ES2403010A1

ES2403010A1 - Sensor device for surface plasmon resonance. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Info

Publication number: ES2403010A1
Application number: ES201031198A
Authority: ES
Inventors: Tomás MORLANES CALVO
Original assignee: Sensia SL
Current assignee: Sensia SL
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2013-05-13
Anticipated expiration: 2030-08-02
Also published as: ES2403010B1

Abstract

Sensor device for surface plasmon resonance, comprising a transparent element (1), a layer (2) of metallic material that is applied to a substantially flat surface (10) of said transparent element (1), a light emitter (3) ) that emits light towards the transparent element (1), said transparent light passing through said transparent element (1) and reflected in the layer (2) of metallic material, and photodetector means (4) adapted to receive the light reflected in the layer ( 2) of metallic material. The light emitter (3) emits a divergent beam of light (5) and is disposed at a certain distance with respect to the transparent element (1), which corresponds to the focal length of the lens, and said transparent element (1) comprises a lens. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

SECTOR DE LA TÉCNICA SECTOR OF THE TECHNIQUE

La presente invención se relaciona con dispositivos sensores para su uso en ensayos químicos, bioquímicos y biológicos principalmente, y más concretamente con dispositivos sensores de superficie de plasmón. The present invention relates to sensor devices for use in chemical, biochemical and biological tests mainly, and more specifically with plasmon surface sensing devices.

ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA PREVIOUS STATE OF THE TECHNIQUE

La superficie de resonancia de plasmón es un conocido fenómeno superficial óptico que se emplea para su uso en ensayos químicos, bioquímicos y biológicos, para comprobar la interacción de unos anticuerpos con sus correspondientes antígenos. The plasmon resonance surface is a known optical surface phenomenon that is used for use in chemical, biochemical and biological tests, to check the interaction of antibodies with their corresponding antigens.

Cuando los anticuerpos son inmovilizados sobre una superficie, las propiedades de ésta cambian cuando una solución conteniendo un antígeno correspondiente se pone en contacto con dicha superficie, permitiendo que el antígeno se una al anticuerpo. En particular, el cambio en las propiedades ópticas de la superficie puede ser comprobado mediante un aparato adecuado. When the antibodies are immobilized on a surface, its properties change when a solution containing a corresponding antigen is contacted with said surface, allowing the antigen to bind to the antibody. In particular, the change in the optical properties of the surface can be checked by a suitable apparatus.

El fenómeno de la resonancia de plasmón superficial se emplea para detectar pequeños cambios en el índice de refracción de la superficie, a medida que avanza la reacción entre el antígeno y el anticuerpo. La resonancia de plasmón superficial es la oscilación del plasma de electrones libres que existe en un límite metálico. Estas oscilaciones resultan afectadas por el índice de refracción del material adyacente a la superficie metálica, y es esto lo que forma la base del dispositivo sensor. The phenomenon of surface plasmon resonance is used to detect small changes in the refractive index of the surface, as the reaction between the antigen and the antibody progresses. The surface plasmon resonance is the oscillation of the free electron plasma that exists in a metallic limit. These oscillations are affected by the index of refraction of the material adjacent to the metal surface, and this is what forms the basis of the sensor device.

Son conocidos del estado de la técnica dispositivos sensores que emplean el fenómeno de la resonancia de plasmón superficial. Este tipo de dispositivos Sensor devices that use the phenomenon of surface plasmon resonance are known from the state of the art. Such devices

5 5: comprenden un elemento transparente (generalmente un prisma) un capa metálica unida a una superficie plana del prisma, un emisor de luz para emitir una luz sobre el prisma, y unos medios fotodetectores que reciben la luz emitida por dicho emisor que se refleja en la capa metálica. Generalmente, una vez montado el dispositivo es necesario mover el emisor de luz o los medios fotodetectores para poder captar el índice de refracción del material adyacente a la superficie metálica, por lo que el dispositivo comprende unos medios para poder realizar este movimiento. they comprise a transparent element (generally a prism) a metallic layer attached to a flat surface of the prism, a light emitter to emit a light on the prism, and photodetector means that receive the light emitted by said emitter that is reflected in the layer metallic Generally, once the device is assembled, it is necessary to move the light emitter or the photodetector means to be able to capture the index of refraction of the material adjacent to the metal surface, whereby the device comprises means to be able to perform this movement.

