JP2002122600A - Sensor chip for biosensor - Google Patents

Sensor chip for biosensor

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JP2002122600A
JP2002122600A JP2000311620A JP2000311620A JP2002122600A JP 2002122600 A JP2002122600 A JP 2002122600A JP 2000311620 A JP2000311620 A JP 2000311620A JP 2000311620 A JP2000311620 A JP 2000311620A JP 2002122600 A JP2002122600 A JP 2002122600A
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JP
Japan
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substance
sensor chip
detected
biosensor
chip
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Application number
JP2000311620A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Yomo
哲也 四方
Yasuhiro Fukao
泰弘 深尾
Takato Sato
高遠 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Laser and Electronics Lab
Original Assignee
Nippon Laser and Electronics Lab
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor chip for biosensor in which a substance in the humor of an organism can be detected repeatedly with high accuracy while reducing the detection cost regardless of the external environment in the detection process. SOLUTION: The sensor chip in a biosensor for capturing a substance in the humor of an organism has positive and negative electrodes arranged relatively at a specified interval. A chip material composed of a substance being detected is placed on the negative electrode while being insulated electrically and under a state where an organic or inorganic material gas is introduced into a reaction container containing the chip material and regulated to a specified gas pressure, a voltage is applied between the positive and negative electrodes to generate glow discharge. Organic or inorganic substance in the material gas, in the form of plasma, is deposited on the chip material to form a film and then the chip material is dissolved and removed to form a recess matching the substance being detected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、生体成分(細胞、
蛋白質、DNA、ホルモン等)の内から目的の被検出物
質を検出するバイオセンサーに使用するセンサーチップ
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a biological component (cell,
The present invention relates to a sensor chip used for a biosensor for detecting a target substance to be detected from among proteins, DNAs, hormones and the like.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】例えば各種分析試験に
おいては、生体成分から被検出物質を検出する際に、蛍
光物質等の標識物質を使用することなく、リガンドの変
化を高感度に検出することができる表面プラズモン共鳴
(SPR)を利用したバイオセンサーを使用している。
For example, in various analytical tests, when detecting a substance to be detected from a biological component, a change in ligand can be detected with high sensitivity without using a labeling substance such as a fluorescent substance. A biosensor utilizing surface plasmon resonance (SPR) is used.

【0003】該SPRバイオセンサーのセンサーチップ
としては、ガラス基板上に成膜された金薄膜上に所望の
被検出物質だけに結合する生理活性物質(細胞、蛋白
質、脂質等)を担持させて構成している。
A sensor chip of the SPR biosensor has a structure in which a physiologically active substance (cell, protein, lipid, etc.) that binds only to a desired substance to be detected is supported on a gold thin film formed on a glass substrate. are doing.

【0004】そして合成繊維や天然繊維等からなる多孔
性材料を形成し、該多孔性材料に所望の被検出物質だけ
に結合する酵素や抗体等の生理活性物質を担持させて構
成している。
[0004] A porous material made of synthetic fiber, natural fiber or the like is formed, and the porous material carries a physiologically active substance such as an enzyme or an antibody that binds only to a desired substance to be detected.

【0005】そして金膜上にて被検出物質を含んだ生体
成分液をフローすると、該被検出物質が生理活性物質に
結合して質量が増大して誘電率が変化している。この誘
電率の変化をSPR角により検出して被検出物質を検出
している。
[0005] When a biological component liquid containing the substance to be detected flows on the gold film, the substance to be detected binds to the physiologically active substance, the mass increases, and the dielectric constant changes. The substance to be detected is detected by detecting the change in the dielectric constant based on the SPR angle.

【0006】また、同様の用途に使用される水晶振動子
センサーにあっては、振動電極板に同様のセンサーチッ
プを取り付け、生理活性物質と被検出物質の結合による
質量変化により水晶振動子の振動数が変化することによ
り被検出物質の検出を可能にしている。
In a quartz oscillator sensor used for the same purpose, a similar sensor chip is attached to a vibrating electrode plate, and a vibration of the quartz oscillator is caused by a mass change due to a combination of a physiologically active substance and a substance to be detected. The change in the number enables detection of the substance to be detected.

