するため、人間が感じているストレスの度合いを評価する物質として注目されている。コルチゾールを標的物質としてその濃度を測定すれば、例えば、ヒトの唾液中に含まれるコルチゾールの濃度を測定することで、ストレスの度合いを評価することができる。ストレスの度合いを評価すれば、被測定者がうつ病等の精神疾患につながるレベルのストレス状態にあるか否かを判断することができる。

　標的物質捕捉物質とは、標的物質と結合し、標的物質を捕捉する物質である。ここで、結合するとは、化学的に結合する場合の他、例えば物理吸着、ファンデルワールス力による結合のように、化学的結合によらない結合であってもよい。好ましくは、標的物質捕捉物質は、標的物質と特異的に反応して標的物質を捕捉するものであり、標的物質を抗原とした抗体であることが好ましい。特異的に反応するとは、選択的に標的物質と可逆的又は不可逆的な結合をして複合体を形成することを意味し、化学反応に限定されない。また、特異的に反応する物質が標的物質以外に存在していても構わない。試料中に標的物質の他に標的物質捕捉物質と反応する物質があっても、その親和性が標的物質と比較して非常に小さい場合は、標的物質を定量することができる。標的物質捕捉物質は、標的物質を抗原とした抗体、人工的に作製した抗体、アデニン、チミン、グアニン、シトシン等のＤＮＡを構成する物質から構成される分子、ペプチド等を用いることができる。標的物質がコルチゾールである場合は、標的物質捕捉物質は、コルチゾール抗体であることが好ましい。

　標的物質捕捉物質を作製するには公知の方法を採用することができる。例えば、抗体は、血清法、ハイブリドーマ法、ファージディスプレイ法によって作製できる。ＤＮＡを構成する物質から構成される分子は、例えばＳＥＬＥＸ法（Systematic　Evolution　of　Ligands　by　Exponential　Enrichment:試験管内人工進化法）により作製できる。ペプチドは、例えばファージディスプレイ法により作製できる。標的物質捕捉物質は、何らかの酵素・同位体により標識されている必要はない。しかし、酵素・同位体によって標識されていてもよい。

　本実施形態において、標的物質捕捉物質は、図７に示す金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に固定される。標的物質捕捉物質を金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に固定する手段として、共有結合、化学吸着、物理吸着等の化学的結合、物理的結合方法が挙げられる。これらの手段を、標的物質捕捉物質の性質に応じて適宜選択することができる。例えば、固定する手段として吸着を選択した場合、吸着の操作は以下のようなものである。例えば、標的物質捕捉物質を含んだ溶液を、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に滴下し、金属膜被覆フォトニック結晶２１を、所定の時間、室温で、又は必要に応じて冷却・加温して、標的物質捕捉物質を反射面６９に吸着させる。

　フォトニック結晶バイオセンサー１１は、特定の抗原（例えばコルチゾール）とのみ結合する抗体（例えばコルチゾール抗体）を金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９の表面に予め吸着（固定）させておく。これにより、フォトニック結晶バイオセンサー１１は、特定の抗原を検出することができる。これは、フォトニック結晶６５の光学的特性と、フォトニック結晶６５の表面又は表面近傍で起こる各種の生体・化学反応、例えば特定の抗原は特定の抗体とのみ反応するという抗原抗体反応とを利用するものである。

　フォトニック結晶バイオセンサー１１は、標的物質捕捉物質である抗体が固定された反射面６９に、ブロッキング剤（保護物質）が固定されたものであってもよい。ブロッキング剤は、標的物質がフォトニック結晶バイオセンサー１１に接触させられる前に固定される。フォトニック結晶６５の反射面６９の表面は、一般的に超疎水性である。このため、疎水性相互作用によって標的物質捕捉物質である抗体以外の不純物が、反射面６９に吸着してしまうおそれがある。さらに、フォトニック結晶６５の光学特性は表面状態に大きく影響されるので、フォトニック結晶６５の反射面６９には、不純物が吸着されていないことが好ましい。フォトニック結晶６５の反射面６９にブロッキング剤が固定されることで、反射光の検出精度を向上させることができる。

　したがって、標的物質捕捉物質である抗体がフォトニック結晶６５の反射面６９に吸着（固定）された部分以外の箇所には、不純物等が固定されないように、いわゆるブロッキング剤を予め固定させておくことが好ましい。ブロッキング剤を予め吸着させておくには、ブロッキング剤を、フォトニック結晶６５の表面に接触させる。ブロッキング剤として、スキムミルク又はウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）等を使用することができる。

　図１３から図１６は、フォトニック結晶バイオセンサーの原理を説明する図である。これらの図を参照して、フォトニック結晶バイオセンサー１１が標的物質である抗原及びその濃度を検出する基本的な原理を説明する。この原理は、後述する実施形態２及び実施形態３においても適用できる。一般的に、フォトニック結晶バイオセンサー１１は、フォトニック結晶６５の光学的特性と、フォトニック結晶６５の表面又は表面近傍で起こる各種生体・化学反応、例えば、特定の抗原は特定の抗体とのみ反応するという抗原抗体反応とを利用して、微量のタンパク質又は低分子物質を検出するものである。そして、フォトニック結晶バイオセンサー１１は、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に特定波長の光を照射したときの表面プラズモン共鳴現象及び／又は局在表面プラズモン共鳴現象による反射光の波長の極値がシフトする現象を利用する。

　図１３に示すように、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９の表面には、抗体（標的物質捕捉物質）７４が吸着により固定されている。次に、図１４に示すように、反射面６９の抗体７４が吸着した部分以外の箇所、すなわち、抗体７４が吸着した部分以外の反射面６９に、ブロッキング剤（保護物質）７５を予め吸着させる。これにより、反射面６９の抗体７４が吸着した部分以外の箇所に不純物等が吸着しないようにする。次に、図１５に示すように、抗体７４とブロッキング剤７５とが吸着されているフォトニック結晶バイオセンサー１１に抗原（標的物質）７６を接触させ、抗原抗体反応を行う。抗体７４に抗原７６が捕捉された複合体７７が、反射面６９に固定される。

　次に、図１に示す光検出部１２は、図１６に示すように、抗原７６がフォトニック結晶６５の反射面６９に捕捉されている状態で特定波長の光（入射光）ＬＩを平行光で金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に照射する。そして、図１に示す光検出部１２は、反射面６９で反射された反射光ＬＲを検出し、反射光ＬＲの極値の波長を求める。そして、図１に示す処理部１３は、反射光ＬＲの強度の極値における波長及び強度の極値における波長のシフト量を求めて、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に捕捉された抗原７６の有無を検出したり、抗原７６の濃度を求めたりする。フォトニック結晶バイオセンサー１１は、このような原理に基づき、抗体７４及び抗原７６の組合せの種類を変えることにより、検出対象の物質であるタンパク質等の各種生体物質又は低分子量物質の種類を変えることができる。

　フォトニック結晶バイオセンサー１１では、反射面６９に固定された抗体７４に抗原７６が捕捉されることにより、反射面６９の状態が変化し、反射光ＬＲに変化が生じる。フォトニック結晶バイオセンサー１１は、光学的な物理量を出力する。この物理量は、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９における表面状態の変化に相関し、反射面６９に固定された抗体７４に抗原７６が捕捉されて形成される複合体７７の量と相関する。光学的な物理量は、例えば、反射光ＬＲの強度が極値となる波長のシフト量、光の反射率の変化量、光の反射率が極値となる波長のシフト量、反射光ＬＲの強度又は反射光ＬＲの強度の極値の変化量等である。本実施形態では、反射光ＬＲの強度又は光の反射率が極値となる波長のシフト量を用いる。

　光学的な物理量を出力させるには、例えば次のようにして行う。金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に対して垂直に光を入射し、反射光ＬＲを検出する。金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９の垂線に対して角度をつけて光を入射し、反射光ＬＲを検出することもできる。反射光ＬＲを検出することにより、図１に示す標的物質検出装置１０をコンパクトにすることができる。垂直に入射され、垂直に反射された光を検出する場合には、二股の光ファイバーを用いて光を入射し、反射光ＬＲを検出することが好ましい。この構造については後述する。

　図１７は、反射光の極値の強度と波長との関係を示す図である。図１７は、反射光の波長（スペクトル）に対する反射光強度を示している。図１７のＢは、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９が金属膜６６に抗体７４のみが吸着されている場合における反射光強度と波長との関係を示している。図１７のＡは、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に固定された抗体７４に抗原７６が捕捉された場合における反射光強度と波長との関係を示している。いずれも、波長が５００ｎｍから５５０ｎｍの間に反射光強度の極値（極小値）Ｐａ、Ｐｂをとる。そのときの波長は、λｂ、λａ（λｂ＜λａ）である。図１５に示すように、反射面６９を形成する金属膜６６の表面に固定された抗体７４に抗原７６が捕捉されると、金属膜６６に抗体７４のみが吸着されている場合よりも極値（極小値）Ｐａの波長はより大きいλａにシフトする。本実施形態では、この波長のシフト量（波長シフト量）Δλ（λａ－λｂ）を用いて、標的物質を検出する。

