特許 7114611 分析方法および分析装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-29

(45)【発行日】2022-08-08

(54)【発明の名称】分析方法および分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/64 20060101AFI20220801BHJP

   G01N 21/41 20060101ALI20220801BHJP

   G01N 35/00 20060101ALI20220801BHJP

   G01N 35/02 20060101ALI20220801BHJP

【ＦＩ】

G01N21/64 G

G01N21/41 101

G01N35/00 F

G01N35/02 A

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2019544272

(86)(22)【出願日】2018-06-22

(86)【国際出願番号】 JP2018023895

(87)【国際公開番号】W WO2019064754

(87)【国際公開日】2019-04-04

【審査請求日】2021-03-22

(31)【優先権主張番号】P 2017184914

(32)【優先日】2017-09-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000206956

【氏名又は名称】大塚製薬株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100184343

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 茂雄

(72)【発明者】

【氏名】野田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】真島 雅尚

(72)【発明者】

【氏名】庄司 祐也

【審査官】伊藤 裕美

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０８２０８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１７１１３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭５１－０４９７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０８０２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１７７８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－００２８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０６４７０４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００－２１／９５８

Ｇ０１Ｎ ３３／４８－３３／９８

Ｇ０１Ｎ ３５／００－３５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面プラズモン共鳴蛍光分析法を利用して、被測定物質を含む分析チップに対して検出光を照射し、前記分析チップより出力される光の光量を検出することにより、前記被測定物質の量を検出する分析方法であって、
前記検出光と前記分析チップとの相対位置を変化させながら、前記分析チップの入射面、および前記入射面に隣接する他の面に前記検出光を照射し、前記分析チップの前記入射面での反射光を検出し、検出された反射光量と前記相対位置の関係から分析チップの位置に関する情報を取得する工程と、
前記検出光の全ビーム径が前記入射面に入射する位置に前記分析チップが位置する時に検出された光量である、対象となる反射光の光量が所定の光量以下である場合に前記分析チップが異常であると判定する異常判定工程と、
前記異常判定工程において前記分析チップが異常であると判定された場合に、前記分析チップの異常が解消できるか否かを判定する異常解消判定工程とを含み、
異常解消判定工程において、前記対象となる反射光の光量のうち、最大となる光量の値と最小となる光量の値の差が最大値の所定の割合以下であれば異常解消可能と判定し、最大となる光量の値と最小となる光量の値の差が最大値の所定の割合を超えるのであれば、異常解消不可能と判定する、分析方法。

【請求項2】

前記所定の光量は、前記異常判定工程において、本来検出されるべき前記反射光の光量の理論値の８５％以上９５％以下の光量である、請求項１記載の分析方法。

【請求項3】

前記異常解消判定工程において異常解消可能と判定された場合に前記分析チップの異常を解消する異常解消工程をさらに含む、請求項１または２記載の分析方法。

【請求項4】

前記異常解消工程における異常解消方法には、分析チップに温風を吹き付ける方法、温調された搬送ステージ上で所定の時間以上分析チップを放置する方法の少なくとも一方が含まれる、請求項３記載の分析方法。

【請求項5】

異常解消工程の後に前記対象となる反射光の光量を再度取得する再取得工程と、
前記再取得工程において再取得された前記対象となる反射光の光量の値を元に前記分析チップの異常が解消されたか否かを判定する異常解消判定工程とを含む、請求項４記載の分析方法。

【請求項6】

前記異常解消判定工程において、前記分析チップの異常が解消されたと判定された場合に前記被測定物質の量の検出を行う、請求項５記載の分析方法。

【請求項7】

前記異常解消判定工程において、異常解消不可能と判定された場合に、その旨をユーザに報知すること、前記被測定物質の量の検出を中断すること、または検出結果に異常があった旨の注記を表示すること、の何れかを行う請求項１～６のいずれかに記載の分析方法。

【請求項8】

前記異常判定工程において検出される前記分析チップの異常は、前記入射面に生じた結露、前記入射面の曇り、前記入射面のキズ、前記入射面への汚れ付着のうちいずれかである、請求項１～７のいずれかに記載の分析方法。

【請求項9】

表面プラズモン共鳴蛍光分析法を利用して、被測定物質を含む分析チップに対して検出光を照射し、前記分析チップより出力される光を検出することにより、前記被測定物質の量を検出する分析装置であって、
前記検出光を照射する照射部と、
前記検出光と前記分析チップとの相対位置を変化させる搬送部と、
前記搬送部により前記相対位置を変化させ、前記照射部により前記分析チップの入射面、および前記入射面に隣接する他の面に前記検出光を照射させた状態で、前記分析チップの前記入射面での反射光を検出する検出部と、
前記検出された反射光量と前記相対位置の関係から分析チップの位置に関する情報を取得する位置情報取得部と、
前記搬送部により、前記検出光の全ビーム径が前記入射面に入射する位置に前記分析チップが位置する時に検出された光量である、対象となる反射光の光量が所定の光量以下である場合に前記分析チップが異常であると判定する異常判定部とを備え、
前記異常判定部は、前記分析チップが異常であると判定された場合に、前記分析チップの異常が解消できるか否かを判定する機能を備え、
前記異常判定部は、前記対象となる反射光の光量のうち、最大となる光量の値と最小となる光量の値の差が最大値の所定の割合以下であれば異常解消可能と判定し、最大となる光量の値と最小となる光量の値の差が最大値の所定の割合を超えるのであれば、異常解消不可能と判定する、分析装置。

【請求項10】

前記所定の光量は、前記検出光の全ビーム径が前記入射面に入射する位置に前記分析チップが位置する時に本来検出されるべき前記反射光の光量の理論値の８５％以上９５％以下の光量である、請求項９記載の分析装置。

【請求項11】

前記異常判定部により、異常解消可能と判定された場合に、前記分析チップの異常を解消する機能を備える、請求項９または１０記載の分析装置。

【請求項12】

前記分析チップに温風を吹き付ける温調ユニット、温調された搬送ステージ上に前記分析チップが所定の時間放置されたか否かを計測するタイマーの少なくとも一方を備える、請求項１１記載の分析装置。

【請求項13】

前記検出部は、前記分析チップの異常が解消された後に前記対象となる反射光の光量を再度検出し、
前記異常判定部は、前記検出部により再度検出された前記対象となる反射光の光量の値を元に前記分析チップの異常が解消されたか否かを判定する、請求項１１または１２記載の分析装置。

【請求項14】

前記異常判定部により、前記分析チップの異常が解消されたと判定された場合に前記被測定物質の量の検出を行う、請求項１３記載の分析装置。

【請求項15】

前記異常判定部により、異常解消不可能と判定された場合に、その旨をユーザに報知する報知部、前記被測定物質の量の検出を中断させる中断指示部、または検出結果に異常があった旨の注記を表示する印刷部、の何れかを備える請求項９～１４のいずれかに記載の分析装置。

【請求項16】

前記異常判定部において検出される前記分析チップの異常は、前記入射面に生じた結露、前記入射面の曇り、前記入射面のキズ、前記入射面への汚れ付着のうちいずれかである、請求項９～１５のいずれかに記載の分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、たとえば表面プラズモン共鳴（Surface Plasmon Resonance：ＳＰＲ）を利用して試料液中に含まれる被検出物質を検出する分析方法および分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

タンパク質やＤＮＡなどの生体物質を検出する測定において、微量の被検出物質を高感度かつ定量的に検出できれば、即時に患者の状態を把握し治療を行うことが可能となる。このため、微量の被検出物質に起因する微弱な光を、高感度かつ定量的に検出する分析方法および分析装置が求められている。被検出物質を高感度で検出する１つの方法としては、表面プラズモン共鳴蛍光分析法（表面プラズモン励起増強蛍光分光法（Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）：ＳＰＦＳ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

