JP2003042945A - Surface plasmon resonance sensor system - Google Patents

Surface plasmon resonance sensor system

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JP2003042945A
JP2003042945A JP2001232157A JP2001232157A JP2003042945A JP 2003042945 A JP2003042945 A JP 2003042945A JP 2001232157 A JP2001232157 A JP 2001232157A JP 2001232157 A JP2001232157 A JP 2001232157A JP 2003042945 A JP2003042945 A JP 2003042945A
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Japan
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plasmon resonance
optical system
thin film
light
surface plasmon
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JP2001232157A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Nakayama
博之 中山
Takayuki Goto
崇之 後藤
Satoshi Tawara
諭 田原
Hiromasa Inuzuka
博誠 犬塚
Atsushi Uchiumi
淳 内海
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To continuously measure and process a large number of samples, to simplify constitution, to facilitate relative movement, to measure with proper precision, and to reduce cost. SOLUTION: This surface plasmon resonance sensor system is provided with a first optical system mounted with plural samples for measuring biochemical reaction on one face; and it is formed with a thin film for causing surface plasmon resonance on the other face constituting reflecting face, a light source for emitting a laser beam for generating plasmon resonance on the reflecting face in the thin film, a second optical system for converting the emitted laser beam, emitted from the light source into a parallel beam, and a photodetecting means for detecting an intensity distribution of reflected light reflected on the light reflecting face. In the first optical system, biochemical reactions in the plural sample are detected at the same time, by conducting irradiation using the laser beam converted into the parallel beam by the second optical system, as a parallel beam for irradiating a sample-mounted area mounted with plural samples in the thin film.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、生化学計測の対象
となる液体試料の微少質量変化を検出するするために、
表面プラズモン共鳴現象を利用した表面プラズモン共鳴
センサ装置に関し、特に、多数の試料を同時に計測処理
することのできる表面プラズモン共鳴センサ装置に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to detecting a minute mass change of a liquid sample which is a target of biochemical measurement.
The present invention relates to a surface plasmon resonance sensor device using the surface plasmon resonance phenomenon, and more particularly to a surface plasmon resonance sensor device capable of simultaneously measuring and processing a large number of samples.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、生化学的反応の進行に伴う物
質の物理化学的な変化量を検出する方法として、表面プ
ラズモン共鳴現象を用いた表面プラズモン共鳴センサ装
置が知られている。これは、例えば、図4に示すよう
に、回折格子を備えた平行ガラス基板(またはガラスプ
リズム)1の表面に金や銀等の金属薄膜2を真空蒸着等
の成膜技術を用いて形成し、ガラス基板1の側から金属
薄膜2との界面に向かって全反射条件を満足する角度で
レーザ光3を照射すると、特定の入射角θの時に、金属
薄膜2に表面プラズモン共鳴が励起されるというもので
ある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a surface plasmon resonance sensor device using a surface plasmon resonance phenomenon has been known as a method for detecting the amount of physicochemical change of a substance with the progress of biochemical reaction. For example, as shown in FIG. 4, a metal thin film 2 of gold or silver is formed on the surface of a parallel glass substrate (or glass prism) 1 having a diffraction grating by using a film forming technique such as vacuum deposition. When the laser light 3 is irradiated from the glass substrate 1 side toward the interface with the metal thin film 2 at an angle satisfying the total reflection condition, surface plasmon resonance is excited in the metal thin film 2 at a specific incident angle θ. That is.

【0003】表面プラズモン共鳴が励起されると、金属
薄膜2上のプラズモン波に光エネルギが吸収されるた
め、ガラス基板1と金属薄膜2との界面で全反射する反
射光5の強度が鋭く低下する。図5に、入射角θと反射
光5の強度との関係を示す。ここで、表面プラズモン共
鳴が生じる入射角θは、金属薄膜2と接触している測定
部4の試料溶液など媒質の密度(すなわち、金属薄膜表
面の質量)に依存するという関係がある。
When surface plasmon resonance is excited, optical energy is absorbed by plasmon waves on the metal thin film 2, so that the intensity of the reflected light 5 totally reflected at the interface between the glass substrate 1 and the metal thin film 2 sharply decreases. To do. FIG. 5 shows the relationship between the incident angle θ and the intensity of the reflected light 5. Here, there is a relation that the incident angle θ at which the surface plasmon resonance occurs depends on the density of the medium such as the sample solution of the measurement unit 4 in contact with the metal thin film 2 (that is, the mass of the metal thin film surface).