【0007】しかし、何れのセンサーチップにおいて
も、被検出物質の検出に寄与する生理活性物質は、蛋白
質の場合が多く、外部環境(温度・pH・緩衝能・イオ
ン強度・補因子等)に大きく影響されて失活し易かっ
た。このため、金表面に効率良く固定することができて
も、環境の影響や固定による立体構造変化により失活し
てしまい、被検物質を捕捉する効率が著しく低下してし
まうのが現状であった。
However, in any of the sensor chips, the physiologically active substance that contributes to the detection of the substance to be detected is often a protein, and greatly affected by the external environment (temperature, pH, buffer capacity, ionic strength, cofactor, etc.). It was easily affected and deactivated. For this reason, even if it can be fixed efficiently to the gold surface, it is deactivated due to environmental influences and changes in the three-dimensional structure due to the fixation, and at present the efficiency of capturing the test substance is significantly reduced. Was.

【0008】また、被検物質を捕捉するための生理活性
物質は、大抵非常に高価な場合が多く、市販で入手でき
る量も少量であるのが実情であった。
[0008] In addition, the physiologically active substance for capturing a test substance is usually very expensive in many cases, and the quantity available on the market is small.

【0009】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、生
体成分液中の被検出物質を高い精度で検出することがで
きるバイオセンサー用センサーチップを提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional drawbacks, and an object thereof is to provide a biosensor capable of detecting a substance to be detected in a biological component liquid with high accuracy. It is to provide a sensor chip for use.

【0010】本発明の他の課題は、繰返し検出すること
ができ、検出コストを低減することができるバイオセン
サー用センサーチップを提供することにある。
[0010] Another object of the present invention is to provide a sensor chip for a biosensor which can repeatedly detect and reduce the detection cost.

【0011】本発明の他の課題は、検出過程における外
部環境に影響されずに高精度に被検出物質を検出するこ
とができるバイオセンサー用センサーチップを提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to provide a sensor chip for a biosensor capable of detecting a substance to be detected with high accuracy without being affected by an external environment in a detection process.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、生体成分中の
目的とする被検出物質をセンサーチップに捕捉して検出
するバイオセンサーにおいて、センサーチップは陽電極
及び陰電極が所定の間隔をおいて相対配置され、該陰電
極上に被検出物質からなるチップ素材が電気的絶縁状態
で配置された反応容器内に有機又は無機化合物の原料ガ
スを導入して所定のガス圧に調整した状態で陽電極及び
陰電極間に印加された電圧により発生するグロー放電に
より原料ガス中の有機又は無機物質をプラズマ化してチ
ップ素材に付着堆積させて製膜した後、チップ素材を溶
解除去して被検出物質に一致する凹部を有したことを特
徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a biosensor for detecting a target substance in a biological component by capturing it on a sensor chip. The sensor chip comprises a positive electrode and a negative electrode arranged at a predetermined interval. In a state in which a raw material gas of an organic or inorganic compound is introduced into a reaction vessel in which a chip material made of a substance to be detected is placed in an electrically insulated state on the negative electrode and adjusted to a predetermined gas pressure. The glow discharge generated by the voltage applied between the positive electrode and the negative electrode converts the organic or inorganic substance in the raw material gas into plasma, attaches and deposits it on the chip material, forms the film, and then dissolves and removes the chip material to be detected. It has a concave portion corresponding to the substance.

【0013】[0013]

【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態を図に従っ
て説明する。 実施形態1 本実施形態は、SPRバイオセンサーに適用したもの
で、図1〜図4において、SPRバイオセンサー1の一
部を構成するガラス基板3の上面には金(Au)または
銀(Ag)等の金属薄膜5が所定の膜厚(5〜50n
m)で成膜されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 The present embodiment is applied to an SPR biosensor. In FIGS. 1 to 4, gold (Au) or silver (Ag) is provided on the upper surface of a glass substrate 3 which constitutes a part of the SPR biosensor 1. Metal thin film 5 of a predetermined thickness (5 to 50 n
m).

【0014】ガラス基板3の下面には光学屈折率がガラ
ス基板3とほぼ等しい値(1.4〜2.0)からなる半
円筒プリズム7がマッチングオイル、シリコンゴムシー
ト等により密着して取り付けられている。そして図示す
る半円筒プリズム7の中心鉛直線左側の外周側には光照
射装置9が、また同右側の外周側には受光装置11が対
称配置されている。
On the lower surface of the glass substrate 3, a semi-cylindrical prism 7 having an optical refractive index substantially equal to that of the glass substrate 3 (1.4 to 2.0) is attached in close contact with a matching oil, a silicon rubber sheet or the like. ing. A light irradiating device 9 is symmetrically disposed on the outer peripheral side on the left side of the center vertical line of the illustrated semi-cylindrical prism 7, and a light receiving device 11 is symmetrically disposed on the outer peripheral side on the right side.