ＳＰＦＳでは、金属膜が所定の面上に配置されたプリズムを用いる。そして、プリズムを介して、表面プラズモン共鳴が生じる角度で励起光照射部から励起光を金属膜に照射すると、金属膜表面上に局在場光（増強された電場）を発生させることができる。この局在場光により、金属膜上に捕捉された被検出物質を標識する蛍光物質が励起されるため、蛍光物質から放出された蛍光を検出することで、被検出物質の存在またはその量を検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】ＷＯ２０１５／０６４７０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ＳＰＦＳに用いられるセンサーチップは、一般的には、個包装された状態で冷蔵保存されている。そして、測定を行う場合、ユーザは、事前にセンサーチップを冷蔵庫から取り出し、センサーチップの温度を室温（常温）に戻してから個包装を開封し、搬送ステージに設置する。ここで、室温戻し前にセンサーチップを開封した場合、冷蔵庫の庫内と室内の温度差や湿度差の影響でセンサーチップに結露や曇りが発生し、異常な測定結果が検出されてしまうという問題がある。

【0006】

また、無事に室温戻しした後にセンサーチップが開封されたとしても、ユーザが誤ってセンサーチップを手で触るなどしてセンサーチップに汚れや傷をつけた場合には、異常な測定結果が検出されるおそれがある。

【0007】

本発明の目的は、異常な測定結果が検出されることを容易に防止できる分析方法および分析装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本願発明は下記の事項を包含する。
被測定物質を含む分析チップに対して検出光を照射し、前記分析チップより出力される光の光量を検出することにより、前記被測定物質の量を検出する分析方法であって、
前記検出光と前記分析チップとの相対位置を変化させながら、前記分析チップの入射面、および前記入射面に隣接する他の面に前記検出光を照射し、前記分析チップの前記入射面での反射光を検出し、検出された反射光量と前記相対位置の関係から分析チップの位置に関する情報を取得する工程を有し、
前記検出光の全ビーム径が前記入射面に入射する位置に前記分析チップが位置する時に検出された光量である、対象となる反射光の光量が所定の光量以下である場合に前記分析チップが異常であると判定する異常判定工程をさらに含む、分析方法。

【0009】

検出光を照射する照射部を備え、前記照射部により被測定物質を含む分析チップに対して前記励起光を照射し、前記分析チップより出力される光を検出することにより、前記被測定物質の量を検出する分析装置であって、
前記検出光と前記分析チップとの相対位置を変化させる搬送部と、
前記搬送部により前記相対位置を変化させ、前記照射部により前記分析チップの入射面、および前記入射面に隣接する他の面に前記検出光を照射させた状態で、前記分析チップの前記入射面での反射光を検出する検出部と、
前記検出された反射光量と前記相対位置の関係から分析チップの位置に関する情報を取得する位置情報取得部と、
前記搬送部により、前記検出光の全ビーム径が前記入射面に入射する位置に前記分析チップが位置する時に検出された光量である、対象となる反射光の光量が所定の光量以下である場合に前記分析チップが異常であると判定する異常判定部とを備える、分析装置。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、異常な測定結果が検出されることを容易に防止できる分析方法および分析装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態に係るＳＰＦＳ装置の構成を模式的に示す図である。

【図2】実施の形態に係るＳＰＦＳ装置の動作手順を示すフローチャートである。

【図3】図２に示される位置検出・異常検出工程（工程Ｓ１２０）内の工程を示すフローチャートである。

【図4】位置検出・異常検出工程（工程Ｓ１２０）において、分析チップの位置情報と第１受光センサーに入射する反射光の光量の関係を説明するための模式図である。

【図5】第１受光センサーによる反射光の検出結果の例を示すグラフである。

【図6】分析チップの別の例を示す断面図である。

【図7】分析チップを測定位置に配置する工程を説明するための模式図である。

【図8】分析チップを測定位置に配置する工程を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、実施の形態に係る分析装置について、表面プラズモン共鳴蛍光分析法を利用して試料液中に含まれる被検出物質を検出するＳＰＦＳ装置を例に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るＳＰＦＳ装置（分析装置）１００の構成を示す模式図である。図１に示されるように、ＳＰＦＳ装置１００は、励起光照射ユニット（照射部）１１０、励起光検出ユニット（検出部）１２０、蛍光検出ユニット１３０、送液ユニット１４０、搬送ユニット（搬送部）１５０、および制御処理部（異常判定部）１６０を有する。ＳＰＦＳ装置１００は、搬送ユニット１５０のチップホルダー１５４に分析チップ１０を装着した状態で使用される。そこで、分析チップ１０について先に説明し、その後にＳＰＦＳ装置１００の各構成要素について説明する。

【0013】

（検出チップの構成）
分析チップ１０は、入射面２１、成膜面２２および出射面２３を有するプリズム２０と、成膜面２２上に形成された金属膜３０と、成膜面２２または金属膜３０上に配置された流路蓋４０とを有する。通常、分析チップ１０は、分析のたびに交換される。分析チップ１０は、好ましくは各片の長さが数ｍｍ～数ｃｍの構造物であるが、「チップ」の範疇に含まれない、より小型の構造物またはより大型の構造物であってもよい。

【0014】

プリズム２０は、励起光（検出光）αに対して透明な誘電体からなる。プリズム２０は、入射面２１、成膜面２２および出射面２３を有する。入射面２１は、励起光照射ユニット１１０からの励起光α大部分をプリズム２０の内部に入射させ、励起光照射ユニット１１０からの励起光αの一部を反射させる。励起光照射ユニット１１０からの励起光αのうち、入射面２１で反射される励起光α（以下、「反射光β」ともいう）の光量の割合（反射率）は、プリズム２０の屈折率と、プリズム２０の周囲の気体の屈折率と、入射面２１に対する励起光αの入射角とに応じて決まる。

【0015】

通常プリズム２０の周囲は空気であるため、反射率は、プリズム２０の材料と、励起光αの入射角とが同じであればほぼ一定となる。たとえば、プリズム２０の材料が屈折率１．４～１．６の樹脂である場合、反射率は４．２％程度である。成膜面２２上には、金属膜３０が配置されている。プリズム２０の内部に入射した励起光αは、金属膜３０の裏面で反射する。より具体的には、励起光αは、プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２）で反射する。出射面２３は、金属膜３０で反射した励起光αをプリズム２０の外部に出射させる。

【0016】

プリズム２０の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、プリズム２０の形状は、台形を底面とする柱体である。台形の一方の底辺に対応する面が成膜面２２であり、一方の脚に対応する面が入射面２１であり、他方の脚に対応する面が出射面２３である。底面となる台形は、等脚台形であることが好ましい。これにより、入射面２１と出射面２３とが対称になり、励起光αのＳ波成分がプリズム２０内に滞留しにくくなる。

【0017】

入射面２１は、励起光αが励起光照射ユニット１１０に戻らないように形成される。励起光αの光源がレーザーダイオード（以下「ＬＤ」ともいう）である場合、励起光αがＬＤに戻ると、ＬＤの励起状態が乱れてしまい、励起光αの波長や出力が変動してしまう。そこで、理想的な増強角を中心とする走査範囲において、励起光αが入射面２１に垂直に入射しないように、入射面２１の角度が設定される。ここで「増強角」とは、金属膜３０に対する励起光αの入射角を走査した場合に、分析チップ１０の上方に放出される励起光αと同一波長の散乱光（以下「プラズモン散乱光」という）δの光量が最大となるときの入射角を意味する。本実施の形態では、入射面２１と成膜面２２との角度および成膜面２２と出射面２３との角度は、いずれも約８０°である。

【0018】

なお、分析チップ１０の設計により、増強角（およびその極近傍にある共鳴角）が概ね決まる。設計要素は、プリズム２０の屈折率、金属膜３０の屈折率、金属膜３０の膜厚、金属膜３０の消衰係数、励起光αの波長などである。金属膜３０上に固定化された被検出物質によって増強角および共鳴角がシフトするが、その量は数度未満である。ここで「共鳴角」とは、金属膜３０に対する励起光αの入射角を走査した場合に、成膜面２２で反射され、出射面２３から出射される反射光（不図示）の光量が最小となるときの、入射角を意味する。

【0019】

プリズム２０は、複屈折特性を少なからず有する。プリズム２０の材料の例には、樹脂およびガラスが含まれる。プリズム２０を構成する樹脂の例には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、およびシクロオレフィン系ポリマーが含まれる。プリズム２０の材料は、好ましくは、屈折率が１.４～１.６であり、かつ複屈折が小さい樹脂である。

