JP2000162124A - 表面プラズモン共鳴角検出装置のセンサーチップ - Google Patents
表面プラズモン共鳴角検出装置のセンサーチップInfo
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- JP2000162124A JP2000162124A JP10341386A JP34138698A JP2000162124A JP 2000162124 A JP2000162124 A JP 2000162124A JP 10341386 A JP10341386 A JP 10341386A JP 34138698 A JP34138698 A JP 34138698A JP 2000162124 A JP2000162124 A JP 2000162124A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】少量の反応性物質溶液を使用して試料の反応特
性を正確、かつ低コストに検出することができる表面プ
ラズモン共鳴角検出装置のセンサーチップの提供。 【解決手段】ガラス基板に成膜された金属薄膜に固定さ
れた試料に対し、プリズムを介して光を所定の角度幅で
照射し、該金属薄膜からの反射光強度が最小になる共鳴
角に基づいて試料特性を検出する。ガラス基板の金属薄
膜面側に密着され、金属薄膜の相対面に所要の深さのフ
ローセルが形成されたセルブロックのフローセル供給側
に大径の第１供給流路及び小径の第２供給流路を形成す
ると共にフローセル排出側に第１供給流路とほぼ一致す
る径の排出流路をフローセル内とそれぞれ連通するよう
に設ける。
性を正確、かつ低コストに検出することができる表面プ
ラズモン共鳴角検出装置のセンサーチップの提供。 【解決手段】ガラス基板に成膜された金属薄膜に固定さ
れた試料に対し、プリズムを介して光を所定の角度幅で
照射し、該金属薄膜からの反射光強度が最小になる共鳴
角に基づいて試料特性を検出する。ガラス基板の金属薄
膜面側に密着され、金属薄膜の相対面に所要の深さのフ
ローセルが形成されたセルブロックのフローセル供給側
に大径の第１供給流路及び小径の第２供給流路を形成す
ると共にフローセル排出側に第１供給流路とほぼ一致す
る径の排出流路をフローセル内とそれぞれ連通するよう
に設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、表面プラズモン
共鳴角検出装置（以下、ＳＰＲ検出装置という）におけ
るセンサーチップ、詳しくはガラス基板の金属薄膜上に
固定された細胞、バクテリア、ウイルス等の各種試料に
対する蛋白質、糖、酵素、ＤＮＡ等の各種反応物質の反
応特性（結合、解離）を検出するのに適したセンサーチ
ップに関する。
共鳴角検出装置（以下、ＳＰＲ検出装置という）におけ
るセンサーチップ、詳しくはガラス基板の金属薄膜上に
固定された細胞、バクテリア、ウイルス等の各種試料に
対する蛋白質、糖、酵素、ＤＮＡ等の各種反応物質の反
応特性（結合、解離）を検出するのに適したセンサーチ
ップに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】ＳＰＲ検出装置は、ガ
ラス基板に成膜された金属薄膜上に固定された試料溶液
に対し、プリズムを介して光源からの光を所定の角度幅
で照射し、金属薄膜からの反射光強度が最小、従って試
料溶液に対する吸光度が最大になる光の反射角度として
の共鳴角により試料溶液の成分や特性を検出している。
ラス基板に成膜された金属薄膜上に固定された試料溶液
に対し、プリズムを介して光源からの光を所定の角度幅
で照射し、金属薄膜からの反射光強度が最小、従って試
料溶液に対する吸光度が最大になる光の反射角度として
の共鳴角により試料溶液の成分や特性を検出している。
【０００３】そしてＳＰＲ検出装置用のセンサーチップ
としては、金属薄膜の相対面にフローセルが形成される
と共に該フローセルの供給側及び排出側に試料溶液の供
給用及び排出用の流路をそれぞれ形成したセルブロック
をガラス基板の金属薄膜側に密着させて構成している。
としては、金属薄膜の相対面にフローセルが形成される
と共に該フローセルの供給側及び排出側に試料溶液の供