　図１８は、反射光の強度の極値における波長シフト量とフォトニック結晶の反射面にビオチンを用いて固定したアビジンの濃度との関係を示す図である。図１８に示す結果は、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９にビオチンを標的物質捕捉物質として固定し、濃度の異なるアビジンを標的物質として滴下したときの反射光強度の極値（極小値）における波長シフト量Δλを求めた。波長シフト量Δλは、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９が金属膜６６のみであるときの反射光強度の極値（極小値）における波長からの変化量（増加量）である。図１８に示すように、標的物質としてのアビジンの濃度ＤＮが増加するとともに、波長シフト量Δλも増加する。このように、波長シフト量Δλと、滴下する標的物質の濃度ＤＮとは相関があることが分かる。両者の関係は、Δλ＝ａ×ＤＮ＋ｂ（ａ、ｂは定数）の一次式で近似できる。本実施形態では、波長シフト量Δλを求めることにより、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に捕捉された標的物質の濃度を求める。上述した例は、ビオチンを標的物質捕捉物質とし、アビジンを標的物質とした場合であるが、標的物質としてコルチゾールを用い、標的物質捕捉物質としてコルチゾール抗体を用いた場合も同様の結果である。

［光検出部］
　次に、図１に示す光検出部１２について説明する。図１に示す光検出部１２は、光源５１と、測定プローブ５２と、光検出装置５３と、第１光ファイバー５４と、第２光ファイバー５５と、コリメートレンズ５６とを含む。光源５１と測定プローブ５２とは、第１光ファイバー５４により光学的に接続されている。測定プローブ５２と光検出装置５３とは、第２光ファイバー５５により光学的に接続されている。必要に応じて、光源５１及び光検出装置５３等に接続され、光源５１の制御及び光検出装置５３からの信号を処理する制御装置を設けてもよい。

　図１６に示すように、図１に示す第１光ファイバー５４は、図１に示す光源５１からの光を測定プローブ５２に導き、測定プローブ５２からフォトニック結晶バイオセンサー１１が有する金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９へ照射する。コリメートレンズ５６は、第１光ファイバー５４から出射し、測定プローブ５２から照射された光を平行光にしてから、フォトニック結晶６５の反射面６９へ入射光ＬＩとして照射する。第２光ファイバー５５は、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９で反射した光を反射光ＬＲとして受光し、図１に示す光検出装置５３へ導く。コリメートレンズ５６の種類は特に限定されないが、例えば、ナノストラクチャーを持つ反射防止フィルムを用いることができる。光検出装置５３は、例えば、フォトトランジスタ又はＣＣＤ（Charge　Coupled　Device）等の受光素子を備えた、光を検出するための装置である。

　図１９は、図１に示す光検出部が有する測定プローブの構造を示す図である。測定プローブ５２は、第１光ファイバー５４と第２光ファイバー５５とが接合される。そして、測定プローブ５２は、第１光ファイバー５４の光の出射面５４Ｐと、第２光ファイバー５５の反射光ＬＲの入射面５５Ｐとが同一の面（入出射面）５２Ｐ上に配置される。このように、測定プローブ５２は、第１光ファイバー５４と第２光ファイバー５５とが、第１光ファイバー５４の出射側（出射面５４Ｐ側）と第２光ファイバー５５の入射側（入射面５５Ｐ側）とで一体となっている。そして、測定プローブ５２は、第１光ファイバー５４と第２光ファイバー５５とを用いて光を入射し、反射光ＬＲを検出する。

　測定プローブ５２は、このような構造としているため、フォトニック結晶６５の反射面６９に照射する入射光ＬＩと、反射面６９からの反射光ＬＲとを略同一の位置から出射し、入射させることができる。測定プローブ５２を前述したような構造にするとともに、コリメートレンズ５６を用いて測定プローブ５２からの光を平行光にすることで、光検出部１２は、反射面６９に平行光の入射光ＬＩを垂直に入射することができる。それとともに、反射面６９から垂直に反射した反射光ＬＲを受光することができる。このようにすることで、測定プローブ５２は、反射光強度の低下を最小限に抑えることができるとともに、主として反射光ＬＲの０次光成分を検出することができる。その結果、処理部１３は、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９の正確な情報を得ることができるため、標的物質の検出精度及び濃度の計測精度が向上する。反射光ＬＲを検出する手法は、上述したような測定プローブ５２に限定されない。例えば、コリメートレンズ５６と反射面６９との間にハーフミラーを配置し、ハーフミラーによって反射光ＬＲを分離して第２光ファイバー５５から光検出装置５３に導いてもよい。コリメートレンズ５６は反射防止膜付きでもよい。このようにすることで、コリメートレンズ５６からの反射光の影響が低減されるので、測定時に発生するノイズを低減することができる。

　図１に示す光検出装置５３は、反射光ＬＲの光スペクトルを検出する分光器を備える。分光器は、モノクロメータ又はマルチチャンネル分光器等がある。本実施形態においては、検出速度が速いという観点からマルチチャンネル分光器を採用している。マルチチャンネル分光器とは、入射した光をプリズム、グレーティング等を用いて複数の異なる波長領域に分散させ、アレイ状に配列された光検出素子によってスペクトルを検出する装置である。マルチチャンネル分光器は、アレイ状に配列された光検出素子のピクセル毎に特定の波長幅のピッチをもって測定結果を得ることができる。１個の分光器の測定レンジをピクセル数で除算したものをピクセル分解能というものとする。ピクセル分解能は、分光器が検出可能な光の波長の分解能である。

　光検出素子がアレイ状に配列されている分光器において、アレイ状に配列された光電検出素子から信号を読み出す方法は、ＣＣＤ（Charge　Coupled　Device）方式とＣＭＯＳ（Complimentary　Metal　Organic　Semiconductor）方式とがある。本実施形態では、いずれの方式でもよい。光検出素子は、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード又は光電子倍増管等をアレイ状に配列してもよい。

　図２０及び図２１は、光検出装置が備える分光器のピクセルを示す図である。図２０に示す分光器５３ＳＡは、５個のピクセルＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５を有する。図２１に示す分光器５３ＳＢも、５個のピクセルＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ１１４を有する。分光器５３ＳＡのピクセルＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５は、それぞれ波長λ１、λ２、λ３、λ４、λ５（λ１＜λ２＜λ３＜λ４＜λ５）の光を検出する。分光器５３ＳＢのピクセルＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５は、それぞれ波長λ１１、λ１２、λ１３、λ１４、λ１５（λ１１＜λ１２＜λ１３＜λ１４＜λ１５）の光を検出する。

　波長λ１、λ２、λ３、λ４、λ５は、この順に１μｍずつ大きくなっており、波長λ１１、λ１２、λ１３、λ１４、λ１５この順に０．１μｍずつ大きくなっている。したがって、分光器５３ＳＡのピクセル分解能Ｐ１は１ｎｍであり、分光器５３ＳＡのピクセル分解能Ｐ２は０．１ｎｍである。分光器５３ＳＡと分光器５３ＳＢとで、ピクセルの数（ピクセル数）が同一である場合（図２０及び図２１に示す例ではピクセル数はいずれも５個で同一）、スペクトルのピーク位置を算出するためにはピクセル分解能Ｐ１、Ｐ２が０．１ｎｍである高い分光器５３ＳＢの方が、スペクトルピークの形状を正確により計測できるので好ましい。したがって、ピクセル分解能は数値の小さい方が、分解能が高いと定義する。

　図２２は、図２０に示す分光器が検出した反射光のスペクトルの一例を示す図である。図２３は、図２１に示す分光器が検出した反射光のスペクトルの一例を示す図である。図２２及び図２３は、横軸が波長λであり、縦軸が反射光強度である。図１に示す光検出装置５３は、異なるピクセル分解能の分光器５３ＳＡ、５３ＳＢを備えるか又はピクセル分解能が可変の分光器を備えてもよい。このようにすることで、広い測定レンジ（ピクセル分解能が低い）によっておおよそのピーク位置を割り出し、狭い測定レンジ（ピクセル分解能が高い）によって正確なピーク位置を検出する。光検出装置５３が分光器５３ＳＡと分光器５３ＳＢとを備える場合、広い測定レンジ、すなわち相対的に低いピクセル分解能Ｐ１の分光器５３ＳＡによって、図２２に示すようなおおよそのピーク位置を割り出す。狭い測定レンジ、すなわち相対的に高いピクセル分解能Ｐ２の分光器５３ＳＢによって、図２３に示すような正確なピーク位置を検出する。図１に示す標的物質検出装置１０では、処理部１３は、第１分光器としての分光器５３ＳＡを用いて反射光の極値の波長を求めた後、第２分光器としての分光器５３ＳＢを用いて分光器５３ＳＡによって求めた極値の波長の範囲内において、反射光の極値の波長を求める。このようにすることで、広い測定レンジと正確なピーク位置検出とを両立することができる。

　図２４－１は、分光器が備える光検出素子を冷却しないときにおける反射光のスペクトルの一例を示す図である。図２４－２は、分光器が備える光検出素子を冷却したときにおける反射光のスペクトルの一例を示す図である。図２４－１及び図２４－２は、横軸が波長λであり、縦軸が反射光強度である。いずれの図も、点線ＳＴが実際の反射光のスペクトルであり、実線ＳＧが分光器によって検出された反射光のスペクトルの検出結果である。分光器が備える光検出素子が発熱すると、図２３の実線で示す検出結果ＳＧのように、熱に起因するノイズが発生する。このノイズ除去するために、光検出素子を冷却することが好ましい。光検出素子を冷却することにより、図２４の実線で示す検出結果ＳＧのように、熱に起因するノイズを低減することができる。光検出素子を冷却するためには、例えば、ペルチェ素子等を用いることができる。