【0020】

金属膜３０は、プリズム２０の成膜面２２上に配置されている。これにより、成膜面２２に全反射条件で入射した励起光αの光子と、金属膜３０中の自由電子との間で相互作用（表面プラズモン共鳴）が生じ、金属膜３０の表面上に局在場光を生じさせることができる。

【0021】

金属膜３０の材料は、表面プラズモン共鳴を生じさせうる金属であれば特に限定されない。金属膜３０の材料の例には、金、銀、銅、アルミニウムおよびこれらの合金が含まれる。本実施の形態では、金属膜３０は、金薄膜である。金属膜３０の形成方法は、特に限定されない。金属膜３０の形成方法の例には、スパッタリング、蒸着、メッキが含まれる。金属膜３０の厚みは、特に限定されないが、３０～７０ｎｍの範囲内が好ましい。

【0022】

また、図１では図示しないが、金属膜３０のプリズム２０と対向しない面（金属膜３０の表面）には、被検出物質を捕捉するための捕捉体が固定化されている。捕捉体を固定化することで、被検出物質を選択的に検出することが可能となる。本実施の形態では、金属膜３０上の所定の領域（反応場）に、捕捉体が均一に固定化されている。捕捉体の種類は、被検出物質を捕捉することができれば特に限定されない。本実施の形態では、捕捉体は、被検出物質に特異的に結合可能な抗体またはその断片である。反応場では、捕捉体および被検出物質の結合（１次反応）や、被検出物質の蛍光標識（２次反応）などの反応が行われる。

【0023】

流路蓋４０は、金属膜３０上に配置されている。金属膜３０がプリズム２０の成膜面２２の一部にのみ形成されている場合は、流路蓋４０は、成膜面２２上に配置されていてもよい。流路蓋４０の裏面には、流路溝が形成されており、流路蓋４０は、金属膜３０（およびプリズム２０）と共に、液体が流れる流路４１を形成する。金属膜３０に固定化されている捕捉体は、流路４１内に露出している。流路４１の両端は、流路蓋４０の上面に形成された不図示の注入口および排出口とそれぞれ接続されている。流路４１内へ液体が注入されると、液体は捕捉体に接触する。

【0024】

流路蓋４０は、金属膜３０上から放出される光（蛍光γおよびプラズモン散乱光δ）に対して透明な材料からなることが好ましい。流路蓋４０の材料の例には、樹脂が含まれる。これらの光に対して透明であれば、流路蓋４０の他の部分は、不透明な材料で形成されていてもよい。流路蓋４０は、例えば、両面テープや接着剤などによる接着や、レーザー溶着、超音波溶着、クランプ部材を用いた圧着などにより金属膜３０またはプリズム２０に接合されている。

【0025】

流路４１を流れる液体の種類は、特に限定されない。液体の種類の例には、被検出物質を含む検体、蛍光物質を含む蛍光標識液、および緩衝液が含まれる。検体および被検出物質の種類は、特に限定されない。検体の例には、血液や血清、血漿、尿、鼻孔液、唾液、精液などの体液およびその希釈液が含まれる。被検出物質の例には、核酸（ＤＮＡやＲＮＡなど）、タンパク質（ポリペプチドやオリゴペプチドなど）、アミノ酸、糖質、脂質およびこれらの修飾分子が含まれる。

【0026】

図１に示されるように、励起光αの大部分は、入射面２１からプリズム２０内に入射する。このとき、励起光αの一部は、入射面２１で反射して反射光βとなる。プリズム２０内に入射した励起光αは、金属膜３０に全反射角度（表面プラズモン共鳴が生じる角度）で入射する。このように金属膜３０に対して励起光αを表面プラズモン共鳴が生じる角度で照射することで、金属膜３０上に局在場光（一般に「エバネッセント光」または「近接場光」とも呼ばれる）を発生させることができる。この局在場光により、金属膜３０上に存在する被検出物質を標識する蛍光物質が励起され、蛍光γが出射される。ＳＰＦＳ装置１００は、蛍光物質から放出された蛍光γの光量（強度）を検出することで、被検出物質の存在または量を検出する。また、詳細については後述するが、ＳＰＦＳ装置１００は、反射光βの光量（強度）を検出することで、分析チップ１０の位置を調整しながら分析チップ１０の異常を検出することができる。

【0027】

（ＳＰＦＳ装置の構成）
次に、ＳＰＦＳ装置１００の各構成要素について説明する。前述のとおり、ＳＰＦＳ装置（分析装置）１００は、励起光照射ユニット（照射部）１１０、励起光検出ユニット（検出部）１２０、蛍光検出ユニット１３０、送液ユニット１４０、搬送ユニット（搬送部）１５０および制御処理部（異常判定部）１６０を有する。

【0028】

励起光照射ユニット１１０は、チップホルダー１５４に保持された分析チップ１０に励起光αを照射する。蛍光γの検出時には、励起光照射ユニット１１０は、金属膜３０に対する入射角が表面プラズモン共鳴を生じさせる角度となるように、金属膜３０に対するＰ波のみを入射面２１に向けて出射する。ここで「励起光」とは、蛍光物質を直接または間接的に励起させる光である。たとえば、励起光αは、プリズム２０を介して金属膜３０に表面プラズモン共鳴が生じる角度で照射されたときに、蛍光物質を励起させる局在場光を金属膜３０の表面上に生じさせる光である。本実施の形態に係るＳＰＦＳ装置１００では、励起光αは、分析チップ１０の位置決めや異常検出の際にも使用される。

【0029】

励起光照射ユニット１１０は、励起光αをプリズム２０に向けて出射するための構成と、金属膜３０の裏面に対する励起光αの入射角度を走査するための構成とを含む。本実施の形態では、励起光照射ユニット１１０は、光源ユニット１１１、角度調整機構１１２および光源制御部１１３を含む。

【0030】

光源ユニット１１１は、コリメートされ、かつ波長および光量（強度）が一定の励起光αを、金属膜３０裏面における照射スポットの形状が略円形となるように出射する。光源ユニット１１１は、例えば、励起光αの光源、ビーム整形光学系および温度調整機構（いずれも不図示）を含む。

【0031】

光源の種類は、特に限定されないが、第２受光センサー１３７としてフォトダイオード（ＰＤ）などの高感度でない光検出器を使用する観点からは、ハイパワーの光源であることが好ましい。本実施の形態では、光源は、レーザーダイオード（ＬＤ）である。光源の他の例には、発光ダイオード、水銀灯、その他のレーザー光源が含まれる。光源から出射される光がビームでない場合は、光源から出射される光は、レンズや鏡、スリットなどによりビームに変換される。また、光源から出射される光が単色光でない場合は、光源から出射される光は、回折格子などにより単色光に変換される。さらに、光源から出射される光が直線偏光でない場合は、光源から出射される光は、偏光子などにより直線偏光の光に変換される。

【0032】

ビーム整形光学系は、例えば、コリメーターやバンドパスフィルター、直線偏光フィルター、半波長板、スリット、ズーム手段などを含む。ビーム整形光学系は、これらのすべてを含んでいてもよいし、一部を含んでいてもよい。

【0033】

コリメーターは、光源から出射された励起光αをコリメートする。
バンドパスフィルターは、光源から出射された励起光αを中心波長のみの狭帯域光にする。光源からの励起光αは、若干の波長分布幅を有しているためである。

【0034】

直線偏光フィルターは、光源から出射された励起光αを完全な直線偏光の光にする。半波長板は、金属膜３０にＰ波成分が入射するように励起光αの偏光方向を調整する。
スリットおよびズーム手段は、金属膜３０裏面における照射スポットの形状が所定サイズの円形となるように、励起光αのビーム径や輪郭形状などを調整する。

【0035】

温度調整機構は、例えば、ヒーターやペルチェ素子などである。光源の出射光の波長およびエネルギーは、温度によって変動することがある。このため、温度調整機構で光源の温度を一定に保つことにより、光源の出射光の波長およびエネルギーを一定に制御する。