【0015】光照射装置9は所定波長のレーザ光を出力
するレーザ光源13と、レーザ光源13からのレーザ光
を、半円筒プリズム7を透過してガラス基板3と金属薄
膜5の境界において所定の領域幅に収束させる光学レン
ズ15とから構成される。
A light irradiation device 9 outputs a laser light source 13 for outputting a laser light of a predetermined wavelength, and a laser light from the laser light source 13 passes through the semi-cylindrical prism 7 to a predetermined position at a boundary between the glass substrate 3 and the metal thin film 5. And an optical lens 15 that converges to the area width.

【0016】なお、前記境界に対するレーザ光の収束態
様としては光学レンズ15により所定のビーム径に収束
させてもよい。この場合にあっては、半円筒プリズム7
の外周面に対して光照射装置9及び受光装置11を同期
して互いに反対方向へ所定の角度幅で回動させる。
The laser beam may be converged to a predetermined beam diameter by the optical lens 15 with respect to the boundary. In this case, the semi-cylindrical prism 7
The light irradiating device 9 and the light receiving device 11 are rotated in a direction opposite to each other by a predetermined angle width with respect to the outer peripheral surface of the device.

【0017】受光装置11はガラス基板3と金属薄膜5
の境界から反射したレーザ光を平行光に形成する光学レ
ンズ17と、多数の受光素子19aがSPR角の検出分
解能に応じた間隔で配列されたフォトダイオードアレイ
やCCD等の受光部材19とから構成される。これによ
り夫々の受光素子19aは反射角度に応じたレーザ光を
受光して光強度に応じた電気信号を出力する。
The light receiving device 11 includes a glass substrate 3 and a metal thin film 5.
An optical lens 17 for forming laser light reflected from the boundary into parallel light, and a light receiving member 19 such as a photodiode array or a CCD in which a large number of light receiving elements 19a are arranged at intervals according to the SPR angle detection resolution. Is done. Thereby, each light receiving element 19a receives the laser beam according to the reflection angle and outputs an electric signal according to the light intensity.

【0018】金属薄膜5の上面には、後述するセンサー
チップ21が固定される。センサーチップ21の固定方
法としては、センサーチップ21がハイドロカーボンに
より製作される場合にはC−H基による化学的結合が適
している。
A sensor chip 21 described later is fixed on the upper surface of the metal thin film 5. When the sensor chip 21 is made of hydrocarbon, a chemical bond using a C—H group is suitable as a method for fixing the sensor chip 21.

【0019】金属薄膜5の上面にはセルブロック23
が、マッチングオイルまたはシリコンゴムシート等を介
して密着されている。セルブロック23における金属薄
膜5の相対面にはフローセル25が形成され、該フロー
セル25の一方端部に応じたセルブロック23には供給
流路部材27が、またフローセル25の他方端部に応じ
たセルブロック23には排出流路部材29が夫々設けら
れ、フローセル25内にて被検出物質を含んだ生体成分
液22をフローさせる。
The cell block 23 is provided on the upper surface of the metal thin film 5.
Are in close contact with each other via a matching oil or a silicone rubber sheet. A flow cell 25 is formed on a relative surface of the metal thin film 5 in the cell block 23, and a supply flow path member 27 is provided in the cell block 23 corresponding to one end of the flow cell 25, and a flow channel member 27 is provided in accordance with the other end of the flow cell 25. A discharge channel member 29 is provided in each of the cell blocks 23, and the biological component liquid 22 containing the substance to be detected flows in the flow cell 25.

【0020】図4において、センサーチップ製造装置と
してのプラズマ製膜装置31の反応容器33内には陽電
極35及び陰電極37が所定の間隔をおいて相対配置さ
れ、これら陽電極35及び陰電極37には高圧直流電源
装置39が接続される。そして両電極35・37間には
0.5〜3KVの直流電圧が印加される。
In FIG. 4, a positive electrode 35 and a negative electrode 37 are disposed at a predetermined interval in a reaction vessel 33 of a plasma film forming apparatus 31 as a sensor chip manufacturing apparatus. A high-voltage DC power supply 39 is connected to 37. A DC voltage of 0.5 to 3 KV is applied between the electrodes 35 and 37.

【0021】通常は陰電極37をアース接続し、陽電極
35及び陰電極37間に(+)電位の直流電圧を印加す
るが、陽電極35をアース接続すると共に陰電極37を
(−)電位に接続して両者間に(−)電位の直流電圧を
印加してもよい。
Normally, the negative electrode 37 is connected to the ground, and a DC voltage of (+) potential is applied between the positive electrode 35 and the negative electrode 37. However, the positive electrode 35 is connected to the ground and the negative electrode 37 is connected to the (-) potential. And a DC voltage of the (−) potential may be applied between them.

