使来自具有一定的波长的光源的光（４１）射到由棱镜（４２）和玻璃基板（４４）构成的传感器上以便连结线焦点，一边使在该线焦点上保持一定间隔配置了的试样单元和参照单元的各感应部的中心间隔保持为相同，一边使用角度互不相同的分光反射镜（５３）使强度因在上述试样单元和参照单元的各感应部中产生了的表面等离子体激元共振现象而减少了的反射光分割为２个光路并反射，使用在一个ＣＣＤ线传感器（５６）的不同的二个区域中检测的光学系统，通过将同时具有与试样部和参照部对应的感应膜的电极式复合型传感器单元（４７）按压到在棱镜（４２）上设置了的具有使折射率与该棱镜（４２）匹配的粘接力的光界面膜（４３）上，测定在各单元中产生的表面等离子体激元共振现象。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
20世纪后半的我国的产业的高度发展在我们的生活中导致了物质的丰富，但另一方面，作为其负面的影响，导致了大气、水质、土壤污染及青少年中的乱用药物的蔓延等对人类社会带来深刻的影响。在这些负面影响之中，对于因无机物引起的大气、水质污染进行了很大的改善，但因以在1990年代的初期已明确了的被担心对生物体的影响的二恶英等为代表的环境激素类、即某种人工低分子有机化合物引起的环境污染或因乱用药物引起的身心的污染、土壤污染的解决要寄托于21世纪，成为现在必须火速地解决的社会问题。如果从计量化学上看，则由于在这些有机化合物的测定中其浓度是极微量的，而且要求测定结果的可靠性，故在目前来说用高价且在操作中需要熟练的气体色谱分离法、质量分析法来实施。因此，了解其污染实际状态用的信息量少这一点也是至今未解决的主要原因。一般来说，作为检测有机物的方法，除了上述的色谱分离法、质量分析法外，还有液体色谱分离法、使用荧光试剂或发光试剂检测基于化学反应的光的方法、酶免疫分析、表面等离子体激元共振测定法等。在这些方法中，满足操作的简便的方法可认为是表面等离子体激元共振测定法。以下叙述其原因。表面等离子体激元共振测定法是使光射到等离子化的金表面上测定根据物质的相互作用在100nm的区域中引起的光的共振现象(表面等离子体激元共振现象SPR)的方法。该方法，(1)可实时地跟踪在传感器表面上引起的化学反应。(2)由于在100nm的区域中引起物质相互间的相互作用，故分析用试样是微量的即可。(3)根据上述(2)的原因，用少的试样可进行高灵敏度浓缩。(4)由于使用了玻璃棱镜作为检测系统的材料，故可尽量减小检测器。(5)由于为了引起等离子体激元共振而使用了金薄膜，故容易进行抗体等感应物质的固定，可制作有选择地检测测定对象的检测系统。根据以上的原因，表面等离子体激元共振测定法可认为是为了开发小型化的检测环境污染低分子有机化合物用的普遍存在的野外装置最佳的方法。所谓表面等离子体激元共振，是若使光入射到蒸镀了金属膜的棱镜上则在棱镜表面上常时地发生的易消散(evanescent)波与在金表面上激励了的表面等离子体激元波产生共振以使反射光减少的现象。由于引起该表面等离子体激元共振现象的入射角度随试样溶液的介电常数而变化，故通过在金属薄膜的表面上将与测定对象物相互作用的物质作为功能性膜来固定，制作测定各种各样的有机物的化学传感器。在应用物理的光学领域中很早就知道该现象，在1902年由Wood发现了该现象，在1982年，由Nylander利用该现象作成传感器。将其应用于科学上是最近的事，通过在金表面上固定抗体等，可实时地检测生物膜与物质的相互作用。以前，作为检测生物膜与物质的相互作用的方法，一般是花费几天测量相互的平衡状态的平衡法，但由于在表面等离子体激元共振测定法中可实时地测定生物膜与物质的相互作用，故在测定免疫反应的免疫传感器、蛋白质的相互作用的分析等分析化学、生物化学、药品化学、医疗检测等的广泛的范围的科学、产业领域中可谋求多姿多彩的展开。在此，更详细地说明表面等离子体激元共振现象的原理。如果在玻璃基板的单面上蒸镀金或银那样的金属以作成几十nm的箔状并从未蒸镀金属的玻璃基板一侧射入光，则发生被称为表面等离子体激元的波动。所谓表面等离子体激元，指的是使金属中的束缚的程度小的自由电子群的摆动量子化了的波动。该波动以与声波相同的粗密度沿金属表面的切线方向传播。因此，如果用传播速度相同的电磁波摆动，则产生共振从而发生表面等离子体激元。对于金属来说，由于电子在阳离子的周围自由地运动，故可看作固体等离子体。