【0036】

角度調整機構１１２は、金属膜３０（プリズム２０と金属膜３０との界面（成膜面２２））への励起光αの入射角を調整する。角度調整機構１１２は、プリズム２０を介して金属膜３０の所定の位置に向けて所定の入射角で励起光αを照射するために、励起光αの光軸とチップホルダー１５４とを相対的に回転させる。

【0037】

たとえば、角度調整機構１１２は、光源ユニット１１１を励起光αの光軸と直交する軸（図１の紙面に対して垂直な軸）を中心として回動させる。このとき、入射角を走査しても金属膜３０上での照射スポットの位置がほとんど変化しないように、回転軸の位置を設定する。回転中心の位置を、入射角の走査範囲の両端における２つの励起光αの光軸の交点近傍（成膜面２２上の照射位置と入射面２１との間）に設定することで、照射位置のズレを極小化することができる。

【0038】

前述のとおり、金属膜３０に対する励起光αの入射角のうち、プラズモン散乱光δの最大光量を得られる角度が増強角である。増強角またはその近傍の角度に励起光αの入射角を設定することで、高強度の蛍光γを検出することが可能となる。なお、分析チップ１０のプリズム２０の材料および形状、金属膜３０の膜厚、流路内の液体の屈折率などにより、励起光αの基本的な入射条件が決まるが、流路内の蛍光物質の種類および量、プリズム２０の形状誤差などにより、最適な入射条件はわずかに変動する。このため、測定ごとに最適な増強角を求めることが好ましい。本実施の形態では、金属膜３０の法線（図１におけるｚ軸方向の直線）に対する励起光αの好適な出射角は、約７０°である。

【0039】

光源制御部１１３は、光源ユニット１１１に含まれる各種機器を制御して、光源ユニット１１１の出射光（励起光α）の出力を制御する。光源制御部１１３は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。

【0040】

励起光検出ユニット１２０は、光学測定（例えば、増強角の検出や光学ブランク値の測定、蛍光γの検出など）を行う際の、分析チップ１０の位置決めと励起光照射ユニット１１０の異常検出とのために、分析チップ１０への励起光αの照射によって生じた反射光βを検出する。

【0041】

好ましくは、励起光検出ユニット１２０は、最初の光学測定を行う前に、分析チップ１０の位置決めと、励起光照射ユニット１１０の異常検出とのために反射光βを検出する。多くの場合、最初の光学測定は、増強角の検出であることから、増強角の検出の前に反射光βを検出することが好ましい。増強角の検出を実施しない場合は、光学ブランク値の測定前に反射光βを検出する。増強角の検出および光学ブランク値の測定の両方を実施しない場合は、蛍光γの検出前に反射光βを検出する。

【0042】

励起光照射ユニット１１０の異常を検出するための反射光βの検出と、分析チップ１０の位置決めのための反射光βの検出とは、同時に行われてもよいし、別々に行われてもよい。本実施の形態では、励起光照射ユニット１１０の異常を検出するための反射光βの検出と、分析チップ１０の位置決めのための反射光βの検出とは、同時に行われる。

【0043】

励起光検出ユニット１２０は、第１受光センサー１２１および第１センサー制御部１２２を含む。
第１受光センサー１２１は、励起光αの反射光βを検出する。第１受光センサー１２１の種類は、励起光αの反射光βを検出可能であれば特に限定されない。たとえば、第１受光センサー１２１は、フォトダイオード（ＰＤ）や位置検出素子（ＰＳＤ）などである。第１受光センサー１２１の受光面の大きさは、励起光αのビーム径よりも大きいことが好ましい。たとえば、励起光αのビーム径が１～１.５ｍｍ程度の場合、第１受光センサー１２１の受光面の１辺の長さは３ｍｍ以上であることが好ましい。

【0044】

第１受光センサー１２１は、励起光αの反射光βが入射する位置に配置されている。本実施の形態では、第１受光センサー１２１は、入射面２１からの反射光βが入射する位置に配置されている。好ましくは、第１受光センサー１２１は、蛍光γの検出時と同じかまたはそれに近い角度で出射された励起光αの反射光βが入射する位置に配置されている。励起光αの照射位置（照射方向）は、入射角の変化によりわずかに変化するため、分析チップ１０の位置決め時と蛍光γの検出時とで励起光αの入射角を同じかまたはそれに近い角度にすることで、蛍光γの検出時の位置決め精度をより高くすることが可能となる。本実施の形態では、金属膜３０の法線（図１におけるｚ軸方向の直線）に対する励起光αの出射角が約７０°である場合、入射面２１からの反射光βは、搬送ステージの進行方向（図１におけるｘ軸方向）にほぼ水平に進む。したがって、第１受光センサー１２１は、この水平方向に進む反射光βが入射する位置に配置されている（図４Ｃ参照）。

【0045】

第１センサー制御部１２２は、第１受光センサー１２１の出力値の検出や、検出した出力値による第１受光センサー１２１の感度の管理、適切な出力値を取得するための第１受光センサー１２１の感度の変更、などを制御する。第１センサー制御部１２２は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成されている。

【0046】

蛍光検出ユニット１３０は、金属膜３０への励起光αの照射によって生じた蛍光γを検出する。また、必要に応じて、蛍光検出ユニット１３０は、金属膜３０への励起光αの照射によって生じたプラズモン散乱光δも検出する。蛍光検出ユニット１３０は、例えば、受光ユニット１３１、位置切替機構１３２および第２センサー制御部１３３を含む。

【0047】

受光ユニット１３１は、分析チップ１０の金属膜３０の法線方向（図１におけるｚ軸方向）に配置される。受光ユニット１３１は、第１レンズ１３４、光学フィルター１３５、第２レンズ１３６および第２受光センサー１３７を含む。

【0048】

第１レンズ１３４は、例えば、集光レンズであり、金属膜３０上から出射される光を集光する。第２レンズ１３６は、例えば、結像レンズであり、第１レンズ１３４で集光された光を第２受光センサー１３７の受光面に結像させる。両レンズの間の光路は、略平行な光路になっている。

【0049】

光学フィルター１３５は、第１レンズ１３４および第２レンズ１３６の間に配置されている。光学フィルター１３５は、蛍光検出時においては、光学フィルター１３５に入射する光のうち、蛍光成分のみを透過させ、励起光成分（プラズモン散乱光δ）を除去する。これにより、蛍光成分のみを第２受光センサー１３７に導き、高いＳ／Ｎ比で蛍光γを検出することができる。光学フィルター１３５の種類の例には、励起光反射フィルター、短波長カットフィルターおよびバンドパスフィルターが含まれる。光学フィルター１３５の例には、所定の光成分を反射する多層膜を含むフィルターと、所定の光成分を吸収する色ガラスフィルターとが含まれる。

【0050】

第２受光センサー１３７は、分析チップ１０から放出される蛍光γおよびプラズモン散乱光δを検出する。第２受光センサー１３７の例には、フォトダイオード（ＰＤ）、光電子増倍管（ＰＭＴ）およびアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が含まれる。

【0051】

位置切替機構１３２は、光学フィルター１３５の位置を、受光ユニット１３１における光路上または光路外に切り替える。具体的には、第２受光センサー１３７が蛍光γを検出する時には、光学フィルター１３５を受光ユニット１３１の光路上に配置し、第２受光センサー１３７がプラズモン散乱光δを検出する時には、光学フィルター１３５を受光ユニット１３１の光路外に配置する。位置切替機構１３２は、例えば、回転駆動部と、回転運動を利用して光学フィルター１３５を水平方向に移動させる公知の機構（ターンテーブルやラックアンドピニオンなど）とによって構成される。

【0052】

第２センサー制御部１３３は、第２受光センサー１３７の出力値の検出や、検出した出力値による第２受光センサー１３７の感度の管理、適切な出力値を取得するための第２受光センサー１３７の感度の変更、などを制御する。第２センサー制御部１３３は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成されている。

【0053】

送液ユニット１４０は、チップホルダー１５４に装着された分析チップ１０の流路４１内に、試料液や標識液、洗浄液などを供給する。送液ユニット１４０は、シリンジポンプ１４１、ピペットノズル１４６、ピペットチップ１４５及び送液ポンプ駆動機構１４３を含む。