　図２５－１は、分光器が備える光検出素子が検出した反射光のスペクトルの一例を示す図である。図２５－２は、図２５－１に示した結果をデータフィッティングすることによりピーク位置を求める一例を説明する図である。図２５－１及び図２５－２は、いずれも縦軸が反射率、横軸が波長λである。図２５－１に示すように、光検出装置５３が反射光のピーク位置ＰＫを検出する場合、図２０、図２１に示す分光器５３ＳＡ、５３ＳＢ等のピクセル分解能よりも分解能を高くすることはできない。このため、図２５－２の点線に示すように、光検出装置５３の検出結果に対して、任意の関数を用いたデータフィッティングを行うことにより、分光器５３ＳＡ、５３ＳＢ等のピクセル分解能よりも高い分解能でピーク位置ＰＫを得ることができる。ピーク位置ＰＫにおける反射光の波長が、極値における反射光の波長に相当する。すなわち、ピーク位置ＰＫが極値の位置になる。ピーク位置ＰＫを正確に求めることができれば、極値における反射光の波長も正確に求めることができる。任意の関数には、ｎ次関数（ｎは２以上の自然数）、ローレンツ関数、ガウス関数、フォークト関数、ベータ関数等又はこれらの関数を複数組み合わせた関数を用いることができる。

　図２５－３及び図２５－４は、光検出装置の検出結果から求めたピーク位置と、光検出装置の検出結果データフィッティングして求めたピーク位置とを示す図である。光検出装置５３の検出結果は、図２５－３及び図２５－４の黒点で示してある。図２５－３に示す例において、光検出装置５３の検出結果から求めたピーク位置を求めると、位置ＰＫｒ１となる。しかし、図２５－３に示す例では、検出結果の変化から、位置ＰＫｒ１と位置ＰＫｒ２との間にピーク位置があると推測される。光検出装置５３、本実施形態では分光器５３ＳＡ、５３ＳＢの検出結果をフィッティング、本実施形態ではピークフィッティングすることによって得られたピーク位置ＰＫｆは、位置ＰＫｒ１と位置ＰＫｒ２との間に存在する。このように、検出結果をデータフィッティングすることにより、分光器５３ＳＡ、５３ＳＢ等のピクセル分解能よりも高い分解能が実現できるので、より確からしいピーク位置ＰＫｆ、すなわち極値における反射光の波長を求めることができる。本実施形態においては、第１分光器としての分光器５３ＳＡの検出結果及び第２分光器分光器５３ＳＢの検出結果のうち少なくとも一方の検出結果を関数でフィッティングすることにより、反射光の極値の波長を求めればよい。

　図２５－４に示す例において、光検出装置５３の検出結果から求めたピーク位置を求めると、位置ＰＫｒとなる。しかし、図２５－４に示す例では、検出結果の変化から、位置ＰＫｒは誤差を含んでいる可能性がある。検出結果をデータフィッティングすることにより、分光器５３ＳＡ、５３ＳＢ等のピクセル分解能よりも高い分解能が実現できるので、より確からしいピーク位置ＰＫｆ、すなわち極値における反射光の波長を求めることができる。

　図２５－５は、光検出装置の検出結果から求めたピーク波長の時間変化を示す図である。図２５－６は、光検出装置の検出結果をピークフィッティングして求めたピーク波長の時間変化を示す図である。これらの図に示すように、ピークフィッティングによって得られたピーク波長λｐの時間変化は、光検出装置５３の検出結果から求めたピーク波長λｐの時間変化よりも滑らかになることが分かる。

　図２５－７は、ピークフィッティングの各処理を示すフローチャートである。ピークフィッティングは、図１に示す標的物質検出装置１０の処理部１３が実行する。ステップＳ１において、処理部１３は、光検出装置５３の検出結果を取得し、ボトムピーク周辺の検出結果群から最小値をとる検出結果を抽出する。次に、ステップＳ２において、処理部１３は、最小値をとる検出結果を基準として、±ｎ番目までの検出結果を抽出する。ｎは、１より大きい整数である。

　ステップＳ３において、処理部１３は、２×ｎ＋１個の検出結果を用いてピークフィッティングする。ピークフィッティングには、前述した任意の関数が用いられる。ステップＳ４に進み、処理部１３は、ピークフィッティングによって得られた曲線と、光検出装置５３の検出結果との残差を計算し、計算された残差が予め定められた設定値よりも小さい場合には（ステップＳ４、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ５に進める。ステップＳ５において、処理部１３は、フィッティング関数、すなわちピークフィッティングに用いられた関数から、ピーク位置を推定する。ステップＳ４において、計算された残差が予め定められた設定値以上である場合には（ステップＳ４、Ｎｏ）、処理がステップＳ６に進む。ステップＳ６において、処理部１３は、フィッティング関数又は初期パラメータの少なくとも一方を変更して、ステップＳ３及びステップＳ４を実行する。フィッティング関数として例示した前述のｎ次関数（ｎは２以上の自然数）、ローレンツ関数、ガウス関数、フォークト関数、ベータ関数等に優劣はない。ピークフィッティングする対象の検出結果群に最も近い形状の関数、すなわち残差が最も少なくなる形状の関数が、そのケースにおいて最も適した関数となる。

［液体取扱部］
　次に、図１に示す液体取扱部１４について説明する。図１に示す液体取扱部１４は、標的物質捕捉物質を含んだ溶液等の液体Ｌを保持しておく第１容器３０と、液体送り装置としてのポンプ３１と、フォトニック結晶バイオセンサー１１から排出された液体Ｌを溜めておく第２容器３２とを含む。ポンプ３１は、図１に示す処理部１３によって制御される。第１容器３０には、液体供給管２５が差し込まれている。液体排出管２６は、ポンプ３１の入口に接続されている。ポンプ３１の出口に接続された排出管３３は、第２容器３２に差し込まれている。ポンプ３１は、液体排出管２６から液体Ｌを吸引することにより、第１容器３０内の液体Ｌをフォトニック結晶バイオセンサー１１の開口部２３Ｐ内に供給する。計測が終了したら、ポンプ３１は、フォトニック結晶バイオセンサー１１の開口部２３Ｐ内の液体Ｌを吸引して、排出管３３から第２容器３２に排出する。このように、液体取扱部１４は、ポンプ３１によって、標的物質捕捉物質を含んだ溶液等の液体Ｌを、フォトニック結晶バイオセンサー１１の開口部２３Ｐ内に供給する。

　図２６及び図２７は、液体取扱部の変形例を示す図である。図２６に示す液体取扱部１４ａは、第１容器３０Ａと、ポンプ３１と、第２容器３２と、三方弁３４と、第３容器３１Ｂとを含む。三方弁３４の２つの入口である第１入口３４Ｉと第２入口３４Ｉ２とには、それぞれ第１液体供給管２５Ａと第２液体供給管２５Ｂとが接続されている。第１液体供給管２５Ａは第１容器３０Ａ内に、第２液体供給管２５Ｂは第２容器３０Ｂ内に差し込まれている。三方弁３４の出口３４Ｅには、液体供給管２５が接続されている。三方弁３４は、第１入口３４Ｉ１と出口３４Ｅとを接続する第１の状態と、第２入口３４Ｉ２と出口３４Ｅとを接続する第２の状態とを切り替えることができる。本実施形態においては、図１に示す制御装置１３が三方弁３４を制御して、第１の状態と第２の状態とを切り替える。三方弁３４が第１の状態でポンプ３１が駆動されると、第１容器３０Ａ内の液体Ｌがフォトニック結晶バイオセンサー１１の開口部２３Ｐ内に供給される。三方弁３４が第２の状態でポンプ３１が駆動されると、第２容器３０Ａ内の液体Ｌがフォトニック結晶バイオセンサー１１の開口部２３Ｐ内に供給される。第１容器３０Ａと第３容器３０Ｂとにそれぞれ異なる種類の液体Ｌを保持させておけば、三方弁３４が切り替えられることにより、異なる液体Ｌをフォトニック結晶バイオセンサー１１の開口部２３Ｐ内に供給することができる。このように、液体取扱部１４ａは、複数の液体Ｌをフォトニック結晶バイオセンサー１１の開口部２３Ｐ内に供給する作業を簡単にすることができる。

　図２７に示す液体取扱部１４ｂは、図１に示す液体取扱部１４と同様であるが、液体取扱部１４が負圧（陰圧）によって液体Ｌをフォトニック結晶バイオセンサー１１の開口部２３Ｐ内に供給しているのに対し、正圧（陽圧）によって供給する点が異なる。このため、ポンプ３１の入口に接続されている吸引管３５が第１容器３０Ａ内に差し込まれ、ポンプ３１の出口に液体供給管２５が接続されている。液体排出管２６は、第２容器３０Ｂ内に差し込まれている。ポンプ３１が駆動されると、ポンプ３１が第１容器３０Ａ内から吸引した液体Ｌは、ポンプ３１の出口から吐出された後、液体供給管２５を通ってフォトニック結晶バイオセンサー１１の開口部２３Ｐ内に供給される。