給用及び排出用の流路をそれぞれ形成したセルブロック
をガラス基板の金属薄膜側に密着させて構成している。
【０００４】このセルブロックを使用して、例えば細胞
に対する蛋白質の結合定数や解離定数等の反応特性を測
定するには、供給側流路から細胞を含んだ試料溶液をフ
ローセル内に供給して金属薄膜上に細胞を固定させた
後、該供給側流路から蛋白質溶液を定量供給して細胞に
対する蛋白質の結合状態に応じて変化する共鳴角を経時
測定して細胞に対する蛋白質の反応特性を検出してい
る。
に対する蛋白質の結合定数や解離定数等の反応特性を測
定するには、供給側流路から細胞を含んだ試料溶液をフ
ローセル内に供給して金属薄膜上に細胞を固定させた
後、該供給側流路から蛋白質溶液を定量供給して細胞に
対する蛋白質の結合状態に応じて変化する共鳴角を経時
測定して細胞に対する蛋白質の反応特性を検出してい
る。
【０００５】しかしながら、金属薄膜上に固定される細
胞は、大きさが１〜１０μｍであるため、金属薄膜に対
する細胞の固定時には供給側及び排出側流路の詰まりを
防止する必要上、流路の内径を約０．８〜１ｍｍの大径
にしなければならない。これに対して細胞に結合される
蛋白質は細胞に対して極めて微小であるため、大径の供
給側流路を介して供給すると、反応性物質溶液の消費量
が多くなり、検出コストが高くなる問題を有している。
胞は、大きさが１〜１０μｍであるため、金属薄膜に対
する細胞の固定時には供給側及び排出側流路の詰まりを
防止する必要上、流路の内径を約０．８〜１ｍｍの大径
にしなければならない。これに対して細胞に結合される
蛋白質は細胞に対して極めて微小であるため、大径の供
給側流路を介して供給すると、反応性物質溶液の消費量
が多くなり、検出コストが高くなる問題を有している。
【０００６】本発明は、上記した従来の欠点を解決する
ために発明されたものであり、その課題とする処は、少
量の反応性物質溶液を使用して試料の反応特性を正確、
かつ低コストに検出することができる表面プラズモン共
鳴角検出装置のセンサーチップを提供することにある。
ために発明されたものであり、その課題とする処は、少
量の反応性物質溶液を使用して試料の反応特性を正確、
かつ低コストに検出することができる表面プラズモン共
鳴角検出装置のセンサーチップを提供することにある。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】このため本発明は、ガ
ラス基板に成膜された金属薄膜に固定された試料に対
し、プリズムを介して光を所定の角度幅で照射し、該金
属薄膜からの反射光強度が最小になる共鳴角に基づいて
試料特性を検出する。ガラス基板の金属薄膜面側に密着
され、金属薄膜の相対面に所要の深さのフローセルが形
成されたセルブロックのフローセル供給側に大径の第１
供給流路及び小径の第２供給流路を形成すると共にフロ
ーセル排出側に第１供給流路とほぼ一致する径の排出流
路をフローセル内とそれぞれ連通するように設け。
ラス基板に成膜された金属薄膜に固定された試料に対
し、プリズムを介して光を所定の角度幅で照射し、該金
属薄膜からの反射光強度が最小になる共鳴角に基づいて
試料特性を検出する。ガラス基板の金属薄膜面側に密着
され、金属薄膜の相対面に所要の深さのフローセルが形
成されたセルブロックのフローセル供給側に大径の第１
供給流路及び小径の第２供給流路を形成すると共にフロ
ーセル排出側に第１供給流路とほぼ一致する径の排出流
路をフローセル内とそれぞれ連通するように設け。
【０００８】そして第１供給流路を介してフローセル内
に試料溶液を供給して金属薄膜上に試料を固定させた後
に第２供給流路を介して反応物質溶液を供給して試料に
対する反応物質の反応特性を測定可能にすることを特徴
とする。
に試料溶液を供給して金属薄膜上に試料を固定させた後
に第２供給流路を介して反応物質溶液を供給して試料に
対する反応物質の反応特性を測定可能にすることを特徴
とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に従
って説明する。図１はＳＰＲ検出装置の概略を示す説明
図である。図２はセルブロックの拡大縦断面図である。
って説明する。図１はＳＰＲ検出装置の概略を示す説明