【0054】

送液ユニット１４０は、ピペットノズル１４６の先端にピペットチップ１４５を装着した状態で使用される。ピペットチップ１４５が交換可能であると、ピペットチップ１４５の洗浄が不要となり、不純物の混入などを防止することができる。

【0055】

シリンジポンプ１４１は、シリンジ１４２と、シリンジ１４２内を往復動作可能なプランジャー１４４とによって構成される。プランジャー１４４の往復運動によって、液体の吸引及び排出が定量的に行われる。

【0056】

送液ポンプ駆動機構１４３は、シリンジポンプ１４１の駆動装置及びピペットチップ１４５が装着されたピペットノズル１４６の移動装置を含む。シリンジポンプ１４１の駆動装置は、プランジャー１４４を往復運動させるための装置であり、例えば、ステッピングモーターを含む。ステッピングモーターを含む駆動装置は、シリンジポンプ１４１の送液量や送液速度を管理できるため、分析チップ１０の残液量を管理する観点から好ましい。ピペットノズル１４６の移動装置は、例えば、ピペットノズル１４６を、ピペットノズル１４６の軸方向（例えば垂直方向）と、軸方向を横断する方向（例えば水平方向）との二方向に自在に移動させる。ピペットノズル１４６の移動装置は、例えば、ロボットアーム、２軸ステージまたは上下動自在なターンテーブルによって構成されている。

【0057】

シリンジ１４２と分析チップ１０との相対的な高さを一定に調整し、分析チップ１０内での残液量を一定に管理する観点からは、送液ユニット１４０は、シリンジ１４２の先端の位置を検出する装置をさらに有することが好ましい。

【0058】

送液ユニット１４０は、薬液チップ１４７より各種液体を吸引し、分析チップ１０の流路４１内に供給する。このとき、プランジャー１４４を動かすことで、分析チップ１０中の流路４１内を液体が往復し、流路４１内の液体が撹拌される。これにより、液体の濃度の均一化や、流路４１内における反応（例えば抗原抗体反応）の促進などを実現することができる。このような操作を行う観点から、分析チップ１０の注入口は多層フィルムで保護されており、かつピペットチップ１４５がこの多層フィルムを貫通した時に注入口を密閉できるように、分析チップ１０およびピペットチップ１４５が構成されていることが好ましい。

【0059】

流路４１内の液体は、再びシリンジポンプ１４１で吸引され、薬液チップ１４７などに排出される。これらの動作の繰り返しにより、各種液体による反応、洗浄などを実施し、流路４１内の反応場に、蛍光物質で標識された被検出物質を配置することができる。

【0060】

搬送ユニット１５０は、分析チップ１０を設置位置、測定位置または送液位置に搬送し、固定する。ここで「設置位置」とは、分析チップ１０をＳＰＦＳ装置１００（より具体的には、チップホルダー１５４）に設置するための位置である。ここで「測定位置」とは、励起光照射ユニット１１０が分析チップ１０に励起光αを照射したときに発生する蛍光γを蛍光検出ユニット１３０が検出する位置である。また、「送液位置」とは、送液ユニット１４０が分析チップ１０の流路４１内に液体を供給するか、または分析チップ１０の流路４１内の液体を除去する位置である。

【0061】

搬送ユニット１５０は、搬送ステージ１５２およびチップホルダー１５４を含む。
搬送ステージ１５２は、チップホルダー１５４を一方向（図１におけるｘ軸方向）およびその逆方向に移動させる。搬送ステージ１５２は、例えば、ステッピングモーターなどで駆動される。

【0062】

チップホルダー１５４は、搬送ステージ１５２に固定されており、分析チップ１０を着脱可能に保持する。チップホルダー１５４の形状は、分析チップ１０を保持することが可能であり、かつ励起光αや反射光β、蛍光γなどの光の光路を妨げない形状である。たとえば、チップホルダー１５４には、これらの光が通過するための開口が設けられている。

【0063】

温調ユニット７０は、分析チップ１０の流路４１内を一定の温度に温調するために、分析チップ１０に温風を吹き付け、分析チップ１０および分析チップ１０の周囲温度を温度調節する。分析チップ１０だけでなく、分析チップ１０の周囲温度を温調することで、分析チップ１０からの放熱量を制御することができ、分析チップ１０の流路４１内の温度をより安定して制御することができる。また、温調ユニット７０は、ピペットチップ１４５にも温風を吹き付け、ピペットチップ１４５およびピペットチップ１４５の周囲温度を温度調整してもよい。これにより、前述した送液ユニット１４０を用いて分析チップ１０中の流路４１内にて液体を往復させる際に、流路４１内からピペットチップ１４５内に戻ってきた液体の温度がピペットチップ１４５内で変化（低下）しないよう、温度調節することができ、分析チップ１０の流路４１内の温度をより安定して制御することができる。更には、後述するが、この温調ユニット７０は、分析チップ１０の入射面２１に温風を吹き付けることで、入射面２１に生じた結露や曇りを乾燥させ、入射面２１の異常状態を解消することも可能である。

【0064】

温調ユニット７０は、分析チップ１０から離間して配置される温調手段７１と、温調手段７１と分析チップ１０との間に配置される温度センサー７２と、温調手段７１によって加熱または冷却された空気を分析チップ１０に送る送風手段７３とを有する。本実施形態において、温調ユニット７０は、分析チップ１０が送液位置にある状態で、分析チップ１０の温調が可能なように設けられている。なお、温調ユニット７０は、分析チップ１０の位置が変わっても分析チップ１０の温調ができるように、向きを変えることも可能である。また、入射面２１に温風が当たるよう、ダクトやフィンなどにより、温風の流れる方向を制御してもよい。

【0065】

温調手段７１は、後述する制御処理部１６０により所定の温度となるように制御される。なお、温調手段７１は、加熱素子であっても冷却素子であってもよい。このような温調手段７１としては、特に限定されるものではないが、例えば、電気抵抗素子、カートリッジヒーター、ラバーヒーター、セラミックヒーターなどの赤外線ヒーター、ペルチェ素子などを用いることができる。

【0066】

温調手段７１により加熱または冷却された空気は、送風手段７３により分析チップ１０に吹き付けられる。これにより、分析チップ１０は非接触により加熱または冷却されることになる。送風手段７３としては、特に限定されるものではないが、例えば、軸流送風機や遠心送風機など公知の送風機を用いることができる。なお、送風手段７３としては、後述する制御処理部１６０により圧力比を変更可能に構成されることが好ましい。

【0067】

温度センサー７２は、測定された温度に応じた信号（出力値）を後述する制御処理部１６０へ送信可能なものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、サーミスタや熱電対などを用いることができる。なお、温度センサー７２は、分析チップ１０に吹き付けられる空気の温度が測定される。

【0068】

制御処理部１６０は、角度調整機構１１２、光源制御部１１３、第１センサー制御部１２２、位置切替機構１３２、第２センサー制御部１３３、送液ポンプ駆動機構１４３および搬送ステージ１５２を制御する。また、制御処理部１６０は、励起光検出ユニット１２０の検出結果に基づいて、チップホルダー１５４に保持された分析チップ１０の位置を特定するとともに、搬送ステージ１５２によりチップホルダー１５４を移動させて、分析チップ１０を適切な測定位置に移動させる位置調整部としても機能する。さらに、制御処理部１６０は、分析チップ１０を適切な測定位置に移動させる工程において、分析チップ１０が正常であるか否かを判定する異常判定部としての機能も有する。制御処理部１６０は、例えば、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成されている。

【0069】

なお、制御処理部１６０には、反射光βの検出結果を記憶する記憶部（図示せず）、タイマー（図示せず）、測定結果を印刷する印刷部（図示せず）などが備えられている。また、制御処理部１６０には、後述する警告等を表示する表示画面（図示せず）や警告等を報知するスピーカ（図示せず）が接続されている。

【0070】

（ＳＰＦＳ装置の動作）
次に、ＳＰＦＳ装置１００の動作（本実施の形態に係る分析方法）について説明する。図２は、ＳＰＦＳ装置１００の第１の動作手順の一例を示すフローチャートである。