［フォトニック結晶バイオセンサーの変形例］
　図２８、図２９及び図３０は、フォトニック結晶バイオセンサーの第１変形例を示す図である。フォトニック結晶バイオセンサー１１Ａは、前述したフォトニック結晶バイオセンサー１１と同様の構造であるが、支持部材２４Ａが、金属膜被覆フォトニック結晶２１を載置する側に、支持部材２４Ａとの間に金属膜被覆フォトニック結晶２１を挟み込んだ保持部材２３と係り合う複数の爪４１を有する点が異なる。他の構造は、前述したフォトニック結晶バイオセンサー１１と同様である。図２８及び図３０に示すように、複数の爪４１は、支持部材２４Ａの金属膜被覆フォトニック結晶２１を載置する面、かつその外縁部に設けられた支持体４０の先端部に設けられている。爪４１は、図３０に示すように、断面が三角形形状である。フォトニック結晶バイオセンサー１１Ａは、金属膜被覆フォトニック結晶２１を支持部材２４Ａに載置した後、保持部材２３及び被覆部材２２をこの順で複数の爪４１の間に嵌め込む。爪４１は、被覆部材２２の表面に係り合うことにより、被覆部材２２及び保持部材２３を介して、金属膜被覆フォトニック結晶２１を保持部材２３と支持部材２４との間に挟み込む。フォトニック結晶バイオセンサー１１Ａは、図３に示す取付治具２７、２８を用いないで金属膜被覆フォトニック結晶２１を固定できる。爪４１は、図３０に示すように、支持部材２４Ａから遠ざかるにしたがって、対向する爪４１の間隔が大きくなっている。このようにすることで、金属膜被覆フォトニック結晶２１が載置された支持部材２４Ａに、保持部材２３及び被覆部材２２を嵌め込みやすくなる。

　図３１及び図３２は、フォトニック結晶バイオセンサーの第２変形例を示す図である。フォトニック結晶バイオセンサー１１Ｂは、前述したフォトニック結晶バイオセンサー１１と同様の構造であるが、支持部材２４Ｂが、金属膜被覆フォトニック結晶２１を載置する側に、保持部材２３を保持し、かつ保持部材２３を覆った被覆部材２２とを嵌め込む部分を備える点が異なる。他の構造は、前述したフォトニック結晶バイオセンサー１１と同様である。図３１及び図３２に示すように、支持部材２４Ａの金属膜被覆フォトニック結晶２１を載置する面２４Ｐ、かつその外縁部には、保持部材２３を保持し、かつ被覆部材２２が嵌め込まれる壁４２が設けられる。壁４２は、面２４Ｐの外縁部から支持部材２４の厚み方向に向かって立ち上がっている。壁２４は、支持部材２４Ａの金属膜被覆フォトニック結晶２１を載置する面２４Ｐを取り囲んでいる。壁４２によって囲まれる部分に、金属膜被覆フォトニック結晶２１が載置される。壁２４によって囲まれる部分に保持部材２３が取り付けられることにより、保持部材２３と支持部材２４Ｂとの間に金属膜被覆フォトニック結晶２１が挟み込まれる。この状態で、保持部材２３の表面に被覆部材２２を取り付ける。壁４２によって囲まれる部分の寸法は、被覆部材２２の外縁の寸法よりも小さくなっている。このため、被覆部材は、壁４２に嵌め込まれることによって壁４２に固定される。フォトニック結晶バイオセンサー１１Ｂは、図３に示す取付治具２７、２８を用いないで金属膜被覆フォトニック結晶２１を固定できる。

　本実施形態及びその変形例は、フォトニック結晶バイオセンサー１１等の保持部材２３が有する開口部２３Ｐに液体を導入する。このようにすることで、金属膜被覆フォトニック結晶２１を支持部材２４と保持部材２３との間に挟持した状態で開口部２３Ｐ内の液体を置換することができる。その結果、金属膜被覆フォトニック結晶２１を取り付ける際の誤差に起因した測定ノイズを低減することができる。その結果、標的物質の検出感度が向上する。本実施形態及びその変形例の構成は、以下の実施形態においても適宜適用したり、組み合わせたりすることが可能である。

［実施形態２］
　図３３及び図３４は、実施形態２に係るフォトニック結晶バイオセンサーを示す図である。実施形態２は、保持部材が複数の開口部を備える点が実施形態１及びその変形例とは異なる。他の構造は、実施形態１及びその変形例と同様であるので、同様の部分については必要に応じて説明を省略する。フォトニック結晶バイオセンサー１１Ｃは、支持部材２４Ｃと、保持部材２３Ｃと、被覆部材２２とを含む。保持部材２３Ｃは、支持部材２４Ｃに載置された金属膜被覆フォトニック結晶２１の標的物質を捕捉する部分２１Ｃと重なる複数の開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３を有する。開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３は、図３４に示すように、板状の部材である保持部材２３Ｃの最も大きい対向する２つの平面同士を貫通している。開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３は、図３４に示すように溝状となっており、金属膜被覆フォトニック結晶２１の標的物質を捕捉する部分２１Ｃに重なって開口している。複数の開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３は、互いに交差していない。本実施形態において、それぞれの開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３は、金属膜被覆フォトニック結晶２１の標的物質を捕捉する部分２１Ｃに並列して配置される。複数の開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３は、互いに平行になっている必要はない。

　金属膜被覆フォトニック結晶２１を載置する支持部材２４Ｃは、複数の孔２４Ｉ１、２４Ｉ２、２４Ｉ３、２４Ｅ１、２４Ｅ２、２４Ｅ３を有する。開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３は、支持部材２４Ｃの孔２４Ｉ１、２４Ｉ２、２４Ｉ３、２４Ｅ１、２４Ｅ２、２４Ｅ３とも重なっている。孔２４Ｉ１、２４Ｉ２、２４Ｉ３、２４Ｅ１、２４Ｅ２、２４Ｅ３は、金属膜被覆フォトニック結晶２１が保持部材２３と支持部材２４とに挟み込まれた状態で、複数の開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３のうちの１つに対して２つがそれぞれの開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３に対して開口する。具体的には、孔２４Ｉ１と孔２４Ｅ１とが開口部２３Ｐ１に開口し、孔２４Ｉ２と孔２４Ｅ２とが開口部２３Ｐ２に開口し、孔２４Ｉ３と孔２４Ｅ３とが開口部２３Ｐ３に開口する。孔２４Ｉ１は開口部２３Ｐ１内に、孔２４Ｉ２は開口部２３Ｐ２内に、孔２４Ｉ３は開口部２３Ｐ３内に、標的物質捕捉物質を含んだ溶液等の液体を供給する。孔２４Ｅ１は開口部２３Ｐ１内から、孔２４Ｅ２は開口部２３Ｐ２内から、孔２４Ｅ３は開口部２３Ｐ３内から、標的物質捕捉物質を含んだ溶液等の液体を排出する。以下、孔２４Ｉ１、２４Ｉ２、２４Ｉ３を適宜液体供給孔２４Ｉ１、２４Ｉ２、２４Ｉ３と呼び、孔２４Ｅ１、２４Ｅ２、２４Ｅ３を液体排出孔２４Ｅ１、２４Ｅ２、２４Ｅ３と呼ぶ。このような構造により、フォトニック結晶バイオセンサー１１Ｃは、それぞれの開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３に液体を導入することができるので、１つの金属膜被覆フォトニック結晶２１で異なる種類の液体を評価することもできる。

　それぞれの開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３に液体を導入するにあたり、液体排出孔２４Ｅ１、２４Ｅ２、２４Ｅ３をポンプの入口に接続し、陰圧を利用して開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３に液体を導入してもよい。この場合、ポンプはそれぞれの開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３に対応して設けられてもよいし、１台のポンプでそれぞれの開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３に液体を供給し、それぞれの開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３から液体を排出させてもよい。また、液体供給孔２４Ｉ１、２４Ｉ２、２４Ｉ３にポンプの出口を接続し、陽圧を利用して開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３に液体を導入してもよい。この場合、ポンプはそれぞれの開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３に対応して設けられる。

　金属膜被覆フォトニック結晶２１は微細構造を有するため、同一の製造プロセスで製造しても、形状を精密に制御することが難しい。このため、金属膜被覆フォトニック結晶２１毎にばらつきが存在する。フォトニック結晶バイオセンサー１１Ｃは、それぞれの開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３に液体を導入することができるので、検査と同時に金属膜被覆フォトニック結晶２１を校正することができる。その結果、フォトニック結晶バイオセンサー１１Ｃは、高精度な測定を実現できる。例えば、検査対象の溶液と性状（例えば濃度等）が既知の標準溶液とを同時に金属膜被覆フォトニック結晶２１の標的物質を捕捉する部分２１Ｃに導入する。標準溶液の濃度は予め分かっているため、標準溶液の検出結果と検査対象の溶液の検出結果とから検量線を求めることにより、検査と同時に金属膜被覆フォトニック結晶２１を校正することができる。その結果、フォトニック結晶バイオセンサー１１Ｃは、検査対象の溶液中に含まれる標的物質の濃度等を高精度に測定することができる。また、それぞれの開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３と、支持部材２４Ｃと被覆部材２２とで囲まれる空間の体積は、実施形態１における開口部２３Ｐと支持部材２４と被覆部材２２とで囲まれる空間の体積よりも小さいので、開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３に供給する液体の量は少なくて済む。このため、高価な液体を用いる場合は特に好ましい。