【0022】反応容器33には真空排気装置41が接続
され、反応容器33内を1.3×10 -4Pa以下の高真
空に形成する。そして反応容器33の一部には原料ガス
導入部43が設けられ、原料ガス導入部43を介して反
応容器33内に、例えばオスミウムガス、ハイドロカー
ボンガス等の有機化合物または無機化合物からなる原料
ガスを供給する。そして原料ガスが導入された反応容器
33内のガス圧は真空排気装置41による排気量及び原
料ガスの供給量を調整して約7.98〜13.3Paに
設定される。
A vacuum exhaust device 41 is connected to the reaction vessel 33.
The inside of the reaction vessel 33 is 1.3 × 10 -FourHigh true below Pa
Form in the sky. The raw material gas is contained in a part of the reaction vessel 33.
An introduction section 43 is provided, and the gas is introduced through the source gas introduction section 43.
Osmium gas, hydrocar
Raw material consisting of organic or inorganic compounds such as Bongas
Supply gas. And the reaction vessel into which the raw material gas was introduced
The gas pressure in 33 is based on the amount of exhaust by the vacuum
The feed rate of the feed gas to about 7.98 to 13.3 Pa
Is set.

【0023】原料ガスとしては、上記したガスの他に金
属化合物の金属としては、例えば周期率表のI族〜VIII
族の金属が利用可能で、金属単体または有機もしくは無
機の金属化合物として使用する。
As the raw material gas, in addition to the above-mentioned gases, as the metal of the metal compound, for example, Group I to VIII of the periodic table are used.
Group metals are available and are used as simple metals or organic or inorganic metal compounds.

【0024】反応容器33内に対する原料ガスの供給方
法としては、例えばメタンカーボンガスやエチレンガス
等にあっては、これらのガスが圧縮充填されたガスボン
ベから直接供給する方法、または四酸化オスミウムのよ
うな昇華物質にあっては反応容器33内に投入して昇華
させて供給する方法の何れであってもよい。
As a method of supplying the raw material gas into the reaction vessel 33, for example, in the case of methane carbon gas or ethylene gas, a method of supplying these gases directly from a gas cylinder filled with compression or a method such as osmium tetroxide is used. Any sublimation material may be introduced into the reaction vessel 33 to be sublimated and supplied.

【0025】そして陰電極37の上面にはセンサーチッ
プ21に形成されるチップ素材45が、ガラス板、シリ
コン板、セラミック板等の電気絶縁体47を介して載置
される。電気絶縁体47はその高さが、チップ素材45
を陽電極35及び陰電極37間に発生するグロー放電の
負グロー層(陰電極37上面から1〜5mm)内に位置す
るように設定される。また、チップ素材45は被検出物
質としての、例えば蛋白質、DNA等の生体物質を凍結
乾燥或いは熱乾燥して所定の形状を保っている。
A chip material 45 formed on the sensor chip 21 is placed on the upper surface of the negative electrode 37 via an electric insulator 47 such as a glass plate, a silicon plate, or a ceramic plate. The electrical insulator 47 has a height of the chip material 45.
Is set in the negative glow layer (1 to 5 mm from the upper surface of the negative electrode 37) of the glow discharge generated between the positive electrode 35 and the negative electrode 37. The chip material 45 maintains a predetermined shape by freeze-drying or heat-drying a biological substance such as a protein or DNA as a substance to be detected.

【0026】上記チップ素材45は以下のようにしてセ
ンサーチップ21に製造される。先ず、陰電極37上に
電気絶縁体47を介してチップ素材45をセットして負
グロー層内に位置させた状態で真空排気装置41を駆動
して反応容器33内を、例えば1.3×10-4Pa以下
の高真空にし、反応容器33内から不純物を除去する。
The chip material 45 is manufactured on the sensor chip 21 as follows. First, the chip material 45 is set on the negative electrode 37 via the electric insulator 47, and the vacuum exhaust device 41 is driven in a state where the chip material 45 is located in the negative glow layer, so that the inside of the reaction vessel 33 is, for example, 1.3 ×. A high vacuum of 10 −4 Pa or less is applied to remove impurities from inside the reaction vessel 33.