図である。図２はセルブロックの拡大縦断面図である。
【００１０】ＳＰＲ検出装置１のセンサーチップ３を構
成するガラス基板５上面には金薄膜や銀薄膜等の金属薄
膜５ａ（図３及び４に示す）が成膜され、該金属薄膜５
ａ上には固定される細胞、バクテリアやウイルス等の試
料に応じた抗体や試薬（図示せず）が予め吸着されてい
る。
成するガラス基板５上面には金薄膜や銀薄膜等の金属薄
膜５ａ（図３及び４に示す）が成膜され、該金属薄膜５
ａ上には固定される細胞、バクテリアやウイルス等の試
料に応じた抗体や試薬（図示せず）が予め吸着されてい
る。
【００１１】金属薄膜５ａと反対側のガラス基板５下面
には半円柱形状のプリズム７がマッチングオイルやシリ
コンゴムシート（図示せず）を介して密着されている。
該プリズム７の入射側にはガラス基板５と金属薄膜５ａ
の境界に対して所要の角度幅（約３５〜８５°）で集光
する、例えば赤色レーザ光、緑色レーザ光等の光を照射
する光源９が配置されている。
には半円柱形状のプリズム７がマッチングオイルやシリ
コンゴムシート（図示せず）を介して密着されている。
該プリズム７の入射側にはガラス基板５と金属薄膜５ａ
の境界に対して所要の角度幅（約３５〜８５°）で集光
する、例えば赤色レーザ光、緑色レーザ光等の光を照射
する光源９が配置されている。
【００１２】上記光を所要の角度幅で照射する構成とし
ては光源９からの光を光学的レンズ９ａにより上記角度
幅で屈折させてプリズム７に入射させる構成、又プリズ
ム７の円弧状外周面に沿って光学的レンズ９ａを上記所
要の角度で往復回動してスポット光を入射させる構成の
何れであってもよい。
ては光源９からの光を光学的レンズ９ａにより上記角度
幅で屈折させてプリズム７に入射させる構成、又プリズ
ム７の円弧状外周面に沿って光学的レンズ９ａを上記所
要の角度で往復回動してスポット光を入射させる構成の
何れであってもよい。
【００１３】又、プリズム７の出射側には受光装置１０
が配置されている。該受光装置１０は上記した所定の角
度幅に対応し、それぞれの角度に応じて光を受光する多
数のフォトセルやＣＣＤセルが配列されてなり、夫々の
角度に対応するセルから受光した反射光強度に応じたレ
ベルの電気信号を出力する。そして制御手段（図示せ
ず）は電信号レベルが最小になるセルの配置角度に基づ
いて共鳴角を検出する。
が配置されている。該受光装置１０は上記した所定の角
度幅に対応し、それぞれの角度に応じて光を受光する多
数のフォトセルやＣＣＤセルが配列されてなり、夫々の
角度に対応するセルから受光した反射光強度に応じたレ
ベルの電気信号を出力する。そして制御手段（図示せ
ず）は電信号レベルが最小になるセルの配置角度に基づ
いて共鳴角を検出する。
【００１４】ガラス基板５の金属薄膜５ａ側にはセルブ
ロック１１が、上記したマッチングオイル、シリコンゴ
ムシート、Ｏリング等を介して密着されている。
ロック１１が、上記したマッチングオイル、シリコンゴ
ムシート、Ｏリング等を介して密着されている。
【００１５】セルブロック１１における金属薄膜５ａの
相対面にはフローセル１３が、所定の深さ（約１００μ
ｍ）で形成され、該フローセル１３供給側のセルブロッ
ク１１には第１及び第２供給流路１５・１７が外部とフ
ローセル１３とを連通するように形成されている。又、
フローセル１３排出側のセルブロック１１には排出流路
１９が外部とフローセル１３とを連通するように形成さ
れている。
相対面にはフローセル１３が、所定の深さ（約１００μ
ｍ）で形成され、該フローセル１３供給側のセルブロッ
ク１１には第１及び第２供給流路１５・１７が外部とフ
ローセル１３とを連通するように形成されている。又、
フローセル１３排出側のセルブロック１１には排出流路
１９が外部とフローセル１３とを連通するように形成さ
れている。
【００１６】上記第１供給流路１５は金属薄膜５ａ上に
固定される、例えば細胞、バクテリアやウイルスを含ん
だ試料溶液をフローセル１３内に供給するものであり、
その内径が約０．８〜１ｍｍに設定される。又、第２供
給流路１７は金属薄膜５ａ上に固定された細胞、バクテ
リアやウイルスに結合される蛋白質、糖、酵素やＤＮＡ
等の反応性物質とリン酸溶液等の緩衝液とからなる反応