【0004】従って、この光学系から反射され反射光5
が特異的に低下する反射角を求めることにより、表面プ
ラズモン共鳴現象の有無、並びに、表面プラズモン共鳴
現象が生じている時の入射角θを求めることができ、結
果として媒質の密度、すなわち、金属薄膜表面の質量の
変化を求めることが可能となる。
Therefore, the reflected light 5 reflected from this optical system
By specifically determining the reflection angle at which the surface plasmon resonance phenomenon occurs, and the incident angle θ when the surface plasmon resonance phenomenon occurs, the density of the medium, that is, the metal It is possible to obtain the change in mass on the surface of the thin film.

【0005】このように、金属薄膜表面の質量の微少変
化は、金属薄膜の表面プラズモン共鳴吸収による大きな
光量変化として鋭敏に検知することができるようにな
る。従って、この表面プラズモン共鳴現象を応用した計
測法では、非常に微少な量を対象として計測が可能とな
り、通常、1ピコグラムの質量変化をも検出できる。そ
れゆえ、一般的な計測方法では計測できない微少量を扱
う生化学計測にも応用されている。例えば、図5に示す
2つの特性のように、測定部4(図4参照)におけるD
NA結合の有無が、反射光5の強度が低下する入射角θ
の違いとなって現れるので、DNAの結合による質量の
微少変化を検知することができる。
As described above, a minute change in the mass of the surface of the metal thin film can be sensitively detected as a large change in the amount of light due to surface plasmon resonance absorption of the metal thin film. Therefore, according to the measurement method to which the surface plasmon resonance phenomenon is applied, it is possible to measure an extremely small amount, and a mass change of 1 picogram can usually be detected. Therefore, it is also applied to biochemical measurement that handles minute amounts that cannot be measured by general measurement methods. For example, as in the two characteristics shown in FIG. 5, D in the measurement unit 4 (see FIG. 4) is
Incident angle θ at which the intensity of the reflected light 5 decreases with or without NA coupling
Therefore, it is possible to detect a minute change in mass due to the binding of DNA.

【0006】一般に、上述した表面プラズモン共鳴セン
サ装置は、一つの検出部位で行われる生化学反応を対象
として、個々に計測を行なうものであり、計測の作業効
率が悪いため、多数の試料を計測するための装置が開発
されている。例えば、特開2000−65730号公報
に記載されているように、多種類の試料成分の表面プラ
ズモン共鳴角を効率的に検出する装置が開発されてい
る。図6を用いて簡単に説明すると、この従来の装置
は、試料溶液が吸着される金属薄膜(図示せず)が成膜
されたガラス基板6を設けたセンサーチップ7に密着す
るプリズム8に対して光照射装置9からの光を所要の角
度で入射し、受光装置10によりガラス基板6の金属薄
膜境界面からの反射光を受光してその強度が最小になる
共鳴角により試料溶液の成分を検出する。下面が開口し
た多数のセル11aが所要の間隔で配列されたセルプレ
ート11の下面にガラス基板6を、各セル11aの開口
を閉鎖するように取り付けてセンサーチップ7を構成す
る。プリズム8を複数のセル11aに応じた大きさに形
成し、プリズム8に対して複数のセル11aに応じたガ
ラス基板6を選択的に密着させた状態で選択された各セ
ル11aにおけるガラス基板6の金属薄膜境界面に夫々
の光を所要の角度幅で照射する。各セル11aに対応す
るガラス基板6の金属薄膜境界面からの各反射光の強度
に基づいて選択された各セル11a内に分注された試料
溶液の共鳴角を同時に検出可能にしている。
Generally, the above-mentioned surface plasmon resonance sensor device individually measures a biochemical reaction carried out at one detection site, and since the measurement work efficiency is low, a large number of samples are measured. Devices have been developed to do so. For example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-65730, an apparatus has been developed that efficiently detects the surface plasmon resonance angle of many kinds of sample components. This will be briefly described with reference to FIG. 6. In this conventional device, a prism 8 is attached to a sensor chip 7 provided with a glass substrate 6 on which a metal thin film (not shown) for adsorbing a sample solution is provided. The light from the light irradiation device 9 is incident at a required angle, the light receiving device 10 receives the reflected light from the boundary surface of the metal thin film on the glass substrate 6, and the components of the sample solution are detected by the resonance angle at which the intensity is minimized. To detect. The glass substrate 6 is attached to the lower surface of the cell plate 11 in which a large number of cells 11a having open lower surfaces are arranged at a required interval so as to close the openings of the cells 11a to form the sensor chip 7. The glass substrate 6 in each cell 11a selected in a state where the prism 8 is formed in a size corresponding to the plurality of cells 11a and the glass substrate 6 corresponding to the plurality of cells 11a is selectively adhered to the prism 8 The respective metal thin film boundary surfaces are irradiated with respective lights in a required angular width. The resonance angle of the sample solution dispensed in each cell 11a selected based on the intensity of each reflected light from the metal thin film boundary surface of the glass substrate 6 corresponding to each cell 11a can be simultaneously detected.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の装置は上述のよ
うに構成されていたため、以下のような課題があった。
即ち、マトリクス状に配列された任意のセル11aにお
ける共鳴角の検出精度を一定に保つには、接触しながら
相対的に移動するセンサーチップ7を構成するガラス基
板6の下面とプリズム8の上面との間を、光学的に密な
結合状態に維持したまま、両者を機械的に移動させなけ
ればならない。光学的な結合を維持するためには、ガラ
ス基板6とプリズム8との間に、屈折率がプリズム8及
びガラス基板6とほぼ等しいマッチングオイル或いはシ
リコンゴムシートを介在させ、気泡の混入がない状態で
密着させる必要があり、そのため、相対移動が非常に困
難で構成が複雑になるという課題があった。
Since the conventional device is constructed as described above, it has the following problems.
That is, in order to keep the detection accuracy of the resonance angle in the arbitrary cells 11a arranged in a matrix constant, the lower surface of the glass substrate 6 and the upper surface of the prism 8 that compose the sensor chip 7 that relatively moves while making contact with each other. The two must be mechanically moved while maintaining an optically tight coupling between them. In order to maintain the optical coupling, a matching oil or a silicone rubber sheet having a refractive index substantially equal to that of the prism 8 and the glass substrate 6 is interposed between the glass substrate 6 and the prism 8 so that bubbles are not mixed. Therefore, there is a problem in that relative movement is extremely difficult and the configuration is complicated.