【0027】次に、原料ガス導入部43から原料ガスを
導入して充満させる。このとき、真空排気装置41の排
気量を弱めた状態で原料ガスを導入することにより反応
容器33内における原料ガス圧が約1.33〜13.3
Paになるように調整する。
Next, a source gas is introduced from the source gas introduction unit 43 and filled. At this time, the source gas pressure in the reaction vessel 33 is about 1.33 to 13.3 by introducing the source gas in a state where the exhaust amount of the vacuum exhaust device 41 is reduced.
Adjust to Pa.

【0028】この状態で、陽電極35及び陰電極37間
に直流電圧を印加して両者間にグロー放電を発生させる
と、図5に示すように陽電極35及び陰電極37間にお
ける原料ガス中のオスミウム原子またはカーボン原子を
(+)イオン化してプラズマ化させる。これにより
(+)イオン化したオスミウム原子またはカーボン原子
が(−)電位の陰電極37側へ引き寄せられてチップ素
材45の表面に付着して堆積し、オスミウム薄膜または
カーボン薄膜に形成される。
In this state, when a DC voltage is applied between the positive electrode 35 and the negative electrode 37 to generate a glow discharge between them, the raw material gas between the positive electrode 35 and the negative electrode 37 as shown in FIG. Osmium atoms or carbon atoms are ionized (+) to form plasma. As a result, the (+) ionized osmium atoms or carbon atoms are attracted to the negative electrode 37 having the (-) potential, adhere to and deposit on the surface of the chip material 45, and are formed on the osmium thin film or the carbon thin film.

【0029】このとき、チップ素材45が負グロー層内
に位置しているため、オスミウム原子またはカーボン原
子はチップ素材45の周囲、特にアンダーカットになっ
た面に対しても有効に回り込んで付着堆積し、表面全体
に均一な厚さ(約10〜500Å)の薄膜を形成する。
At this time, since the chip material 45 is located in the negative glow layer, osmium atoms or carbon atoms effectively wrap around and adhere to the periphery of the chip material 45, particularly, the undercut surface. Deposits to form a thin film of uniform thickness (about 10-500 °) over the entire surface.

【0030】チップ素材45の表面に形成される薄膜の
膜厚は、導入される原料ガス濃度(原料ガス圧)、陽電
極35及び陰電極37間の印加電圧、印加電流及び時間
等のパラメータにより決定されるが、通常は膜厚が1〜
50nmになるようにこれらのパラメータを適宜設定す
る。
The thickness of the thin film formed on the surface of the chip material 45 depends on parameters such as the concentration of the source gas to be introduced (source gas pressure), the applied voltage between the positive electrode 35 and the negative electrode 37, the applied current, and the time. It is usually determined that the film thickness is 1 to
These parameters are appropriately set so as to be 50 nm.

【0031】次に、表面にオスミウム薄膜またはカーボ
ン薄膜が製造されたチップ素材45を溶解液中に浸漬し
て溶解除去し、チップ素材45、即ち被検出物質の生体
物質と一致する形状の凹部21aを有したオスミウム薄
膜またはカーボン薄膜からなるセンサーチップ21に形
成する。
Next, the chip material 45 having the osmium thin film or the carbon thin film formed on the surface is immersed in a dissolving solution to be dissolved and removed, and the chip material 45, that is, the concave portion 21a having a shape coinciding with the biological substance to be detected. Is formed on the sensor chip 21 made of an osmium thin film or a carbon thin film having

【0032】次に、SPRバイオセンサー1による被検
出物質の検出作用を説明する。先ず、供給流路部材27
から緩衝液を供給してフローセル25内を緩衝液で満た
す。この状態にて光照射装置9からレーザ光を、フロー
セル25の領域全体に照射し、ガラス基板3と金属薄膜
5の境界からの反射レーザ光を受光装置11に受光させ
る。
Next, the detection operation of the substance to be detected by the SPR biosensor 1 will be described. First, the supply channel member 27
To supply the buffer solution to fill the inside of the flow cell 25 with the buffer solution. In this state, a laser beam is irradiated from the light irradiation device 9 to the entire area of the flow cell 25, and the light receiving device 11 receives reflected laser light from the boundary between the glass substrate 3 and the metal thin film 5.

【0033】そしてフローセル25内に緩衝液をフロー
させた状態で測定したレーザ光入射角度毎の反射光強度
が最も減衰するSPR角を、基準SPR角として記憶部
材(図示せず)に記憶させる。
Then, the SPR angle at which the intensity of the reflected light at each incident angle of the laser beam measured in a state where the buffer solution is caused to flow in the flow cell 25 is attenuated is stored in a storage member (not shown) as a reference SPR angle.