性物質溶液をフローセル１３内に供給するものであり、
その内径が約０．１ｍｍの小径に設定される。更に、排
出流路１９はフローセル１３内の余剰試料溶液や反応性
物質溶液を回収するものであり、その内径が第１供給流
路１５と同様に約０．８〜１ｍｍに設定される。
固定される、例えば細胞、バクテリアやウイルスを含ん
だ試料溶液をフローセル１３内に供給するものであり、
その内径が約０．８〜１ｍｍに設定される。又、第２供
給流路１７は金属薄膜５ａ上に固定された細胞、バクテ
リアやウイルスに結合される蛋白質、糖、酵素やＤＮＡ
等の反応性物質とリン酸溶液等の緩衝液とからなる反応
性物質溶液をフローセル１３内に供給するものであり、
その内径が約０．１ｍｍの小径に設定される。更に、排
出流路１９はフローセル１３内の余剰試料溶液や反応性
物質溶液を回収するものであり、その内径が第１供給流
路１５と同様に約０．８〜１ｍｍに設定される。
【００１７】尚、各第１及び第２供給流路１５・１７及
び排出流路１９に応じたセルブロック１１には試料溶液
供給用、反応性物質溶液供給用及び溶液回収用のチュー
ブが接続されたコネクタ２１・２３・２５がねじ止めさ
れている。
び排出流路１９に応じたセルブロック１１には試料溶液
供給用、反応性物質溶液供給用及び溶液回収用のチュー
ブが接続されたコネクタ２１・２３・２５がねじ止めさ
れている。
【００１８】次に、上記センサーチップ３を使用して試
料としての細胞に対する反応性物質としての蛋白質の結
合定数や解離定数等の反応特性の検出例を説明する。図
３は金属薄膜に対する細胞の固定状態を示す模式図であ
る。図４は細胞に対する蛋白質の結合状態を示す模式図
である。図５は細胞に対する蛋白質の結合状態及び解離
状態を示すチャートである。
料としての細胞に対する反応性物質としての蛋白質の結
合定数や解離定数等の反応特性の検出例を説明する。図
３は金属薄膜に対する細胞の固定状態を示す模式図であ
る。図４は細胞に対する蛋白質の結合状態を示す模式図
である。図５は細胞に対する蛋白質の結合状態及び解離
状態を示すチャートである。
【００１９】第１供給流路１５を介して試料としての細
胞を含んだ試料溶液をフローセル１３内に供給すると共
に排出流路１９を介してフローセル１３内からオーバフ
ローした試料溶液を回収しながらプリズム７の入射側に
対して光源９からの光を所要の入射角度幅で入射してガ
ラス基板５の金属薄膜５ａ境界からの反射光を受光装置
１０により受光して共鳴角を検出する。このとき、受光
装置１０により検出される共鳴角が変動している場合に
は金属薄膜５ａ上に細胞が均一に固定されていないと判
定し、反対に共鳴角が一定化した場合には細胞がほぼ均
一に固定されたと判定する。
胞を含んだ試料溶液をフローセル１３内に供給すると共
に排出流路１９を介してフローセル１３内からオーバフ
ローした試料溶液を回収しながらプリズム７の入射側に
対して光源９からの光を所要の入射角度幅で入射してガ
ラス基板５の金属薄膜５ａ境界からの反射光を受光装置
１０により受光して共鳴角を検出する。このとき、受光
装置１０により検出される共鳴角が変動している場合に
は金属薄膜５ａ上に細胞が均一に固定されていないと判
定し、反対に共鳴角が一定化した場合には細胞がほぼ均
一に固定されたと判定する。
【００２０】そして金属薄膜５ａに対して細胞が均一に
固定された後に第２供給流路１７を介して細胞に結合さ
れる蛋白質と緩衝液の混合液である反応性物質溶液を定
量供給しながら上記と同様にガラス基板５の金属薄膜５
ａの境界に対して光源９からの光を所定の角度幅で照射
して前記境界からの反射光を受光装置１０により受光し
て共鳴角変化を検出する。このとき、細胞に対する蛋白
質の結合が不完全の場合には光の吸光度である共鳴角が
変動し、反対に細胞に対する蛋白質の結合が飽和状態に
達した場合には共鳴角が一定になる。これにより時間に
対する共鳴角の変化に基づいて細胞に対する蛋白質の結
合割合を示す結合定数を速度解析する。
固定された後に第２供給流路１７を介して細胞に結合さ
れる蛋白質と緩衝液の混合液である反応性物質溶液を定
量供給しながら上記と同様にガラス基板５の金属薄膜５
ａの境界に対して光源９からの光を所定の角度幅で照射
して前記境界からの反射光を受光装置１０により受光し