1 O 15 1 or 15: En el documento US 5875032 A se divulga un dispositivo sensor donde se evita el empleo de medios adicionales para generar un movimiento, eliminando la necesidad de mover el emisor de luz o los medios fotodetectores, siendo capaz dicho dispositivo de captar el índice de refracción del material adyacente a la superficie metálica sin realizar movimiento alguno. Para ello emplea dos medios fotodetectores diferentes, un comparador que compara la luz que llega a ambos medios fotodetectores y unos medios para provocar que la luz que llega al prisma procedente del emisor de luz sea convergente. In US 5875032 A a sensor device is disclosed where the use of additional means to generate a movement is avoided, eliminating the need to move the light emitter or photodetector means, said device being able to capture the index of refraction of the material adjacent to the metal surface without any movement. For this, it uses two different photodetector means, a comparator that compares the light that reaches both photodetector means and means to cause the light that reaches the prism coming from the light emitter to be convergent.

20 25 20 25: En el documento US 4844613 A se divulga un dispositivo sensor donde se elimina la eliminando la necesidad de mover el emisor de luz o los medios fotodetectores, y que es más simple que el dispositivo divulgado en US 5875032 A. En este dispositivo al prisma le llega una luz divergente, y a los medios fotodetectores le llega también un haz de luz divergente, de tal manera que es necesario emplear medios fotodetectores de tamaños considerables para poder obtener el mayor haz de luz posible. In document US 4844613 A a sensor device is disclosed where the elimination of the need to move the light emitter or the photodetector means is eliminated, and which is simpler than the device disclosed in US 5875032 A. In this device the prism reaches it a divergent light, and to the photodetector means a divergent beam of light also arrives, such that it is necessary to use photodetector means of considerable sizes in order to obtain the greatest possible beam of light.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN EXHIBITION OF THE INVENTION

30 30: El objeto de la invención es el de proporcionar un dispositivo sensor de superficie de plasmón tal y como se describe en las reivindicaciones. The object of the invention is to provide a plasmon surface sensing device as described in the claims.

35 35: El dispositivo sensor de superficie de plasmón de la invención comprende un elemento transparente, una capa de material metálico que se plica a una superficie sustancialmente plana de dicho elemento transparente, un emisor de luz que emite luz hacia el elemento transparente, atravesando dicha luz dicho elemento The plasmon surface sensing device of the invention comprises a transparent element, a layer of metallic material that is applied to a substantially flat surface of said transparent element, a light emitter that emits light towards the transparent element, said light passing through said element

transparente y reflejándose en la capa fotodetectores adaptados para recibir la metálico. transparent and reflected in the layer photodetectors adapted to receive the metallic.: de material metálica, y unos medios luz reflejada en la capa de material of metallic material, and a light means reflected in the layer of material

5 5: El emisor de luz emite un haz divergente de luz sobre el elemento transparente, de tal manera que sobre la capa de material metálico se reflejan todos los ángulos de incidencia de la luz emitida, pudiéndose obtener una mayor intensidad de luz reflejada hacia los medios fotodetectores. The light emitter emits a divergent beam of light on the transparent element, in such a way that all the angles of incidence of the emitted light are reflected on the metallic material layer, being able to obtain a greater intensity of light reflected towards the photodetector means.

1 O 15 20 25 1 O 15 20 25: El elemento transparente comprende una lente y el emisor de luz se dispone a una distancia determinada con respecto a la lente, que se corresponde con una distancia efectiva focal de dicha lente, de tal manera que gracias a las propiedades de colimación de dicha lente y a dicha distancia, la luz reflejada en la capa de material metálico sale de la lente en forma de haces de luz sustancialmente paralelos, pudiendo ser recibidos por unos medios fotodetectores sin que se pierda parte de dicha luz reflejada. El paralelismo de los haces de salida conseguido permite una lectura directa de la medición sobre los medios fotodetectores. Así, además, las exigencias en cuanto a tamaño de los medios fotodetectores a emplear se disminuyen, puesto que al estar comprendida la luz que sale de dicha lente por haces paralelos, dichos haces ocupan un espacio físico menor y pueden ser captados en su totalidad por unos medios fotodetectores más compactos que los empleados hasta la fecha, sin necesidad de incorporar elementos adicionales a los estrictamente necesarios para estos dispositivos, a decir: emisor, elemento transparente, capa de material metálico y medios fotodetectores. Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención. The transparent element comprises a lens and the light emitter is arranged at a certain distance from the lens, which corresponds to an effective focal distance of said lens, such that thanks to the collimation properties of said lens and said distance, the light reflected in the layer of metallic material leaves the lens in the form of substantially parallel beams of light, and can be received by photodetector means without losing part of said reflected light. The parallelism of the output beams achieved allows a direct reading of the measurement on the photodetector means. Thus, in addition, the requirements regarding the size of the photodetector means to be used are reduced, since since the light that comes out of said lens is comprised by parallel beams, said beams occupy a smaller physical space and can be fully captured by photodetector means more compact than those used to date, without the need to incorporate additional elements to those strictly necessary for these devices, namely: emitter, transparent element, layer of metallic material and photodetector means. These and other advantages and features of the invention will become apparent in view of the figures and the detailed description of the invention.