【0034】次に、図6に示すように供給流路部材27
から緩衝液に代えて被検出物質を含んだ生体成分液を供
給流路部材27から供給してフローセル25内をフロー
させる。これにより生体成分液中に含まれた生体物質の
内、検出しようとする被検出物質(説明の便宜上、被検
出物質を記号△で示す)はセンサーチップ21の上面を
通過する際に凹部21a内に嵌まり込んで固定されると
共にそれ以外の非検出物質(説明の便宜上、非検出物質
を記号○及び□で示す)は凹部21aに嵌まり込まずに
そのままフローして排出流路部材29から回収される。
Next, as shown in FIG.
Then, instead of the buffer solution, a biological component liquid containing the substance to be detected is supplied from the supply channel member 27 to flow through the flow cell 25. As a result, of the biological substances contained in the biological component liquid, the substance to be detected (the substance to be detected is indicated by the symbol △ for the sake of convenience of description) passes through the upper surface of the sensor chip 21 in the recess 21 a. And the other non-detection substances (for the sake of explanation, non-detection substances are indicated by symbols ○ and □) flow directly without being fitted into the concave portions 21 a and flow out of the discharge flow path member 29. Collected.

【0035】このとき、凹部21aに被検出物質が嵌ま
り込んで固定されると、固定された被検出物質により金
属膜表面近傍の誘電率が変化することによりSPR角が
変動する。このSPR角の変動に基づいて生体成分液中
における所望の被検出物質を検出する。他の検出例とし
ては、単位時間当りにおけるSPR角の変化量に基づい
て生体成分液中における被検出物質の濃度を測定するこ
とができる。
At this time, if the substance to be detected fits into the recess 21a and is fixed, the SPR angle fluctuates due to a change in the dielectric constant near the metal film surface due to the fixed substance to be detected. A desired substance to be detected in the biological component liquid is detected based on the change in the SPR angle. As another detection example, the concentration of the target substance in the biological component liquid can be measured based on the amount of change in the SPR angle per unit time.

【0036】実施形態2 本実施形態のバイオセンサーは水晶振動子センサー71
のセンサーチップ73を使用したことを特徴とする。
Embodiment 2 The biosensor of this embodiment is a quartz oscillator sensor 71.
Is characterized in that the sensor chip 73 is used.

【0037】図7及び図8において、水晶振動子センサ
ー71の水晶振動子75は固有振動数f0で振動する特
性を有している。また、水晶振動子75の各面には第1
及び第2電極板77・79が夫々成膜されている。そし
て水晶振動子75は絶縁基板81上にマッチングオイ
ル、シリコンラバーシート等を介して密着固定されてい
る。
7 and 8, the quartz oscillator 75 of the quartz oscillator sensor 71 has a characteristic of vibrating at the natural frequency f0. In addition, each surface of the crystal unit 75 has a first
And second electrode plates 77 and 79 are formed respectively. The crystal unit 75 is fixed on the insulating substrate 81 through a matching oil, a silicon rubber sheet, or the like.

【0038】また、水晶振動子75が固定された絶縁基
板81上にはセルブロック83が、同様にマッチングオ
イル、シリコンラバーシート等を介して密着固定されて
いる。セルブロック83は少なくとも水晶振動子75を
収容する容量のフローセル85が形成され、該フローセ
ル85の一方端部側のセルブロック83には生体成分液
の供給流路部材87が、またフローセル85の他方端部
側のセルブロック83にはフローセル85からオーバー
フローした生体成分液を回収する排出流路部材89が夫
々設けられている。
On the insulating substrate 81 to which the crystal unit 75 is fixed, a cell block 83 is similarly tightly fixed via a matching oil, a silicon rubber sheet or the like. The cell block 83 is formed with a flow cell 85 having at least a capacity for accommodating the crystal resonator 75, and a supply block member 87 for supplying a biological component liquid is provided in the cell block 83 on one end side of the flow cell 85, and the other of the flow cell 85. The end-side cell block 83 is provided with a discharge channel member 89 for collecting a biological component liquid overflowing from the flow cell 85.