【0008】また、ガラス基板6をプリズム8に対し
て、接触させながら移動させるため、多数試料の総合的
な分析速度も遅く、測定精度も劣るという欠点があっ
た。さらに、試料毎にセル11aが必要であり、且つこ
のセル11aは各々分離独立しているので、センサーチ
ップ7が大型化し、多数試料を取扱うことが現実的では
ないという不具合があった。
Further, since the glass substrate 6 is moved in contact with the prism 8, the total analysis speed of a large number of samples is slow and the measurement accuracy is poor. Further, since the cell 11a is required for each sample and the cells 11a are separated and independent, the sensor chip 7 becomes large, and it is not practical to handle a large number of samples.

【0009】従って、本発明は、上述した従来の技術の
問題を解決するためになされたもので、多数の試料を同
時に計測処理することのできると共に、構成が単純で、
測定精度が良く、安価である表面プラズモン共鳴センサ
装置を提供することを主な目的とするものである。
Therefore, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is capable of simultaneously measuring and processing a large number of samples and having a simple structure.
The main object of the present invention is to provide a surface plasmon resonance sensor device which has good measurement accuracy and is inexpensive.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の表面プラズモン
共鳴センサ装置は、一方の面に生化学反応測定用の試料
を複数搭載し、反射面を構成する他方の面で表面プラズ
モン共鳴を生じさせる薄膜を形成した第1光学系と、前
記薄膜の反射面でプラズモン共鳴を生じさせるためのレ
ーザ光を出射する光源と、前記光源から出射されたレー
ザ光を平行光に変換する第2光学系と、前記光反射面で
反射された反射光の強度分布を検出する光検出手段とを
備え、前記第1光学系は、前記第2光学系で平行光に変
換されたレーザ光を前記薄膜の前記複数の試料が搭載さ
れた試料搭載領域を照射する平行光にして照射すること
により、複数の試料における生化学反応を同時に検出で
きる構成であり、また、前記第1光学系は、断面半円状
の半円筒形の領域であって平面部が前記薄膜の反射面と
当接する第1領域と、前記第1領域を除いた板状領域か
らなる第2領域とを有する基板であり、第1領域は、前
記第2領域よりも屈折率が大きくなるようにイオン交換
されている構成であり、さらに、前記第2光学系は、同
時検出する試料の数に合わせた複数のシリンドリカルレ
ンズの集合体からなる構成である。
In the surface plasmon resonance sensor device of the present invention, a plurality of samples for biochemical reaction measurement are mounted on one surface, and surface plasmon resonance is generated on the other surface constituting the reflection surface. A first optical system having a thin film formed thereon, a light source that emits laser light for causing plasmon resonance on the reflection surface of the thin film, and a second optical system that converts the laser light emitted from the light source into parallel light. A light detecting means for detecting an intensity distribution of reflected light reflected by the light reflecting surface, wherein the first optical system converts the laser light converted into parallel light by the second optical system into the thin film of the thin film. By irradiating parallel light for irradiating the sample mounting area on which a plurality of samples are mounted, the biochemical reactions in the plurality of samples can be simultaneously detected, and the first optical system has a semicircular cross section. Semi-cylindrical region of A substrate having a first region in which a flat portion is in contact with the reflective surface of the thin film and a second region including a plate-shaped region excluding the first region, the first region being more than the second region. Is also configured to be ion-exchanged so that the refractive index is increased, and the second optical system is configured to include an assembly of a plurality of cylindrical lenses according to the number of samples to be simultaneously detected.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による表
面プラズモン共鳴センサ装置の好適な実施の形態につい