て共鳴角変化を検出する。このとき、細胞に対する蛋白
質の結合が不完全の場合には光の吸光度である共鳴角が
変動し、反対に細胞に対する蛋白質の結合が飽和状態に
達した場合には共鳴角が一定になる。これにより時間に
対する共鳴角の変化に基づいて細胞に対する蛋白質の結
合割合を示す結合定数を速度解析する。
【００２１】一方、細胞に対する蛋白質の解離常数を測
定するには反応性物質溶液の供給に伴って共鳴角が一定
化した後、第２供給流路１７を介して蛋白質を含まない
緩衝液のみをフローセル１３内に定量供給すると、これ
により細胞に結合した蛋白質が緩衝液により細胞から解
離される。このとき、解離途中においては検出される共
鳴角が変動し、反対に細胞から蛋白質が解離されると、
共鳴角が一定化される。これにより時間に対する共鳴角
の変動に基づいて細胞に対する蛋白質の解離定数を速度
解析する。
定するには反応性物質溶液の供給に伴って共鳴角が一定
化した後、第２供給流路１７を介して蛋白質を含まない
緩衝液のみをフローセル１３内に定量供給すると、これ
により細胞に結合した蛋白質が緩衝液により細胞から解
離される。このとき、解離途中においては検出される共
鳴角が変動し、反対に細胞から蛋白質が解離されると、
共鳴角が一定化される。これにより時間に対する共鳴角
の変動に基づいて細胞に対する蛋白質の解離定数を速度
解析する。
【００２２】上記測定時においては、分子が大きい細胞
等の試料をフローセル１３内に供給して固定させる際に
は大径の第１供給流路１５を使用するため、第１供給流
路１５内に細胞が詰まって測定不能になるのを防止す
る。又、細胞に結合される蛋白質と緩衝液の反応物質液
をフローセル１３内に供給する際には第１供給流路１５
に比べて極小径の第２供給流路１７を介して供給するた
め、フローセル１３内に対する供給量を微調整し易いと
共に反応物質液の消費量を低減して測定コストを低減す
ることができる。
等の試料をフローセル１３内に供給して固定させる際に
は大径の第１供給流路１５を使用するため、第１供給流
路１５内に細胞が詰まって測定不能になるのを防止す
る。又、細胞に結合される蛋白質と緩衝液の反応物質液
をフローセル１３内に供給する際には第１供給流路１５
に比べて極小径の第２供給流路１７を介して供給するた
め、フローセル１３内に対する供給量を微調整し易いと
共に反応物質液の消費量を低減して測定コストを低減す
ることができる。
【００２３】上記説明は試料として細胞を、又反応物質
として蛋白質を使用して反応特性の測定方法を説明した
が、試料としては他にバクテリアやウィルス、反応物質
としては糖、酵素、ＤＮＡ等の何れであってもよい。
として蛋白質を使用して反応特性の測定方法を説明した
が、試料としては他にバクテリアやウィルス、反応物質
としては糖、酵素、ＤＮＡ等の何れであってもよい。
【００２４】
【発明の効果】このため本発明は、少量の反応性物質溶
液を使用して試料の反応特性を正確、かつ低コストに検
出することができる。
液を使用して試料の反応特性を正確、かつ低コストに検
出することができる。
【図１】ＳＰＲ検出装置の概略を示す説明図である。
【図２】セルブロックの拡大縦断面図である。
【図３】金属薄膜に対する細胞の固定状態を示す模式図
である。
である。
【図４】細胞に対する蛋白質の結合状態を示す模式図で
ある。
ある。
【図５】細胞に対する蛋白質の結合状態及び解離状態を
示すチャートである。
示すチャートである。
１−ＳＰＲ検出装置、３−センサーチップ、５−ガラス
基板、７−プリズム、９−光源、１０−受光装置、１１
−セルブロック、１３−フローセル、１５−第１供給流
路、１７−第２供給流路、１９−排出流路
基板、７−プリズム、９−光源、１０−受光装置、１１
−セルブロック、１３−フローセル、１５−第１供給流
路、１７−第２供給流路、１９−排出流路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G057 AA01 AB04 AB09 AC10 AD20 BA05 BB01 BB08 CA10 CB01 DA03 DA20 DB01 DB10 GA05 2G059 AA03 AA05 AA10 BB14 BB20 CC16 DD03 DD12 DD13 EE01 FF03 FF04 GG01 JJ11 JJ12 JJ21 KK04