　保持部材２３Ｃが２以上の開口部を有していれば、金属膜被覆フォトニック結晶２１を校正することができる。このため、保持部材２３Ｃは、２以上の開口部を有することが好ましい。また、金属膜被覆フォトニック結晶２１をより正確に校正するためには、検査対象の溶液に加えて、標準溶液を複数導入することが好ましい。このため、保持部材２３Ｃは、３以上の開口部を有するとより好ましい。

　図３５は、実施形態２に係る光検出ユニットを示す斜視図である。図３６及び図３７は、実施形態２に係る光検出ユニットの分解図である。光検出ユニット５０は、フォトニック結晶バイオセンサー１１Ｃの保持部２３Ｃが備える複数（本実施形態では３つ）の開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３から金属膜被覆フォトニック結晶２１の標的物質を捕捉する部分２１Ｃに光を照射し、反射光を受光する。このため、光検出ユニット５０は、図３５及び図３６に示すように、複数の測定プローブ５２Ｃを備えている。

　光検出ユニット５０は、図３５に示すように、筐体４３内に、複数の測定プローブ５２Ｃが格納される。筐体４３は、第１筐体４３Ａと第２筐体４３Ｂとに分割されている。図３６に示すように、筐体４３の内部には、複数の測定プローブ５２Ｃを収納し、保持した保持ユニット４４が取り付けられる。保持ユニット４４は、第１部材４４Ａと第２部材４４Ｂとに二分割されている。図３６及び図３７に示すように、第１部材４４Ａと第２部材４４Ｂとの間に、複数の測定プローブ５２Ｃが配置される。保持ユニット４４の一端部には、金属膜被覆フォトニック結晶２１の標的物質を捕捉する部分２１Ｃに光を照射し、反射光を受光するための複数（本実施形態では３個）の開口４６が設けられている。複数の開口４６の間隔は、金属膜被覆フォトニック結晶２１の標的物質を捕捉する部分２１Ｃにおける複数の開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３の間隔と同一である。測定プローブ５２Ｃは、図１５に示す測定プローブ５２と同様に、第１光ファイバー５４と第２光ファイバー５５とが接合され、第１光ファイバー５４の光の出射面と、第２光ファイバー５５の入射面とが同一の入出射面５２Ｐに配置される。

　図３７に示すように、測定プローブ５２の入出射面５２Ｐと開口４６との間には、コリメートレンズ５６Ｃが配置される。開口４６は、第１部材４４Ａの一端部に形成された切り欠き４６Ａと第２部材４４Ｂの一端部に形成された切り欠き４６Ｂとが組み合わされたものである。図３７に示すように、第２部材４４Ｂは、測定プローブ５２Ｃを保持するための複数の溝４５を有している。第１部材４４Ａも、第２部材４４Ｂと同様に複数の溝４５を有している。測定プローブ５２Ｃは、第１部材４４Ａ及び第２部材４４Ｂの溝４５に挟み込まれて保持される。

　コリメートレンズ５６Ｃは、球形のレンズである。図３７に示すように、第２部材４４Ｂは、コリメートレンズ５６Ｃを保持するための複数の凹部４７を有している。第１部材４４Ａも、第２部材４４Ｂと同様に複数の凹部４７を有している。測定プローブ５２Ｃは、第１部材４４Ａ及び第２部材４４Ｂの凹部４７に挟み込まれて保持される。このような構造により、光検出ユニット５０は、近接して隣り合った開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３を介して、金属膜被覆フォトニック結晶２１の標的物質を捕捉する部分２１Ｃに光を照射し、反射光を受光することができる。

　以上、本実施形態は、フォトニック結晶バイオセンサー１１Ｃが備えるそれぞれの開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３に液体を導入することができるので、検査と同時に金属膜被覆フォトニック結晶２１を校正することができる。その結果、本実施形態は、高精度な測定を実現できる。また、それぞれの開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３と、支持部材２４Ｃと被覆部材２２とで囲まれる空間の体積は小さいので、開口部２３Ｐ１、２３Ｐ２、２３Ｐ３に供給する液体の量は少なくて済む。

［実施形態３］
＜標的物質検出装置＞
　図３８は、標的物質検出装置を示す図である。実施形態３に係る標的物質捕捉装置を備えた標的物質検出装置について説明する。標的物質検出装置１０ｃは、実施形態３に係るフォトニック結晶バイオセンサー（標的物質捕捉装置）１１と、光検出部１２と、制御部１３ｃとを含む。

（フォトニック結晶バイオセンサー）
　まず、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃについて説明する。フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、金属膜被覆フォトニック結晶２１と、台８３と、薄板８４と、カバー８２とを含む。実施形態３においては、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、台８３と薄板８４とカバー８２とによって形成される流路８４ｆ内に金属膜被覆フォトニック結晶２１を配置した構造である。金属膜被覆フォトニック結晶２１は、実施携帯１と同様なので、説明を省略する。

（フォトニック結晶バイオセンサーの作製方法）
　次に、図１に示すフォトニック結晶バイオセンサー１１ｃの作製の一例について説明する。図３９は、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃの説明図である。フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、金属膜被覆フォトニック結晶２１と、２つの貫通孔８３ｈを有する台８３と、開口部８４ｈを有する薄板８４と、カバー８２とを含む。金属膜被覆フォトニック結晶２１は、台８３の表面に設置される。その後、薄板８４を台８３の上に設置する。例えば、実施形態３において、金属膜被覆フォトニック結晶２１の幅は、開口部８４ｈの幅よりも小さい。このため、金属膜被覆フォトニック結晶２１は、台８３と薄板８４とにより挟まれ固定される。カバー８２は、薄板８４の上に設置される。上記の構成により、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、台８３、薄板８４の開口部８４ｈ側の内壁及びカバー８２で囲まれて形成される流路８４ｆを有する。開口部８４ｈ側の内壁とは、薄板８４と開口部８４ｈとの境界面である、薄板８４の内壁をいう。これにより、金属膜被覆フォトニック結晶２１は、流路８４ｆ内に配置される。標的物質を含む溶液は、流路８４ｆの内部を流れることで、反射面６９が標的物質を捕捉する。なお、流路８４ｆは上記のように形成されなくてもよい。例えば、流路８４ｆは、台８３の表面の一部を窪ませて形成されていてもよい。

　フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、供給管９６と、排出管９７とを含む。溶液は、供給管９６から流路８４ｆに供給される。溶液は、排出管９７を通じて流路８４ｆから排出される。

　台８３およびカバー８２の材質などは、特に限定されない。ただし、カバー８２および台８３の表面の清浄度などを考慮すると、ステンレス鋼、ポリシクロオレフィン系樹脂、シリカなどを用いて形成されることが好ましい。

　２つの貫通孔８３ｈのうち一方は、流路８４ｆに溶液を流入させる供給口である。２つの貫通孔８３ｈのうち他方は、流路８４ｆから溶液を流出させる排出口である。先端にコネクタ７９を有する供給管９６は、２つの貫通孔８３ｈのうち一方に接続される。先端にコネクタ７９を有する排出管９７は、２つの貫通孔８３ｈのうち他方に接続される。溶液は、供給管９６を介して流路８４ｆに流入し、排出管９７を介して流路８４ｆから流出する。また、コネクタ７９は、２つの貫通孔８３ｈを塞ぐ。このため、コネクタ７９は、溶液が流路８４ｆから漏出する可能性を低減する。なお、貫通孔８３ｈ、供給管９６及び排出管９７はなくてもよい。貫通孔８３ｈ、供給管９６及び排出管９７がない場合でも、例えば、流路８４ｆが円環状に形成されていれば、溶液は流路８４ｆを循環する。また、貫通孔８３ｈは３つ以上あってもよい。

　フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、熱ナノインプリントなどにより均一に作製されている。標的物質検出装置１０ｃがより正確に反射光の検出ができるようにするため、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃに照射される光の入射部位、反射部位を正確に位置決めすることが好ましい。

　すなわち、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃと後で説明する測定プローブとの測定時の位置関係は、抗原抗体反応の前後で同一であることが好ましく、同一の部分を測定することが好ましい。したがって、測定プローブとフォトニック結晶バイオセンサー１１ｃの反射面６９との距離は、抗原抗体反応の前後で同一であることが好ましく、５０μｍ～５００μｍに固定することが好ましい。フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、カバー８２を含むことで、カバー８２がスペーサとして機能し、測定プローブとフォトニック結晶バイオセンサー１１ｃの反射面６９との距離を一定にすることができる。

　また、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃに、反射面６９における特定の位置を表示する、位置決め用のマーカーによってマークを付けるようにしてもよい。マーカーは、フォトリソグラフィー、スパッタリング、蒸着、これらを利用したリフトオフプロセス、インクなどによる印刷またはインプリントによるパターン形成などによって付けることができる。マーカーは、その位置を読み取ることができればフォトニック結晶バイオセンサー１１ｃの表面（反射面６９側）または裏面（反射面６９の反対側）のどちらに付けてもよい。また、フォトニック結晶６５の測定部分を外してフォトニック結晶６５自体にマーカーを付けてもよい。さらに、マーカーをカバー８２、台８３に付けてもよい。