【0039】そしてフローセル85内に位置する水晶振
動子75の第2電極板79上にはセンサーチップ73が
固定される。センサーチップ73は実施形態1のセンサ
ーチップ21と同様にプラズマ製膜原理により製造され
るものであり、その詳細な説明を省略する。
The sensor chip 73 is fixed on the second electrode plate 79 of the crystal unit 75 located in the flow cell 85. The sensor chip 73 is manufactured by the plasma film forming principle similarly to the sensor chip 21 of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

【0040】次に、水晶振動子センサー71による被検
出物質の検出作用を説明する。水晶振動子75自体の固
有振動数f0は予め決定されているが、フローセル85
内に生体成分液をフローした際の振動数は生体成分液の
質量により固有振動数f0と異なる。このため、検出に
先立って供給流路部材87からフローセル85内に緩衝
液を供給し、フローセル85内に緩衝液が満たされた状
態の振動数f1を測定する。
Next, the operation of detecting the substance to be detected by the crystal oscillator sensor 71 will be described. Although the natural frequency f0 of the crystal unit 75 itself is determined in advance, the flow cell 85
The frequency at which the biological component liquid flows into the inside differs from the natural frequency f0 due to the mass of the biological component liquid. Therefore, the buffer is supplied from the supply flow path member 87 into the flow cell 85 prior to the detection, and the frequency f1 in a state where the buffer is filled in the flow cell 85 is measured.

【0041】次に、フローセル85内から緩衝液を排出
した後、被検出物質を含んだ生体成分液を供給流路部材
87から供給すると共にフローセル85からオーバーフ
ローした生体成分液を排出流路部材89を介して排出す
ることによりフローセル85内にてフローさせる。
Next, after the buffer solution is discharged from the flow cell 85, the biological component liquid containing the substance to be detected is supplied from the supply flow path member 87, and the biological component liquid overflowing from the flow cell 85 is discharged from the flow cell member 89. And flow through the flow cell 85.

【0042】フローセル85内にて生体成分液がフロー
する際に、センサーチップ73の凹部73a内に生体成
分液中の目的とする被検出物質が嵌まり込んで固定さ
れ、第2電極板79に固定されたセンサーチップ73の
質量が増大し、水晶振動子75の振動数がf1からf2へ
変移する。水晶振動子75の周波数変位Δf=f2−f1
に基づいて生体成分中の被検出物質を検出する。他の測
定態様としては、単位時間当りの周波数変動に基づいて
生体成分液中における被検出物質の濃度を測定する。
When the biological component solution flows in the flow cell 85, the target substance to be detected in the biological component solution is fitted and fixed in the concave portion 73 a of the sensor chip 73, and is fixed to the second electrode plate 79. The mass of the fixed sensor chip 73 increases, and the frequency of the crystal unit 75 changes from f1 to f2. Frequency displacement Δf of crystal resonator 75 = f2-f1
The substance to be detected in the biological component is detected based on As another measurement mode, the concentration of the substance to be detected in the biological component liquid is measured based on the frequency fluctuation per unit time.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明は、生体成分液中の被検出物質を
高い精度で検出することができる。また、繰返し検出す
ることができ、検出コストを低減することができる。更
に、検出過程における外部環境に影響されずに高精度に
被検出物質を検出することができる。
According to the present invention, a substance to be detected in a biological component liquid can be detected with high accuracy. In addition, the detection can be performed repeatedly, and the detection cost can be reduced. Further, the target substance can be detected with high accuracy without being affected by the external environment in the detection process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】SPRバイオセンサーの概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an SPR biosensor.

【図2】図1の箇所Aを拡大して示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a portion A of FIG. 1 in an enlarged manner.

【図3】センサーチップの拡大部分斜視図である。FIG. 3 is an enlarged partial perspective view of a sensor chip.

【図4】センサーチップの製造装置を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory view showing an apparatus for manufacturing a sensor chip.

【図5】成膜状態を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a film formation state.

【図6】検出状態を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a detection state.

【図7】水晶振動子センサーの説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a crystal oscillator sensor.

【図8】図7の箇所Bを拡大して示す説明図である。8 is an explanatory diagram showing a portion B of FIG. 7 in an enlarged manner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−SPRバイオセンサー、21−センサーチップ、2
1a−凹部、33−反応容器、35−陽電極、37−陰
電極、45−チップ素材
1-SPR biosensor, 21-sensor chip, 2
1a-recess, 33-reaction vessel, 35-positive electrode, 37-negative electrode, 45-tip material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 高遠 名古屋市熱田区三本松町20番9号 日本レ ーザ電子株式会社内 Fターム(参考) 2G057 AA02 AB04 AB07 AC01 BA05 DB05 DC07 2G059 AA05 BB12 CC16 DD12 DD13 EE02 FF06 GG01 JJ11 JJ12 KK04  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Takato Sato 20-9, Sanbonmatsucho, Atsuta-ku, Nagoya F-term in Japan Laser Electronics Co., Ltd. (reference) 2G057 AA02 AB04 AB07 AC01 BA05 DB05 DC07 2G059 AA05 BB12 CC16 DD12 DD13 EE02 FF06 GG01 JJ11 JJ12 KK04