30 30: DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La FIG. 1 muestra una realización del dispositivo sensor de la invención. FIG. 1 shows an embodiment of the sensor device of the invention.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN DETAILED EXHIBITION OF THE INVENTION

En la figura 1 se muestra una realización del dispositivo 100 sensor para resonancia An embodiment of the resonance sensor device 100 is shown in Figure 1

de plasmón superficial de la invención. Dicho dispositivo 100 comprende un of surface plasmon of the invention. Said device 100 comprises a

5 5: elemento transparente 1, una capa 2 de material metálico que se plica a una transparent element 1, a layer 2 of metallic material that is applied to a

superficie sustancialmente plana 1 O de dicho elemento transparente 1, un emisor de substantially flat surface 1 O of said transparent element 1, an emitter of

luz 3 que emite luz hacia el elemento transparente 1, atravesando dicha luz dicho light 3 emitting light towards the transparent element 1, said light passing through said

elemento transparente 1 y reflejándose en la capa 2 de material metálica, transparent element 1 and reflected in layer 2 of metallic material,

preferentemente oro, y unos medios fotodetectores 4 adaptados para recibir la luz preferably gold, and photodetector means 4 adapted to receive the light

1 O 1 o: reflejada en la capa 2 de material metálico. reflected in layer 2 of metallic material.

El emisor de luz 3 emite un haz divergente de luz 5, reflejándose sobre la capa 2 de The light emitter 3 emits a divergent beam of light 5, reflecting on the layer 2 of

material metálico todos los ángulos de incidencia de la luz emitida, pudiéndose metallic material all the angles of incidence of the emitted light, being able to

obtener una mayor intensidad de luz reflejada hacia los medios fotodetectores 4. El obtain a greater intensity of reflected light towards the photodetector means 4. The

15 fifteen: elemento transparente 1 comprende una lente, y el emisor de luz 3 se dispone a una transparent element 1 comprises a lens, and the light emitter 3 is arranged at a

distancia determinada con respecto a la lente, que se corresponde con la distancia determined distance from the lens, which corresponds to the distance

focal de la lente, de tal manera que, gracias a las propiedades de colimación de focal lens, so that, thanks to the collimation properties of

dicha lente y a dicha distancia, la luz reflejada en la capa 2 de material metálico sale said lens and at said distance, the light reflected in the layer 2 of metallic material comes out

de la lente en forma de haces de luz sustancialmente paralelos 6, pudiendo ser of the lens in the form of substantially parallel beams of light 6, being able to be

20 twenty: recibidos por los medios fotodetectores 4 sin que se pierda parte de dicha luz received by the photodetector means 4 without losing part of said light

reflejada. La distancia efectiva focal es la distancia a la cual se coloca el emisor de reflected. The effective focal length is the distance at which the emitter of the

luz 3 con respecto a la lente para permitir que los haces de luz que salen de dicha light 3 with respect to the lens to allow the light beams to come out of said

lente sean todos sustancialmente paralelos. Así, además, las exigencias en cuanto Lens are all substantially parallel. Thus, in addition, the requirements regarding

a tamaño de los medios fotodetectores 4 a emplear se disminuyen, puesto que al the size of the photodetector means 4 to be used is reduced, since at

25 25: estar comprendida la luz que sale de dicha lente por haces paralelos 6, dichos the light coming out of said lens by parallel beams 6, said

haces ocupan un espacio físico menor y pueden ser captados en su totalidad por beams occupy a smaller physical space and can be fully captured by

unos medios fotodetectores 4 más compactos que los empleados hasta la fecha, sin 4 more compact photodetector means than the employees to date, without

necesidad de incorporar elementos adicionales a los estrictamente necesarios para need to incorporate additional elements to those strictly necessary to

estos dispositivos 100, a decir: emisor de luz 3, elemento transparente 1, capa 3 de these devices 100, namely: light emitter 3, transparent element 1, layer 3 of

30 30: material metálico y medios fotodetectores 4. metallic material and photodetector means 4.