【0071】

まず、ユーザにより分析チップ１０がＳＰＦＳ装置１００の設置位置に設置される（工程Ｓ１００）。具体的には、ユーザは、ＳＰＦＳ装置１００のチップホルダー１５４に分析チップ１０を設置する。

【0072】

次いで、制御処理部１６０は、搬送ステージ１５２を操作して、分析チップ１０を測定位置の近くまで移動させる（工程Ｓ１１０）。
次いで、制御処理部１６０は、励起光照射ユニット１１０、励起光検出ユニット１２０および搬送ステージ１５２を操作して、第１受光センサー１２１に入射した分析チップ１０の表面からの反射光βの光量の値を取得し、搬送ステージ１５２の位置情報（相対位置情報）と取得された反射光βの光量に基づいて、分析チップ１０の位置情報を取得するとともに、取得した位置情報に基づいて分析チップ１０（搬送ステージ１５２）の位置を調整する。さらに、この過程において、分析チップ１０の異常を検出する（工程Ｓ１２０）。工程Ｓ１２０内のフローについては、後に図３を用いて説明する。

【0073】

図４は、工程Ｓ１２０において、分析チップ１０の位置情報と第１受光センサー１２１に入射する反射光βの光量の関係を説明するための模式図である。まず、図４Ａに示されるように、分析チップ１０が光源ユニット１１１から離れた位置にある場合、光源ユニット１１１が励起光αを出射すると、励起光αは流路蓋４０で反射して、下側（搬送ステージ１５２側）に向かう。したがって、励起光検出ユニット１２０の第１受光センサー１２１には、分析チップ１０の表面からの反射光βは入射しない。

【0074】

この状態で分析チップ１０を光源ユニット１１１に近づけていくと、光源ユニット１１１からの励起光αは、プリズム２０と流路蓋４０との境界部（以下「エッジ部」という）に到達する。この場合、図４Ｂに示されるように、流路蓋４０で反射した励起光α（反射光β）は第１受光センサー１２１に入射しないが、入射面２１で反射した励起光α（反射光β）が第１受光センサー１２１に入射する。したがって、第１受光センサー１２１には、分析チップ１０からの反射光βの一部が入射する。

【0075】

さらに分析チップ１０を光源ユニット１１１に近づけていくと、光源ユニット１１１からの励起光αは、すべてプリズム２０の入射面２１に到達する。したがって、図４Ｃに示されるように、第１受光センサー１２１には、分析チップ１０の表面からの反射光βのすべてが入射する。

【0076】

図５Ａは、第１受光センサー１２１による反射光βの検出結果（以下プロファイルという。）の例を示すグラフである。ここでは、搬送ステージ１５２により分析チップ１０を一方向（ｘ軸方向）に１５０μｍずつ移動させながら、第１受光センサー１２１により反射光βの光量を測定した場合を例に説明する。励起光αのビーム径は１～１.５ｍｍ程度である。なお、図５Ａでは、分析チップ１０が正常な場合の検出結果を例示している。

【0077】

ここで、図５Ａに示されるように、搬送ステージ１５２の移動距離が０～約９００μｍの間は、第１受光センサー１２１には、分析チップ１０の表面からの反射光βは入射しない。これは、励起光αが、流路蓋４０で反射して、下側（搬送ステージ１５２側）に向かうためである（図４Ａ参照）。一方、搬送ステージ１５２の移動距離が約９００～約１８００μｍの間は、第１受光センサー１２１に入射する反射光βの強度が徐々に増大する。これは、励起光αの一部が入射面２１に照射されることで、入射面２１での反射光βが第１受光センサー１２１に入射するためである（図４Ｂ参照）。搬送ステージ１５２の移動距離が約１８００μｍを超えると、第１受光センサー１２１に入射する反射光βの強度がほぼ一定かつ最大となる。これは、励起光αのすべてが入射面２１に照射されることで、入射面２１での反射光βが第１受光センサー１２１に入射するためである（図４Ｃ参照）。したがって、グラフ中の傾斜部（移動距離：約９００～約１８００μｍ）が、エッジ部に対応する。なお、傾斜部の幅は、励起光αのｘ軸方向のビーム径（１～１.５ｍｍ程度）に対応している。

【0078】

図３は、図２に示される、分析チップ１０の位置検出および分析チップ１０の異常検出工程（工程Ｓ１２０）内の工程を示すフローチャートである。上述したように、工程Ｓ１２０においては、チップホルダー１５４に保持された分析チップ１０に対し、搬送ステージ１５２の位置を変えながら励起光αを照射するとともに、第１受光センサー１２１に入射した分析チップ１０の表面からの反射光βの光量の値を取得し、図５Ａに示すようなプロファイルを取得する（工程Ｓ１２１）。この搬送ステージ１５２の位置情報と反射光βの光量の値によって示されるプロファイルは、記憶部に記憶される。得られた搬送ステージ１５２の位置情報と反射光βの光量（プロファイル）に基づいて、上述のように解析を行い、分析チップ１０の正確な位置情報を取得する（位置情報取得工程）。また、得られたプロファイル情報と分析チップ１０の位置情報を用いて、以下のように、分析チップ１０の異常判定を行う（異常判定工程）。

【0079】

＜位置情報取得工程＞
まず、分析チップ１０の位置情報取得工程より説明する。
得られた搬送ステージ１５２の位置情報と反射光βの検出結果（プロファイル）に基づいて、分析チップ１０の正確な位置情報を取得する。具体的には、制御処理部１６０は、反射光βの上下１０％の絶対値を設定する。すなわち、図５に示すように、励起光αの全ビーム径が入射面２１に入射した場合における反射光βの最大の光量の強度を１００とした場合に、９０となる反射光βの光量の強度を上限値Ａ１とし、１０となる反射光βの光量の強度を下限値Ａ２と設定する。次に、制御処理部１６０は、記憶部からプロファイルを読み出して、プロファイルにおける上限値Ａ１と下限値Ａ２の間のプロット（この場合５点）を直接近似し、反射光βの光量の強度が５０となる位置の分析チップ１０の位置（この場合１４００μｍ）を検出する。なお、反射光βの強度が５０となる位置とは、励起光αの全ビーム径の半分が入射面２１に入射した場合、すなわち励起光αのビーム径の中心が入射面２１と流路蓋４０とのエッジに照射された位置に相当する。これにより、チップホルダー１５４に設置された分析チップ１０の位置情報を正確に取得でき、分析チップ１０の設置時の位置ずれをキャンセルし、分析チップ１０を正確に測定位置に搬送することができる。

【0080】

＜異常判定工程＞
次いで、位置情報取得工程にて算出した正確な分析チップ１０の位置情報（エッジに励起光αのビーム径の中心が照射される搬送ステージ１５２の位置）より、励起光αの全ビーム径が入射面２１に入射する分析チップ１０の位置の範囲（搬送ステージ１５２の位置の範囲）を算出する。すなわち、位置情報取得工程で算出した励起光αのビーム径の中心が照射される搬送ステージ１５２の位置から、ビーム径の半分以上搬送ステージ１５２がプラス側に移動した位置が、励起光αの全ビーム径が入射面２１に入射する位置となる。例えば、エッジ位置が１４００μｍ、励起光αのビーム径１ｍｍとすると、１９００μｍ以上の位置の値（この場合、１９５０μｍ以上の７点）となる。

【0081】

次に、制御処理部１６０は、この分析チップ１０の位置の範囲において、分析チップ１０が正常であるか否かを判定する（工程Ｓ１２２）。判定は、たとえば、記憶部から読み出されたプロファイルにおいて、励起光αの全ビーム径が入射面２１に入射した場合の反射光βの光量（以下、対象となる反射光の光量という。）の値に上限値Ａ１以下となる値があるか否かを判断することにより行う。具体的には、図５Ａに示すように、対象となる反射光の光量の値（搬送ステージ１５２の位置が１９５０μｍ以上の位置の値）がすべて上限値Ａ１を超えていれば、制御処理部１６０は、分析チップ１０は正常であると判定する。一方、図５Ｂ、Ｃに示すように、対象となる反射光の光量の値に上限値Ａ１以下となる光量があれば、制御処理部１６０は、分析チップ１０に異常があると判定する。