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】生体成分中の目的とする被検出物質をセン
サーチップに捕捉して検出するバイオセンサーにおい
て、センサーチップは陽電極及び陰電極が所定の間隔を
おいて相対配置され、該陰電極上に被検出物質からなる
チップ素材が電気的絶縁状態で配置された反応容器内に
有機又は無機化合物の原料ガスを導入して所定のガス圧
に調整した状態で陽電極及び陰電極間に印加された電圧
により発生するグロー放電により原料ガス中の有機又は
無機物質をプラズマ化してチップ素材に付着堆積させて
製膜した後、チップ素材を溶解除去して被検出物質に一
致する凹部を有してなるバイオセンサー用センサーチッ
プ。
1. A biosensor for detecting a target substance to be detected in a biological component by capturing the target substance on a sensor chip, wherein the sensor chip has a positive electrode and a negative electrode which are disposed relative to each other at a predetermined interval. A raw material gas of an organic or inorganic compound is introduced into a reaction vessel in which a chip material composed of a substance to be detected is placed in an electrically insulated state, and is applied between a positive electrode and a negative electrode while being adjusted to a predetermined gas pressure. After the organic or inorganic substance in the raw material gas is turned into plasma by the glow discharge generated by the applied voltage and adhered and deposited on the chip material to form a film, the chip material is dissolved and removed to have a concave portion corresponding to the substance to be detected. Sensor chip for biosensor.
【請求項2】請求項1において、バイオセンサーはセン
サーチップが固定される金属薄膜が製膜された基板と、
金属薄膜と反対側の基板に密着されるプリズムと、基板
と金属薄膜の境界に光を照射する光照射装置と、前記境
界からの反射光を受光して光強度に応じた電気信号を出
力する受光装置と、センサーチップに応じた大きさのフ
ローセルを有して基板に密着され、フローセル内に被検
出物質を含んだ試料液を供給して流通させるセルブロッ
クとからなり、フローセル内を流通する試料液中の被検
出物質がセンサーチップの凹部に捕捉されることによる
誘電率変化に基づく表面プラズモン共鳴角により被検出
物質を検出可能にしたバイオセンサー用センサーチッ
プ。
2. The biosensor according to claim 1, wherein the biosensor comprises a substrate on which a metal thin film to which a sensor chip is fixed is formed;
A prism adhered to the substrate on the opposite side of the metal thin film, a light irradiation device for irradiating light to a boundary between the substrate and the metal thin film, and receiving reflected light from the boundary and outputting an electric signal according to light intensity It comprises a light receiving device and a cell block having a flow cell of a size corresponding to the sensor chip, being closely attached to the substrate, supplying and flowing a sample liquid containing a substance to be detected in the flow cell, and flowing through the flow cell. A sensor chip for a biosensor, wherein a substance to be detected can be detected by a surface plasmon resonance angle based on a change in dielectric constant caused by a substance to be detected in a sample liquid being captured by a concave portion of the sensor chip.
【請求項3】請求項1において、バイオセンサーは固有
振動数で発振する水晶振動子と、該水晶振動子の一方側
面に密着される第1電極板と、該水晶振動子の他方側面
に密着され、センサーチップが固定される第2電極板と
からなり、センサーチップに対する試料液のフローに伴
って被検出物質がセンサーチップの凹部に捕捉された際
の質量変化による周波数変位に基づいて被検出物質を検
出可能にしたバイオセンサー用センサーチップ。
3. The crystal sensor according to claim 1, wherein the biosensor oscillates at a natural frequency, a first electrode plate closely attached to one side surface of the crystal oscillator, and a first electrode plate adhered to the other side surface of the crystal oscillator. And a second electrode plate to which the sensor chip is fixed. The detection target is detected based on a frequency displacement due to a mass change when the substance to be detected is captured in the concave portion of the sensor chip with the flow of the sample liquid to the sensor chip. A sensor chip for biosensors that can detect substances.
【請求項4】請求項1において、原料ガスは四酸化オス
ミウムの昇華ガスとしたバイオセンサー用センサーチッ
プ。
4. A sensor chip for a biosensor according to claim 1, wherein the raw material gas is a sublimation gas of osmium tetroxide.
【請求項5】請求項1において、原料ガスはメタン・エ
チレン混合ガスとしたバイオセンサー用センサーチッ
プ。
5. A sensor chip for a biosensor according to claim 1, wherein the raw material gas is a mixed gas of methane and ethylene.
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