（溶液の循環方法）
　図４０は、流路８４ｆに溶液を供給する前の状態を示す図である。図４１は、溶液を循環させている状態を示す図である。フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、ポンプ９１と、弁９４と、供給管９５と、排出管９８と、容器９２と新たな溶液９３を含む。図４０に示すように、供給管９６は、弁９４の内部の通路９４ａを介して供給管９５と接続されている。供給管９５の端部９５ｅは、容器９２に溜められた新たな溶液９３に浸されている。排出管９７は、弁９４の内部の通路９４ｂを介して排出管９８に接続されている。制御部１３ｃは、弁９４に接続されており、溶液を導く方向を切り替えることができる。また、実施形態３においては、ポンプ９１は、排出管９７に設けられている。ポンプ９１は、流路８４ｆに負圧をかける機能を発揮する。なお、ポンプ９１は、供給管９６に設けられていてもよい。ポンプ９１が供給管９６に設けられる場合、ポンプ９１は、流路８４ｆに正圧をかける機能を発揮する。

　図４２は、実施形態３に係る溶液の循環方法の一例を示すフローチャートである。以下、溶液の循環方法について説明する。まず、ステップＳ１１では、ポンプ９１で容器９２に溜められた溶液を流路８４ｆに送る。ポンプ９１が作動すると、流路８４ｆに負圧がかかる。このため、流路８４ｆと接続されている供給管９６、９５にも圧力が伝わり、容器９２に溜められた新たな溶液９３は、供給管９５の端部９５ｅから吸い上げられる。その結果、流路８４ｆに溶液が流入する。その後、溶液は、反射面６９の上部の空間２１ｕを通過し、排出管９７を介して通路９４ｂに達する。

　次に、ステップＳ１２では、弁９４を切り替えて溶液を循環させる。通路９４ｂが溶液で満たされると、制御部１３ｃは、弁９４を切り替える。これにより、図４１に示すように、供給管９６と排出管９７とは、通路９４ｂを介して接続される。溶液は、供給管９６、流路８４ｆ及び排出管９７を通って循環する。流路８４ｆを通過した溶液は、流路８４ｆに反復して導かれる。これにより、反射面６９の上部の空間２１ｕを通過した溶液は、反射面６９の上部の空間２１ｕに反復して導かれる。溶液が反射面６９の上部の空間２１ｕを通過すると、溶液に含まれる標的物質の一部は、反射面６９に捕捉される。しかし、反射面６９に捕捉されずに反射面６９の上部の空間２１ｕを通過する標的物質も存在する。溶液を循環させることにより、反射面６９は、捕捉されずに反射面６９の上部の空間２１ｕを通過した標的物質を捕捉する機会を反復して得ることができる。

　次に、ステップＳ１３では、反射光の測定終了後に、供給管９５の端部９５ｅを容器９２に溜められた新たな溶液９３から引き揚げ、弁９４を切り替える。弁９４を切り替えると、排出管９７は、通路９４ｂを介して排出管９８に接続される。これにより、流路８４ｆ、供給管９６及び排出管９７の内部の溶液は、排出管９８の端部９８ｅから排出される。また、溶液の循環方法は、上記の方法でなくてもよい。

　図４３は、他の循環方法の説明図である。例えば、溶液の循環方法は、図４３に示す構成を用いた方法でもよい。図４３に示すように、供給管９６の端部９６ｅ及び排出管９７の端部９７ｅは、容器９２に溜められた新たな溶液９３に浸されている。この状態でポンプ９１を作動させると、流路８４ｆに負圧がかかる。このため、流路８４ｆと接続されている供給管９６にも圧力が伝わり、容器９２に溜められた新たな溶液９３は、供給管９６の端部９６ｅから吸い上げられる。その結果、流路８４ｆに溶液が流入する。その後、溶液は、排出管９７の端部９７ｅから排出され容器９２の中に流入する。なお、ポンプ９１は、供給管９６に設けられていてもよい。この場合は、ポンプ９１は、流路８４ｆに正圧をかける機能を発揮する。

　実施形態３に係るフォトニック結晶バイオセンサー１１ｃにおいて、反射面６９の上部の空間２１ｕを通過した溶液は、反射面６９の上部の空間２１ｕに反復して導かれる。このようにすることで、金属膜被覆フォトニック結晶２１と反応せずに反射面６９の上部の空間２１ｕ通過した溶液は、金属膜被覆フォトニック結晶２１と反応する機会を反復して得ることができる。このため、溶液の流速を大きくしても、平衡状態に達するまでに必要な溶液の量は増加しない。したがって、実施形態３に係るフォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、金属膜被覆フォトニック結晶２１に照射された光の反射光の変化を早くしながら、平衡状態に達するまでに必要な溶液の量を少なくできる。

　また、実施形態３に係るフォトニック結晶バイオセンサー１１ｃにおいて、溶液は、供給管９６から流路８４ｆに供給される。溶液は、排出管９７を通じて流路８４ｆから排出する。このようにすることで、溶液を運動させるためのポンプ９１を流路８４ｆの外部に設置することができる。流路８４ｆは非常に小さいため、ポンプ９１が流路８４ｆの外部に設置できると、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃの組立てが容易となる。したがって、実施形態３に係るフォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、組立てが容易であり、金属膜被覆フォトニック結晶２１に照射された光の反射光の変化をさらに早くしながら、平衡状態に達するまでに必要な溶液の量を少なくできる。

　また、実施形態３に係るフォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、台８３、薄板８４の開口部８４ｈ側の内壁及びカバー８２で囲まれて形成される流路８４ｆを有する。このようにすることで、流路８４ｆを薄く形成することができ、反射面６９の上部の空間２１ｕを通過する溶液の流速を大きくすることができる。これにより、標的物質が迅速に反射面６９に捕捉される。したがって、実施形態３に係るフォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、金属膜被覆フォトニック結晶２１に照射された光の反射光の変化をさらに早くしながら、平衡状態に達するまでに必要な溶液の量を少なくできる。

　次に、図３８に示す標的物質検出装置を用いた実験結果を説明する。実施例は、上述した循環方法を用いて、反射光のリアルタイム測定を行った実験の結果である。実施例は、単位時間当たりに流す量が３００μｌ／ｍｉｎ、レイノルズ数が４．０となるように、流路８４ｆに溶液を循環させた実験の結果である。実施例において、流路８４ｆに流すために使用した溶液の量は１．５ｍｌである。また、比較例は、溶液を流さずに静置させた状態で、反射光のリアルタイム測定を行った実験の結果である。実施例及び比較例はともに、反射面６９にビオチンを固定し、１００ｎＭのアビジンを反応させた。

　図４４は、実施例と比較例における、時間に対する反射光の極値の波長の変化を示す図である。溶液は、時間Ｔｓから反射面６９に接触し始める。実施例と比較例を比較すると、実施例の方が迅速に反応していることがわかる。したがって、実施形態３に係るフォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、金属膜被覆フォトニック結晶２１に照射された光の反射光の変化を早くしながら、平衡状態に達するまでに必要な溶液の量を少なくできる。

　また、溶液の流速と流路８４ｆの断面形状の関係は、レイノルズ数が０．０１以上２０００以下となる関係であることが好ましい。レイノルズ数が２０００以下である場合、乱流成分が発生しにくいため、反射光の測定結果にノイズが発生する可能性が低くなるためである。また、レイノルズ数が２０００以下である場合、流路８４ｆに大きな圧力が加わりにくいため、溶液が流路８４ｆから漏れる可能性が低くなるためである。さらに、溶液の流速と流路８４ｆの断面形状の関係は、レイノルズ数が０．０１以上１０００以下となる関係であることが好ましい。レイノルズ数が１０００以下である場合、安定した層流になりやすいため、反射光の測定結果にノイズが発生する可能性がさらに低くなるためである。

　図４５は、実施形態３に係る標的物質検出装置１０ｃの光検出部１２の評価条件を示す図である。次に、光検出部１２の評価条件を説明する。図４５に示すように、光検出部１２は、測定プローブ５２の入出射面６３と金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９との間にコリメートレンズ５６を配置する。コリメートレンズ５６と反射面６９との距離（計測距離）をｈ、コリメートレンズ５６から出射した平行光の反射面６９における直径をｄ１、フォトニック結晶６５の反射面６９が露出する部分の直径をｄ２とする。本評価では、ｈを１５ｍｍまたは４０ｍｍとし、ｄ１を３．５ｍｍ、ｄ２を５ｍｍとした。反射面６９に照射される光の光軸ＺＬ及び反射面６９で反射された反射光の光軸ＺＬは、いずれも反射面６９に対して直交している。測定プローブ５２の直径は２００μｍである。照射する光は白色光を用いた。反射率は、標準物質（アルミニウム板）の反射光強度に対する比率である。

（制御部１３ｃ）
　次に、図１に示す制御部１３ｃについて説明する。制御部１３ｃは、光検出部１２が検出した反射光の極値の波長を求める。制御部１３ｃは、それとともに、求めた極値の波長のシフト（波長シフト量）に基づいて、少なくとも標的物質（例えば、図１１、図１２などに示す抗原７６）の有無を検出する。制御部１３ｃは、例えば、マイクロコンピュータである。波長シフト量と金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に捕捉された標的物質の濃度とは相関がある。このため、制御部１３ｃは、波長シフト量から反射面６９に捕捉された標的物質の濃度を求めることができる。また、制御部１３ｃは、弁９４に接続されている。制御部１３ｃは、弁９４の内部の通路９４ｂの状態に基づいて、弁９４を切り替える。