De esta manera, con el dispositivo 100 de la invención no se necesita realizar Thus, with the device 100 of the invention it is not necessary to perform

ningún movimiento del emisor de luz 3 y/o de los medios fotodetectores 4, no movement of the light emitter 3 and / or the photodetector means 4,

evitándose la necesidad de emplear medios o elementos adicionales adaptados avoiding the need to use additional adapted means or elements

35 35: para provocar dicho movimiento, y se pueden emplear medios fotodetectores 4 to cause said movement, and photodetector means 4 can be used

compactos sin necesidad de incorporar elementos adicionales, resultando en compact without the need to incorporate additional elements, resulting in: una a

mayor facilidad de montaje del dispositivo 100 y en una reducción del coste total de greater ease of assembly of the device 100 and in a reduction of the total cost of

dicho dispositivo 100, por ejemplo. said device 100, for example.

5 5: El elemento transparente 1 comprende una primera superficie 11 sustancialmente The transparent element 1 comprises a first surface 11 substantially

curva sobre la que incide el haz de luz divergente procedente del emisor de luz 3, curve on which the divergent light beam coming from the light emitter 3 falls,

disponiéndose getting ready: el haz de luz a la distancia focal de la lente. Dicho elemento he make from light to the focal distance from the lens. Saying element

transparente transparent: 1 comprende además una segunda superficie 12 sustancialmente 1 understands also a second surface 12 substantially

curva a través de la cual sale de dicho electo transparente 1 la luz reflejada en curve through which the light reflected in: la the

1 O 1 o: capa 2 de material metálico hacia los medios fotodetectores 4. La primera superficie layer 2 of metallic material towards the photodetector means 4. The first surface

11 eleven: y la segunda superficie 12 comprenden sustancialmente la misma curvatura, and the second surface 12 comprises substantially the same curvature,

comprendiendo el elemento transparente 1 una lente semicilíndrica. the transparent element 1 comprising a semi-cylindrical lens.

Claims

1.-Dispositivo sensor para resonancia de plasmón superficial, que comprende 1.-Sensor device for surface plasmon resonance, comprising

5 5: un elemento transparente (1 ), a transparent element (1),

una capa (2) de material metálico que se plica a una superficie a layer (2) of metallic material that is applied to a surface

sustancialmente plana (1 O) de dicho elemento transparente (1 ), substantially flat (1 O) of said transparent element (1),

un emisor de luz (3) que emite luz hacia el elemento transparente (1 ), a light emitter (3) that emits light towards the transparent element (1),

atravesando dicha luz dicho elemento transparente (1) y reflejándose en la capa (2) said light passing through said transparent element (1) and being reflected in the layer (2)

1 O 1 o: de material metálica, y of metallic material, and

unos medios fotodetectores (4) adaptados para recibir la luz reflejada en la photodetector means (4) adapted to receive the light reflected in the

capa (2) de material metálico, layer (2) of metallic material,

caracterizado porque characterized because

el emisor de luz (3) emite un haz divergente de luz (5) y se dispone a una the light emitter (3) emits a divergent beam of light (5) and is arranged at a

15 fifteen: distancia determinada con respecto al elemento transparente (1 ), que se distance determined with respect to the transparent element (1), which

corresponde con la distancia efectiva focal de la lente, y corresponds to the effective focal length of the lens, and

dicho elemento transparente (1) comprende una lente. said transparent element (1) comprises a lens.

2.-Dispositivo sensor según la reivindicación 1, en donde el elemento transparente 2.-Sensor device according to claim 1, wherein the transparent element

20 twenty: (1) comprende una primera superficie (11) sustancialmente curva sobre la que incide (1) comprises a first substantially curved surface (11) on which it strikes

el haz de luz divergente (5) procedente del emisor de luz (3), y una segunda the divergent beam of light (5) from the light emitter (3), and a second

superficie (12) sustancialmente curva a través de la cual sale de dicho electo substantially curved surface (12) through which it leaves said elect

transparente (1) la luz reflejada en la capa (2) de material metálico hacia los medios transparent (1) the light reflected in the layer (2) of metallic material towards the media

fotodetectores ( 4 ). photodetectors (4).

25 25

3.-Dispositivo sensor según la reivindicación 2, en donde la primera superficie (11) y 3.-Sensor device according to claim 2, wherein the first surface (11) and

la segunda superficie (12) comprenden sustancialmente la misma curvatura. The second surface (12) comprises substantially the same curvature.

4.-Dispositivo sensor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el 4.-Sensor device according to any of claims 1 to 3, wherein the

30 30: elemento transparente (1) comprende una lente semicilíndrica. transparent element (1) comprises a semi-cylindrical lens.