【0082】

ここで、上限値Ａ１を反射光βの最大の光量の９０％（バラツキ１０％）としたのは、仮に反射光βの光量、分析チップ１０の屈折率の個体差、第１受光センサー１２１の感度の固体差の何れかにバラツキがあった場合を考慮しても、反射光βの光量のバラツキは１０％以下となることが想定されるためである。よって、その想定値よりも変化量が大きい場合に異常ありと判断することとした。上限値Ａ１は、想定されるバラツキにより任意に値に設定することが望ましい。この場合、反射光βの最大の光量の８５％以上９５％以下の範囲の何れかの値を上限値Ａ１として設定することが考えられる。

【0083】

分析チップ１０が正常である場合（工程Ｓ１２２：ｙｅｓ）、工程Ｓ１３０に進み、制御処理部１６０は、そのまま測定を継続する。一方、分析チップ１０に異常がある場合（工程Ｓ１２２：ｎｏ）、制御処理部１６０は、分析チップ１０の異常が解消できるのか否かを判定する（工程Ｓ１２３）。

【0084】

たとえば、図５Ｂに示すように、プロファイルに表れる、対象となる反射光の光量がほぼフラットな形状で一律に反射光βの光量が減少している場合、制御処理部１６０は、分析チップ１０の異常が解消できると判定する。この場合、入射面２１全面に結露や雲りが発生した可能性が高いと推定できる。入射面２１に結露や曇り等が発生すると、水滴によって反射光βが散乱することから、第１受光センサー１２１で検出される反射光βの光量は低下する。

【0085】

なお、対象となる反射光の光量がほぼフラットな形状であるか否かについては、プロファイルにおいて、対象となる反射光の光量の値の最大値と最小値の差が最大値の所定の割合以下であるか否かに基づいて判定する。すなわち、対象となる反射光の光量の値の最大値と最小値の差が最大値の所定の割合以下であれば、対象となる反射光の光量がほぼフラットな形状であると判定し、対象となる反射光の光量の値の最大値と最小値の差が最大値の所定の割合を超えるのであれば、対象となる反射光の光量がフラットでないと判定する。ここで、最大値の所定の割合については、最大値の１０％とするのが最も好ましいが、たとえば、最大値の５％以上２０％以下の範囲で設定することも考えられる。

【0086】

分析チップ１０の異常が解消できる場合（工程Ｓ１２３：ｙｅｓ）、制御処理部１６０は、分析チップ１０の異常を解消する処理を実行する（工程Ｓ１２４）。たとえば、温調ユニット７０により温風を分析チップ１０の入射面２１に吹き付けて、入射面２１に生じた結露や曇りを乾燥させる。また、制御処理部１６０は、分析チップ１０の異常が解消できると判定した時点から測定を中断し、温調された搬送ステージ１５２上で所定の時間以上分析チップ１０を放置してから工程Ｓ１２５に進むようにしてもよい。なお、測定を中断してからの所定の時間については、タイマーにより計測する。この場合、測定を中断することにより入射面２１に生じた結露や曇りが消滅するのを待ってから工程Ｓ１２５に進むことができる。これにより、検体や分析チップ１０を無駄にすることなく通常の測定に速やかに復帰させることができる。

【0087】

分析チップ１０の異常が解消すると、制御処理部１６０は、励起光αの全ビーム径が入射面２１に入射する位置（この場合、１９５０μｍ以上の位置）の少なくとも１ヶ所、例えば最後の測定点（図５Ａ～Ｃに示す２７００μｍの位置）において、再度光源ユニット１１１が励起光αを出射し、プリズム２０の入射面２１で反射された反射光βを第１受光センサー１２１で受光して、反射光βの光量の値を取得する（工程Ｓ１２５）。なお、最後の測定点のみの反射光βの光量を取得することに代えて、再び搬送ステージ１５２により分析チップ１０を移動させながらプロファイルを再取得してもよい。

【0088】

次に、制御処理部１６０は、分析チップ１０の異常が解消したか否かを判定する（工程Ｓ１２６）。たとえば、再度取得した反射光βの光量の値が上限値Ａ１を超えていれば、分析チップ１０の異常が解消したと判定し、再度取得した反射光βの光量の値が上限値Ａ１以下であれば、分析チップ１０の異常が解消していないと判定する。なお、プロファイルを取得した場合には、すべての反射光βの光量の値が上限値Ａ１を超えていれば、分析チップ１０の異常が解消したと判定し、反射光βの光量の値に上限値Ａ１以下の値があれば、分析チップ１０の異常が解消していないと判定する。

【0089】

分析チップ１０の異常が解消した場合（工程Ｓ１２６：ｙｅｓ）には測定を継続し、工程Ｓ１３０に進む。一方、分析チップ１０の異常が解消していない場合（工程Ｓ１２６：ｎｏ）、制御処理部１６０は、表示画面に"分析チップに異常が認められます"などの表示を行った後（工程Ｓ１２７）、工程Ｓ１３０に進む。

【0090】

なお、工程Ｓ１２３において、分析チップ１０の異常が解消できない場合もある（工程Ｓ１２３：ｎｏ）。たとえば、図５Ｃに示すように、プロファイルに表れる対象となる反射光の光量がフラットでない場合、制御処理部１６０は、制御処理部１６０は、表示画面に"分析チップに異常が認められます"などの表示を行なう（工程Ｓ１２７）。

【0091】

なお、図５Ｃに示すように、プロファイルに表れる、対象となる反射光の光量がフラットでない場合、反射光βの光量が入射面２１の場所によって変化する。この場合の異常は、結露や曇りといった入射面２１に一律に発生するものではなく、入射面２１に部分的にキズが生じたり汚れが付着したものである可能性が高いと推定できる。

【0092】

分析チップ１０の位置検出および分析チップ１０の異常検出工程（工程Ｓ１２０、図２参照）が終了すると、制御処理部１６０は、搬送ステージ１５２を操作して、分析チップ１０を送液位置に移動させ（工程Ｓ１３０）、送液ユニット１４０を操作して、薬液チップ１４７内の測定液を分析チップ１０の流路４１内に導入する（工程Ｓ１４０）。なお、分析チップ１０の流路４１内に保存試薬が存在する場合は、捕捉体が適切に被検出物質を捕捉できるように、この測定液を導入する際に流路４１内を洗浄して保存試薬を除去する。

【0093】

次いで、制御処理部１６０は、搬送ステージ１５２を操作して、分析チップ１０を測定位置に移動させる（工程Ｓ１５０）この時、工程Ｓ１２０の位置情報取得工程にて算出した分析チップ１０の正確な位置を反映させることで、分析チップ１０をチップホルダー１５４に設置する時の位置ずれをキャンセルし、分析チップ１０を正確に測定位置にて測定することができる。

【0094】

次いで、励起光照射ユニット１１０および蛍光検出ユニット１３０を操作して、適切な測定位置に配置された分析チップ１０に励起光αを照射するとともに、励起光αと同一波長のプラズモン散乱光δを検出して、増強角を検出する（工程Ｓ１６０）。具体的には、制御処理部１６０は、励起光照射ユニット１１０を操作して金属膜３０に対する励起光αの入射角を走査しつつ、蛍光検出ユニット１３０を操作してプラズモン散乱光δを検出する。このとき、制御処理部１６０は、位置切替機構１３２を操作して、光学フィルター１３５を受光ユニット１３１の光路外に配置する。そして、制御処理部１６０は、プラズモン散乱光δの光量が最大の時の励起光αの入射角を増強角として決定する。

【0095】

次いで、制御処理部１６０は、励起光照射ユニット１１０および蛍光検出ユニット１３０を操作して、適切な測定位置に配置された分析チップ１０に励起光αを照射するとともに、第２受光センサー１３７の出力値（光学ブランク値）を記録する（工程Ｓ１７０）。このとき、制御処理部１６０は、角度調整機構１１２を操作して、励起光αの入射角を増強角に設定する。また、制御処理部１６０は、位置切替機構１３２を制御して、光学フィルター１３５を受光ユニット１３１の光路内に配置する。