在这样的固体等离子体的表面附近存在作为电子的集团激励的表面等离子体振动(其量子是表面等离子体激元)。表面等离子体激元是只局限于金属表面附近的表面波，其波数Ksp与振动数ω的关系不仅依赖于金属的介电常数εm、而且依赖于与金属相接的介质(试样)的折射率ns，由下式来给出。Ksp=cωϵmns2ϵm+ns2...(1)]]>在此，c是真空中的光速。根据上述(1)式，如果知道与试样相接的金属(介电常数εm是已知的)的表面上的振动数ω的表面等离子体激元的波数Ksp，则可得到试样折射率ns。附图说明图1是示出表面等离子体激元共振现象的原理的示意图。在该图中，1是棱镜(折射率nD)，2是金属薄膜(介电常数ε)，3是溶液试样，4是入射光(波数Kp)，5是易消散(evanescent)波(波数Kev)，6是反射光，7是CCD检测器，8是表面等离子体激元(波数Ksp)。如该图中所示，在棱镜1上蒸镀金属薄膜2，使其与试样(在此是溶液试样)3接触。如果从棱镜1一侧以大于等于临界角的角度向棱镜1底面(传感器面)入射入射光4，则易消散(evanescent)波5会渗到试样3。如果作为入射光4以入射角θ入射平面波(波数Kp)，则易消散(evanescent)波5的波数Kev成为入射光4的空间频率的棱镜底面方向分量。Kev＝Kpsinθ ...(2)在大于等于临界角的入射角中，Kpsinθ＞Ks(Ks是在试样3中传播的光的波数)，Kov＝Kpsinθ＞Ks...(3)即，易消散(evanescent)波5的波数Kev比在试样3中传播的光的波数Ks大。因此，存在，满足Kev＝Ksp的入射角θsp，以该角度θsp入射的光4利用该易消散(evanescent)波5共振并激励表面等离子体激元8。如果利用易消散(evanescent)波5激励表面等离子体激元8，则光的能量的一部分转移到表面等离子体激元8，返回到棱镜1中的分散剂改的强度减少了。因此，如果测定在棱镜1一侧的反射率的易消散(evanescent)波5的波数Kev依存性或平面波入射时的入射角依存性，则观察到表面等离子体激元8的激励作为吸收峰。该吸收峰的位置(波数Kev或入射角θsp)给出表面等离子体激元8的波数Ksp，根据这一点，使用上述(1)式和(2)式，可知道试样折射率ns。由于在溶液试样3中该折射率ns依赖于溶液的浓度，故根据折射率测定可进行浓度的测定。此外，如图2中所示，通过在金属薄膜2的表面上固定与测定物质相互作用的物质作为功能性膜9，则该功能性膜9的介电常数和厚度变化(各种反应、结合)，从而共振角变化。通过实时地测定该角度变化，可测定各种反应、结合的状况、速度、量和样品浓度等。再有，图2示出了利用表面等离子体激元共振现象的免疫检测的例子。其次，说明以前的等离子体激元共振现象测定装置。图3是差动式表面等离子体激元共振现象测定装置的概要图。在该图中，11是光源，12是光束分离器，13是SPR检测器，14是试样用检测器，15、18是预放大器，16、19是A/D变换器，17是参照光用检测器，20是界面(I/F)，21是计算机。如图3中所示，以前的光学系统采取了下述的方式用光束分离器12将来自光源11的光分成二个光路，射到用棱镜构成的SPR检测器13的被确定了的2点上，用二个独立的光检测器14、17检测因表面等离子体激元共振现象产生的的光的减少，分别用预放大器15、18来放大。图4是示出以前的表面等离子体激元共振测定装置的检测系统的图。在该图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种差动式表面等离子体激元共振现象测定装置，其特征在于，具备：（ａ）入射光的入射角在共振角前后的角度范围内的入射光学系统；（ｂ）试样设置装置，被配置成在一束入射光的照射范围内同时包含在棱镜上蒸镀了的薄膜上的试样溶液固定部和参 照溶液固定部；（ｃ）投影光学系统，分别分离来自上述试样溶液固定部和参照溶液固定部的反射光，并改变这些反射光的方向以投影到１条线上；以及（ｄ）线性ＣＣＤ传感器，用１条线上的ＣＣＤ接受上述反射光。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：今任稔彦，浅野泰一，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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