（標的物質を検出する方法）
　次に、図１に示す標的物質検出装置１０及び図３８に示す標的物質検出装置１０ｃを用いて標的物質を検出する方法（標的物質検出方法）を説明する。この例においては、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９にコルチゾール抗体を吸着させて、唾液中のコルチゾールを検出対象の標的物質として、検出・測定する場合を説明する。フォトニック結晶６５としては、熱ナノインプリントにより所定の微細構造を表面に形成したシクロオレフィン系ポリマーのシートを所定の大きさに切断したものを用いている。

　図４６は、実施形態３に係る標的物質検出方法の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０１では、コルチゾール抗体溶液（コルチゾール抗体濃度１μｇ／ｍｌ～１０００μｇ／ｍｌ）を金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に接触させる。そして、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９は、所定の時間または必要であれば、所定の温度で所定の時間、コルチゾール抗体溶液に曝される。このようにして、コルチゾール抗体を金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に吸着させる。

　次に、ステップＳ１０２では、リン酸緩衝液（ＰＢＳ：Phosphate　buffered　saline）を金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に接触させる。その後、遠心力などにより除去するリンス処理を複数回行う。

　次に、ステップＳ１０３では、ブロッキング剤７５としてスキムミルクを金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に接触させる。金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９は、所定の時間または必要であれば所定の温度で所定の時間、スキムミルクに曝される。このようにして、スキムミルクを金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９におけるコルチゾール抗体の非吸着部に吸着させる。

　その後、ステップＳ１０４では、リンス処理（ステップＳ１０２）と同様に、リン酸緩衝液によりリンス処理を複数回行う。上述した操作により、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に所定の処理がなされ、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃが形成される。

　次に、ステップＳ１０５では、光検出部１２は、フォトニック結晶６５の反射面６９に光を照射したときの反射面６９からの反射光ＬＲを検出し、制御部１３ｃは、反射光ＬＲを計測する。制御部１３ｃは、例えば、反射光ＬＲの反射光強度のスペクトルを計測する。反射面６９に照射する光（入射光ＬＩ）の波長は、例えば３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。

　次に、ステップＳ１０６では、まず、コルチゾールを含む溶液としての唾液の準備をする。唾液のサンプリング及び不純物の除去などの前処理は、例えば、市販の唾液採取キットを用いて行う。唾液の準備は、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃに唾液を接触させる前であればいつ行ってもよい。例えば、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃを形成する前に行ってもよく、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃを形成するのと並行して行ってもよく、反射光強度を計測した後に行ってもよい。サンプリング及び前処理の終了した唾液１０μＬ～５０μＬをフォトニック結晶バイオセンサー１１ｃに接触させる。

　次に、ステップＳ１０７では、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９は、所定の時間、また必要であれば所定の温度で所定の時間、コルチゾールを含む溶液に曝される。このようにして、抗原抗体反応が行われる。ステップ１７の抗原抗体反応は、図４２のステップＳ２で溶液を循環させているときに行われる。

　その後、ステップＳ１０８では、リンス処理（ステップＳ１０４）と同様に、リン酸緩衝液によりリンス処理を複数回行う。

　次に、ステップＳ１０９では、標的物質検出装置１０ｃを用いて、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に光を照射する。このときに照射する光は、ステップＳ１５で反射面６９に照射した光と同一である。そして、標的物質検出装置１０ｃは、反射面６９からの反射光ＬＲ、例えば、反射光強度のスペクトルを計測する。

　フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃの反射光強度の極値における波長は、反射面６９または反射面６９の近傍での抗原抗体反応などにより影響を受けて変化する。このため、反応前後の反射光強度の極値における波長の差、すなわち波長シフト量から、唾液中のコルチゾールを検出できる。また、波長シフト量から唾液中のコルチゾールの濃度を求めることができる。

　ステップＳ１１０では、制御部１３ｃは、ステップＳ１０９で計測した反射光強度（または反射率）の極値（極小値）における波長のシフト（波長シフト量）を求める。波長シフト量は、例えば、反射面６９に標的物質が捕捉された後における波長λ２と、反射面６９に標的物質が捕捉されていないときにおける反射光強度（または反射率）の極値（最小値）に対応する波長λ１との差分λ２－λ１である。

　ステップＳ１１１で、制御部１３ｃは、例えば、所定量以上の波長シフト量がある場合、唾液中にコルチゾールが存在すると判定する。また、制御部１３ｃは、波長シフト量に基づき、例えば、波長シフト量とコルチゾールの濃度との関係式を用いてコルチゾールの濃度を決定する。このとき、前記関係式は予め求めておき、制御部１３ｃの記憶部に保存しておく。

　上述した例では、標的物質が捕捉されていない状態の反射面６９における反射光強度の極値の波長を用いて波長シフト量を求めたが、これに限定されるものではない。また、ステップＳ１５、ステップＳ１９において、極値が複数ある場合には、着目する極値を適宜選定する。そして、選定された極値について、波長λ１及び波長λ２を求める。

　なお、実施形態３では、金属膜被覆フォトニック結晶２１は、反射面６９に抗体７４を固定しているが、これに限定されるものではなく、金属膜被覆フォトニック結晶２１は、反射面６９に抗体７４を固定しないで用いてもよい。

［実施形態４］
　実施形態４に係る標的物質捕捉装置を備えた標的物質検出装置について説明する。実施形態４に係る標的物質捕捉装置は、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に固定するものを抗原（標的物質）７６とし、この抗原７６に抗体７４を吸着させることに変更したこと以外は実施形態３と同様であるため、重複した説明は省略する。

　図４７～図５１は、フォトニック結晶バイオセンサーの原理を説明する図である。抗体７４と、抗原７６との特異的反応として、実施形態４では、抗原７６としてコルチゾールと、抗体７４として抗コルチゾール抗体とを用いて説明する。

　まず、図４７に示すように、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に抗原７６を固定する手段として、抗体７４を反射面６９に固定する手段と同様に行うことができる。抗原７６を反射面６９に固定する手段としては、例えば、共有結合、化学吸着、物理吸着などの、化学的結合、物理的結合方法が挙げられる。これらの手段は、抗原７６の性質に応じて適宜選択することができる。

　金属膜被覆フォトニック結晶２１に固定される抗原７６の量は、一定量である。これにより、金属膜被覆フォトニック結晶２１に固定される抗原７６に抗体７４が吸着して複合体６５（図４９、図５０参照）が形成された場合に、形成された複合体７７の量と相関する物理量を、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃが出力できる。固定される抗原７６の一定量は、適宜変更してもよく、例えば、試料Ｓに含まれる抗原７６の量の範囲によって最適な量に設定することができる。

　その後、図４８に示すように、ブロッキング剤７５を反射面６９の抗原７６の付着していない箇所に固定させる。

　次に、フォトニック結晶６５の反射面６９に、例えば３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の光（入射光）ＬＩを平行光で、かつ光軸が反射面６９と直交するように照射する。このときの反射光ＬＲの強度または反射率が極値（この例では極小値）となる波長をλ１とする。

　次に、図４９に示すように、抗原７６と抗体７４との複合体７７と、抗体７４とを含む混合物Ｍを準備する。混合物Ｍは、抗原７６を含む試料Ｓと既知量の抗体７４を含む溶液Ｇとを混合することで得られる。複合体７７は、抗原７６を含む試料Ｓと既知量の抗体７４を含む溶液Ｇとを混合することで、抗体７４と抗原７６とが反応して得られる。混合に際しては、溶液Ｇに含まれる抗体７４が有する抗原７６との結合部位の総量が試料Ｓに含まれる抗原７６の総量よりも多くなるよう、溶液Ｇの濃度を予め調整する。これにより、混合物Ｍに含まれる抗体７４の一部は、その結合部位が抗原７６と結合せずに残る。混合物Ｍを、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に接触させる。これにより、図５０に示すように、反射面６９に固定された抗原７６と抗体７４とで複合体７７を反射面６９に形成させる。その後、図５１に示すように、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に、例えば３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の光（入射光）ＬＩを平行光で、かつ光軸が反射面６９と直交するように照射する。このときの、反射光ＬＲの反射光強度または反射率が極値（この例では極小値）となる波長をλ２とする。

　光の反射率が極値となる波長の波長シフト量は、λ２－λ１である。金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９における表面状態の変化に応じて、波長シフト量は変化する。この波長シフト量に基づいて、抗原７６の検出及び定量を行う。フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、光学的な物理量を出力する。この物理量は、反射面６９における表面状態の変化に相関し、反射面６９に固定された抗原７６と抗体７４とで形成される複合体７７の量と相関する。

　実施形態４は、金属膜被覆フォトニック結晶２１に抗原７６であるコルチゾールを固定させて、抗体７４である抗コルチゾール抗体を反応させている。上記実施形態３のように、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に抗体７４を固定させた後、抗体７４に抗原７６を反応させる場合と比較して、実施形態４のように、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９にコルチゾールを固定させた後、コルチゾールに抗コルチゾール抗体を反応させる場合の方が、金属膜被覆フォトニック結晶２１の表面状態の変化が大きくなり、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃの感度が向上する。