て詳細に説明する。なお、従来装置と同一または同等部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of a surface plasmon resonance sensor device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The same or equivalent parts as those of the conventional device are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0012】図1は、本発明の実施の形態1に係る表面
プラズモン共鳴センサ装置の構成を概略的に示す図であ
る。図1に示すように、本発明の表面プラズモン共鳴セ
ンサ装置では、第1光学系である断面半円状の半円筒形
の第1シリンドリカルレンズ15の平面15Aに金属薄
膜2を蒸着等により形成し、この金属薄膜2の表面に複
数の生化学反応測定用の試料14A〜14Dを前記第1
シリンドリカルレンズ15の長手方向に沿って直線状に
配置してある。なお、図1では金属薄膜2の表面側を示
しているが、第1シリンドリカルレンズ15の平面15
Aと当接する裏面側は光照射装置9から出射されるレー
ザ光の反射面として機能する。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the structure of a surface plasmon resonance sensor device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the surface plasmon resonance sensor device of the present invention, the metal thin film 2 is formed on the flat surface 15A of the first cylindrical lens 15 having a semicircular cross section, which is the first optical system, by vapor deposition or the like. , A plurality of samples for biochemical reaction measurement 14A to 14D are provided on the surface of the metal thin film 2.
They are arranged linearly along the longitudinal direction of the cylindrical lens 15. 1 shows the surface side of the metal thin film 2, the flat surface 15 of the first cylindrical lens 15 is shown.
The back surface side that contacts A functions as a reflection surface for the laser light emitted from the light irradiation device 9.

【0013】また、前記第1シリンドリカルレンズと光
源である光照射装置9との間には、断面弧状の第2光学
系である第2シリンドリカルレンズ16が配設されてお
り、光照射装置9から出射されたレーザ光9Aは前記第
2シリンドリカルレンズ16で平行光9Bに変換され
る。
Further, a second cylindrical lens 16 which is a second optical system having an arcuate cross section is disposed between the first cylindrical lens and the light irradiating device 9 which is a light source. The emitted laser light 9A is converted into parallel light 9B by the second cylindrical lens 16.

【0014】ここで、前記平行光9Bは、第1シリンド
リカルレンズ15内に入射して前記金属薄膜2の反射面
(図1中において第1シリンドリカルレンズ15に当接
する金属薄膜2の面)において、前記複数の試料14A
〜14Dが搭載されている金属薄膜2の試料搭載領域を
照射する照射範囲を有する平行光である。
Here, the parallel light 9B is incident on the first cylindrical lens 15 and is reflected on the reflection surface of the metal thin film 2 (the surface of the metal thin film 2 contacting the first cylindrical lens 15 in FIG. 1). The plurality of samples 14A
14D is a parallel light having an irradiation range for irradiating the sample mounting area of the metal thin film 2 on which 14D are mounted.

【0015】前記平行光9Bは、前記金属薄膜2の反射
面で反射されて反射光9Cとなり、光検出手段である2
次元アレイセンサ17で受光されて光強度分布が測定さ
れる。この2次元アレイセンサ17は、複数の試料14
A〜14Dによる反射光9Cを同時に測定できる受光素
子であり、図1に示すように試料が4つ(試料14A〜
14D)ある場合は、4つの試料14A〜14Dの分析
を同時に行うことができるものである。この分析結果は
各試料毎に別々に表示されるように構成されており、ど
の試料において質量の微小変化が生じたかを効率よく検
出することができる。
The parallel light 9B is reflected by the reflecting surface of the metal thin film 2 and becomes reflected light 9C, which is a light detecting means 2
The three-dimensional array sensor 17 receives the light and measures the light intensity distribution. The two-dimensional array sensor 17 includes a plurality of samples 14
This is a light-receiving element capable of simultaneously measuring the reflected light 9C from A to 14D, and four samples (samples 14A to 14D) as shown in FIG.
14D) In some cases, four samples 14A-14D can be analyzed simultaneously. The analysis result is configured to be displayed separately for each sample, and it is possible to efficiently detect in which sample a minute change in mass has occurred.