【0096】

次いで、制御処理部１６０は、搬送ステージ１５２を操作して、分析チップ１０を送液位置に移動させる（工程Ｓ１８０）。
次いで、制御処理部１６０は、送液ユニット１４０を操作して、薬液チップ１４７内の試料液を分析チップ１０の流路４１内に導入する（工程Ｓ１９０）。流路４１内では、抗原抗体反応（１次反応）によって、金属膜３０上に被検出物質が捕捉される。この後、流路４１内の試料液は除去され、流路４１内は洗浄液で洗浄される。

【0097】

次いで、制御処理部１６０は、送液ユニット１４０を操作して、蛍光物質で標識された２次抗体を含む液体（標識液）を分析チップ１０の流路４１内に導入する（工程Ｓ２００）。流路４１内では、抗原抗体反応（２次反応）によって、金属膜３０上に捕捉されている被検出物質が蛍光物質で標識される。この後、流路４１内の標識液は除去され、流路内は洗浄液で洗浄される。

【0098】

次いで、制御処理部１６０は、搬送ステージ１５２を操作して、分析チップ１０を工程Ｓ１２０で決定された適切な測定位置に移動させる（工程Ｓ２１０）。
次いで、制御処理部１６０は、励起光照射ユニット１１０および蛍光検出ユニット１３０を操作して、適切な測定位置に配置された分析チップ１０に励起光αを照射するとともに、捕捉体に捕捉されている被検出物質を標識する蛍光物質から放出された蛍光γを検出する（工程Ｓ２２０）。この際も、工程Ｓ１４０と同様に、励起光αの入射角は増強角に設定され、光学フィルター１３５が受光ユニット１３１の光路内に配置された状態で検出する。

【0099】

最後に、制御処理部１６０は、蛍光γの検出値から光学ブランク値を引き、被検出物質の量に相関する蛍光強度を算出する。算出された蛍光強度は、必要に応じて、被検出物質の量や濃度などに換算される。
以上の手順により、試料液中の被検出物質の存在またはその量を検出することができる。

【0100】

（効果）
以上のとおり、本実施の形態に係る分析方法およびＳＰＦＳ装置（分析装置）１００によれば、分析チップ１０の異常を、分析チップ１０の位置検出時に判定することができるため、追加の装置や検出工程が必要とされず、異常な測定結果が検出されることを容易に防止することができる。

【0101】

また、追加の装置や検出工程が必要ないことから、ＳＰＦＳ装置１００の製造コストを上昇させることがなく、検出時間が増加することもない。
また、分析チップ１０の使用環境により発生する異常（たとえば、入射面２１の結露や曇り）、ユーザの作業ミスにより発生する異常（たとえば、入射面２１のキズや汚れ）、など、さまざまなケースで発生する異常を検出することができる。

【0102】

また、分析チップ１０の製造時・輸送時・保管時などユーザの手に届くまでにユーザの作業ミスで発生した異常（たとえば、入射面２１のキズや汚れ）を検出することで、それぞれの工程でのミスをカバーすることができる。

【0103】

また、分析チップ１０の異常が回復可能か否かを判断するため、異常が回復できた場合には分析チップ１０を無駄にすることなく通常の測定に速やかに復帰させることができ、異常が回復できない場合には無駄な復帰動作を行わないようにすることができる。

【0104】

なお、上述の実施の形態においては、工程Ｓ１２７において、表示画面に警告を表示しているが、警告はスピーカーで音声により報知してもよい。また、制御処理部１６０は、測定結果のデータに警告を印刷して出力してもよい。

【0105】

また、分析チップ１０の異常が解消していないと判断された場合（工程Ｓ１２６：ｎｏ）には測定を中断してもよい。この場合、復帰動作を行わずに終了することで、時間の無駄を削減し、正常な分析チップ１０に交換して再検査に着手することができる。

【0106】

また、上述の実施の形態において、図４を用いて説明した、「分析チップ１０の互いに隣接する２つの面」には、実質的に隣接する２つの面が含まれる。たとえば、図６に示されるように、プリズム２０と、プリズムの成膜面２２上に配置された金属膜３０と、金属膜３０の上に配置されたスペーサー４２と、スペーサー４２の上に配置された流路蓋４０とを有する分析チップ１０'を使用するとする。流路４１の形状は、スペーサー４２により形作られている。一方、流路蓋４０は、透明の平板である。この場合、厳密には、プリズム２０の入射面２１と流路蓋４０の下面との間にスペーサー４２の側面が存在するため、入射面２１と流路蓋４０の下面とは隣接していない。しかしながら、励起光αのビーム径（例えば１～１.５ｍｍ）に比べてスペーサー４２の厚みが非常に薄い（例えば１００μｍ）場合、入射面２１と流路蓋４０の下面とが実質的に隣接していると考えられる。したがって、この場合は、実質的に隣接する入射面２１および流路蓋４０の下面からの反射光βを検出してエッジ部を検出する。接着剤や両面テープなどの接合部材や金属膜３０などについても同様に無視することができる。

【0107】

このように反射光βを検出する際に無視できる部材（例えばスペーサー４２）の厚さは、励起光αのビーム径の１／５以下であり、好ましくは１／１０以下である。たとえば、励起光αが、励起光αのビーム径の１／５以下または１／１０以下の厚みのスペーサー４２を含む領域に照射された場合、分析チップ１０'の表面からの反射光βは、その大半（４／５以上または９／１０以上）が入射面２１または流路蓋４０の下面からの反射光βであり、位置検出に利用されうる。したがって、スペーサー４２の影響を受けることなく、分析チップ１０'の位置を特定することができる。このように、励起光αのビーム径の１／５以下の厚みの部材（スペーサー４２や、接合部材、金属膜３０など）は、反射光βを検出する際に無視することができる。すなわち、分析チップ１０'の入射面２１と流路蓋４０の下面は実質的に隣接する２面として考えることができる。

【0108】

また、図７Ａ、Ｂは、分析チップ１０を適切な測定位置に配置する工程を説明するための模式図である。まず、図７Ａに示されるように、エッジ部の位置を特定したとする。この場合、エッジ部の位置と金属膜３０裏面の励起光αを照射すべき領域（反応場の裏側の領域）との距離は決まっている。このため、図７Ｂに示されるように、搬送ステージ１５２にチップホルダー１５４を所定の距離移動させることで、分析チップ１０を適切な測定位置に配置することができる。

【0109】

また、図８Ａ、Ｂに示されるように、分析チップ１０が高さ方向（ｚ軸方向）にずれて配置されていた場合（例えば、分析チップ１０とチップホルダー１５４との間にごみが挟まっていた場合）も、分析チップ１０を適切な測定位置に配置することができる。すなわち、図８Ａに示されるように、エッジ部の位置を特定したとする。この場合、分析チップ１０がｚ軸方向にずれていない場合（図中破線で示す）に比べて、ｘ軸方向における分析チップ１０の位置はずれている。しかしながら、この場合であっても、図８Ｂに示されるように、検出したエッジ部の位置に基づいて、搬送ステージ１５２にチップホルダー１５４を所定の距離移動させることで、分析チップ１０を適切な測定位置に配置することができる。

【符号の説明】

【0110】

１０ 分析チップ
２０ プリズム
２１ 入射面
２２ 成膜面
２３ 出射面
３０ 金属膜
４０ 流路蓋
４１ 流路
４２ スペーサー
７０ 温調ユニット
７１ 温調手段
７２ 温度センサー
７３ 送風手段
１００ ＳＰＦＳ装置
１１０ 励起光照射ユニット
１１１ 光源ユニット
１１２ 角度調整機構
１１３ 光源制御部
１２０ 励起光検出ユニット
１２１ 受光センサー
１２２ センサー制御部
１３０ 蛍光検出ユニット
１３１ 受光ユニット
１３２ 位置切替機構
１３３ センサー制御部
１３４ レンズ
１３５ 光学フィルター
１３６ レンズ
１３７ 受光センサー
１４０ 送液ユニット
１４１ シリンジポンプ
１４２ シリンジ
１４３ 送液ポンプ駆動機構
１４４ プランジャー
１４５ ピペットチップ
１４７ 薬液チップ
１５０ 搬送ユニット
１５２ 搬送ステージ
１５４ チップホルダー
１６０ 制御処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】