Claims (4)
- 【請求項１】ガラス基板に成膜された金属薄膜に固定さ
れた試料に対し、プリズムを介して光を所定の角度幅で
照射し、該金属薄膜からの反射光強度が最小になる共鳴
角に基づいて試料特性を検出する表面プラズモン共鳴角
検出装置において、ガラス基板の金属薄膜面側に密着さ
れ、金属薄膜の相対面に所要の深さのフローセルが形成
されたセルブロックのフローセル供給側に大径の第１供
給流路及び小径の第２供給流路を形成すると共にフロー
セル排出側に第１供給流路とほぼ一致する径の排出流路
をフローセル内とそれぞれ連通するように設けたセンサ
ーチップ。 - 【請求項２】請求項１において、第１供給流路を介して
試料溶液を供給して金属薄膜上に試料成分を固定させた
後に第２供給流路を介して試料の反応物質溶液を供給し
て反応物質による試料の反応特性を共鳴角により検出可
能にした表面プラズモン共鳴角検出装置のセンサーチッ
プ。 - 【請求項３】請求項１において、第１供給流路は内径が
約０．８〜１ｍｍからなると共に第２供給流路は内径が
約０．１ｍｍからなる表面プラズモン共鳴角検出装置の
センサーチップ。 - 【請求項４】請求項２において、金属薄膜に固定される
試料は細胞、バクテリア及びウィルスの何れかであると
共に固定された試料に結合及び解離する反応物質は蛋白
質、糖、酵素及びＤＮＡの何れかである表面プラズモン
共鳴角検出装置のセンサーチップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10341386A JP2000162124A (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 表面プラズモン共鳴角検出装置のセンサーチップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10341386A JP2000162124A (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 表面プラズモン共鳴角検出装置のセンサーチップ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000162124A true JP2000162124A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=18345669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10341386A Pending JP2000162124A (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 表面プラズモン共鳴角検出装置のセンサーチップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000162124A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003060514A1 (fr) * | 2000-09-06 | 2003-07-24 | Japan Science And Technology Agency | Methode d'evaluation de l'activite cellulaire |
| WO2006104450A1 (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-05 | Imego Ab | Method and arrangement relating to analyses |
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| CN102597745A (zh) * | 2009-11-12 | 2012-07-18 | 通用电气公司 | 基于衰减全反射的光传感器系统和感测方法 |
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