　次に、抗原７６の濃度の測定方法を説明する。試料Ｓに含まれる抗原７６の結合する部位の量をＸ、混合物Ｍ中の抗体７４の既知量をＣとする。このとき、ＸとＣとの関係は、ＸをＣよりも少なくする（Ｘ＜Ｃ）。混合物Ｍ中において、抗原７６と抗体７４とが抗原抗体反応して、複合体７７が形成される。ＸはＣよりも少ない（Ｘ＜Ｃ）ので、混合物Ｍ中の抗体７４の量は、Ｃ－Ｘとなる。そして、混合物Ｍを、一定量の抗原７６が固定された反射面６９に接触させると、混合物Ｍ中の抗体７４が反射面６９の抗原７６と抗原抗体反応して、複合体７７が形成される。反射面６９に固定されている抗原７６の量は、混合物Ｍ中の抗体７４の量Ｃ－Ｘ以上である。

　混合物Ｍ中のすべての抗体７４が反射面６９の抗原７６と抗原抗体反応すると、複合体７７の量はＣ－Ｘになる。混合物Ｍを反射面６９に接触させる前後において計測した波長λ１、λ２から求めた波長シフト量Δλは、反射面６９に固定された複合体７７の量に相当する。したがって、Δλ＝ｋ×（Ｃ－Ｘ）となる。ｋは、波長シフト量Δλを複合体７７の量に変換するための定数である。反射面６９に固定された複合体７７の量と波長シフト量Δλとの関係は、予め求めておく。上記関係式から、抗原７６の量Ｘは、Ｃ－Δλ／ｋで求めることができる。抗原７６の濃度は、抗原７６の量Ｘに基づいて求めることができる。

　また、実施形態４では、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、例えば、複合体６５と特異的に反応する二次抗体を、複合体結合物質として、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に固定された複合体６５と反応させるようにしてもよい。二次抗体は第１複合体（複合体）７７よりも過剰な量を、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面６９に接触させる。そして、全ての複合体７７に二次抗体を付加させて第二複合体とする。このようにすることで、金属膜被覆フォトニック結晶２１の表面状態の変化が更に大きくなる。この結果、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃの感度が更に上昇する。二次抗体は、そのまま使用することもできるし、他の物質を付加して使用してもよい。二次抗体が大きいほど金属膜被覆フォトニック結晶２１の表面状態の変化が大きくなるため、二次抗体に他の物質を付加した後、複合体７７と反応させることで、フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃの感度が更に大きくなる。

　反射面６９に、第二複合体を形成させる場合は、第二複合体を形成させた後の反射面６９に光を照射する。その結果得られる反射光強度または反射率が極値（この例では極小値）となる波長をλ２とする。極値が複数ある場合には、着目する極値を適宜選定する。選定された任意の極値について、波長λ１及び波長λ２を求める。フォトニック結晶バイオセンサー１１ｃは、光学的な物理量を出力する。この物理量は、反射面６９における表面状態の変化に相関し、反射面６９に固定された第２複合体の量と相関する。これにより、第２複合体を検出及び定量する。第２複合体の量は、複合体７７の量と同一であるから、複合体７７を定量することができる。

　前述した実施形態１、実施形態２及び実施形態３の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。

　１０　標的物質検出装置
　１１　フォトニック結晶バイオセンサー（標的物質捕捉装置）
　１２　光検出部
　１３　処理部
　１３ｃ　制御部
　ＬＩ　入射光
　ＬＲ　反射光

Claims

　標的物質を捕捉する金属膜被覆構造体を載置して支持し、前記金属膜被覆構造体が載置される部分とは異なる部分に開口する少なくとも２つの孔を有する支持部材と、
　前記支持部材との間に前記金属膜被覆構造体を挟み込み、かつ前記支持部材の前記孔及び前記支持部材に載置された前記金属膜被覆構造体の前記標的物質を捕捉する部分が重なる開口部を有する保持部材と、
　透光性を有し、前記保持部材の前記開口部を覆う被覆部材と、
　を含む、標的物質捕捉装置。
　前記孔は、前記被覆部材と前記開口部の内面と前記支持部材とで囲まれる空間に前記標的物質を含む液体を供給する供給孔と、前記空間から前記液体を排出する排出孔との２つである、請求項１に記載の標的物質捕捉装置。
　前記保持部材は、前記金属膜被覆構造体と接する部分が少なくともシリコーンで形成される、請求項１又は請求項２に記載の標的物質捕捉装置。
　前記保持部材は、前記金属膜被覆構造体と接する部分が少なくともポリジメチルシロキサンで形成される、請求項３に記載の標的物質捕捉装置。
　前記支持部材は、フッ素樹脂で形成される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の標的物質捕捉装置。
　前記支持部材は、透光性を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の標的物質捕捉装置。
　前記支持部材は、前記金属膜被覆構造体を載置する側に、前記支持部材との間に前記金属膜被覆構造体を挟み込んだ前記保持部材と係り合う複数の爪を有する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の標的物質捕捉装置。
　前記被覆部材は、前記保持部材の前記開口部に嵌め込まれる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の標的物質捕捉装置。
　請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の標的物質捕捉装置と、
　前記開口部から前記標的物質を捕捉する部分に平行光を照射し、前記標的物質を捕捉する部分で反射された前記平行光の反射光を検出する光検出部と、
　前記光検出部が検出した前記反射光の極値の波長を求め、かつ求めた前記極値の波長のシフトに基づいて、少なくとも前記標的物質の有無を検出する処理部と、
　を含む、標的物質検出装置。
　前記孔を介して前記空間に前記液体を供給し、前記孔を介して前記空間から前記液体を排出する液体送り装置を有する、請求項９に記載の標的物質検出装置。
　前記光検出部は、第１分光器と、前記第１分光器よりも検出可能な光の波長の分解能が高い第２分光器とを備え、
　前記処理部は、前記第１分光器を用いて前記反射光の極値の波長を求めた後、前記第２分光器を用いて前記第１分光器によって求めた極値の波長の範囲内において、前記反射光の極値の波長を求める請求項９又は請求項１０に記載の標的物質検出装置。
　前記第１分光器の検出結果及び前記第２分光器の検出結果のうち少なくとも一方の検出結果を関数でフィッティングすることにより、前記反射光の極値の波長を求める、請求項１１に記載の標的物質検出装置。
　前記光検出部を冷却する冷却部を有する、請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の標的物質検出装置。
　標的物質を捕捉する金属膜被覆構造体を載置して支持する支持部材と、
　前記支持部材との間に前記金属膜被覆構造体を挟み込み、かつ前記金属膜被覆構造体の前記標的物質を捕捉する部分と重なる複数の開口部を有する保持部材と、
　透光性を有し、前記保持部材の前記開口部を覆う被覆部材と、
　前記支持部材に設けられ、前記金属膜被覆構造体が前記保持部材と前記支持部材とに挟み込まれた状態で、１つの前記開口部に対して２つがそれぞれの前記開口部に対して開口する孔と、
　を含む、標的物質捕捉装置。
　１つの前記開口部には、前記孔として、前記標的物質を含む液体を前記開口部に供給する供給孔と、前記開口部から前記液体を排出する排出孔とが設けられる、請求項１４に記載の標的物質捕捉装置。
　前記保持部材は、前記金属膜被覆構造体と接する部分が少なくともシリコーンで形成される、請求項１４又は請求項１５に記載の標的物質捕捉装置。
　前記保持部材は、前記金属膜被覆構造体と接する部分が少なくともポリジメチルシロキサンで形成される、請求項１６に記載の標的物質捕捉装置。
　前記支持部材は、フッ素樹脂で形成される、請求項１４から請求項１７のいずれか１項に記載の標的物質捕捉装置。
　請求項１４から請求項１８のいずれか１項に記載の標的物質捕捉装置と、
　それぞれの前記開口部に対して設けられて、それぞれの前記開口部から前記標的物質を捕捉する部分に平行光を照射し、前記標的物質を捕捉する部分で反射された前記平行光の反射光を検出する光検出部と、
　前記光検出部が検出した前記反射光の極値の波長を求め、かつ求めた前記極値の波長のシフトに基づいて、少なくとも前記標的物質の有無を検出する処理部と、
　を含む、標的物質検出装置。
　前記孔を介して前記空間に前記液体を供給し、前記孔を介して前記空間から前記液体を排出する液体送り装置を有する、請求項１９に記載の標的物質検出装置。
　標的物質を含む流体が流れる流路と、
　前記標的物質を捕捉し、照射された光を反射する反射面を有する基板と、を含み、
　前記基板は、前記流体の一部が少なくとも前記反射面を通過するように前記流路内に配置され、
　前記流路を通過した前記流体は、前記流路に反復して導かれることを特徴とする標的物質捕捉装置。
　前記流路は、前記流体が流入する供給口及び前記流体が流出する排出口を含み、
　前記排出口から排出された前記流体は、前記供給口から前記流路に導かれることを特徴とする請求項２１に記載の標的物質捕捉装置。
　標的物質を含む新たな流体を溜めておく容器をさらに含み、
　前記新たな流体は、前記供給口から前記流路に導かれることを特徴とする請求項２２に記載の標的物質捕捉装置。
　板状の台と、
　前記台の表面に対して垂直方向に前記台の上に重なり、開口部を有する薄板と、
　前記台の表面に対して垂直方向に前記薄板の上に重なる板状のカバーと、をさらに含み、
　前記流路は、前記台、前記開口部の内壁及び前記カバーで囲まれる空間であることを特徴とする請求項２１から請求項２３のいずれか１項に記載の標的物質捕捉装置。
　前記供給口及び前記排出口は、前記台に設けられた貫通孔であることを特徴とする請求項２４に記載の標的物質捕捉装置。