【0016】本発明の実施の形態1に係る表面プラズモ
ン共鳴センサ装置は、上述のように構成されているの
で、生化学反応測定用の複数の試料14A〜14Dを同
時に効率よく測定することができる。また、このように
第1シリンドリカルレンズ15の平面15Aに金属薄膜
2を直接形成し、その上に生化学反応測定用の試料14
A〜14Dを直接搭載しているので、各試料間の間隔
は、約1cm程度から最小で1μm程度にまで狭めるこ
とができ、検出作業の効率を大幅に向上させることがで
きる。
Since the surface plasmon resonance sensor device according to the first embodiment of the present invention is configured as described above, it is possible to simultaneously and efficiently measure a plurality of samples 14A to 14D for biochemical reaction measurement. . In addition, the metal thin film 2 is directly formed on the flat surface 15A of the first cylindrical lens 15 as described above, and the sample 14 for biochemical reaction measurement is formed thereon.
Since A to 14D are directly mounted, the interval between each sample can be narrowed from about 1 cm to a minimum of about 1 μm, and the efficiency of detection work can be greatly improved.

【0017】なお、ここでは、金属薄膜2を第1シリン
ドリカルレンズ15Aの平面15Aに形成する場合につ
いて説明したが、表面プラズモン共鳴を誘起できると共
に反射板としての機能を有するのであれば、半導体薄膜
で構成しても良い。また、図1には、生化学反応測定用
の試料14A〜14Dを一直線上に4つ並べてある場合
を示したが、試料の個数は幾つでも良く、複数列に並べ
て全てを同時に検出するようしても良く、複数の試料を
幾つかのグループに分けて検出するようにしても良い。
Although the case where the metal thin film 2 is formed on the plane 15A of the first cylindrical lens 15A has been described here, a semiconductor thin film may be used as long as it can induce surface plasmon resonance and has a function as a reflector. It may be configured. Further, FIG. 1 shows the case where four samples 14A to 14D for biochemical reaction measurement are arranged in a straight line, but the number of samples may be any number, and the samples may be arranged in a plurality of rows to detect all at the same time. Alternatively, a plurality of samples may be divided into several groups for detection.

【0018】実施の形態2.図2は、本発明の実施の形
態2に係る表面プラズモン共鳴センサ装置の要部の構成
を概略的に示す構成図である。図2に示すように、本発
明の実施の形態2に係る表面プラズモン共鳴センサ装置
では、第1光学系である第1シリンドリカルレンズとし
て、断面半円状の半円筒部であって平面部が金属薄膜2
の反射面と当接する第1領域で構成される第1シリンド
リカルレンズ20Aを用いる。その他の構成は図1に示
す実施の形態1に係る表面プラズモン共鳴センサ装置と
同様である。
Embodiment 2. FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a main part of a surface plasmon resonance sensor device according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, in the surface plasmon resonance sensor device according to the second embodiment of the present invention, the first cylindrical lens that is the first optical system is a semi-cylindrical portion having a semicircular cross section, and the flat portion is made of metal. Thin film 2
The first cylindrical lens 20A composed of the first region that comes into contact with the reflective surface of is used. Other configurations are similar to those of the surface plasmon resonance sensor device according to the first embodiment shown in FIG.

【0019】この第1シリンドリカルレンズ20Aは、
ソーダライムガラス製のガラス板20のうちの第1領域
を除いた第2領域よりも屈折率が大きくなるようにイオ
ン交換されたレンズである。即ち、ガラス板20の前記
第1領域に例えばカリウムイオン交換を施すことによ
り、ガラス板20を第1領域のシリンドリカルレンズ2
0Aと、前記第1領域を除いた板状体からなる第2領域
である低屈折率部20Bとに分け、光屈折率部である第
1領域にレンズ効果を持たせたものである。
The first cylindrical lens 20A is
The lens is ion-exchanged so that the refractive index thereof is larger than that of the second region of the glass plate 20 made of soda lime glass excluding the first region. That is, by subjecting the glass plate 20 to the first region, for example, potassium ion exchange, the glass plate 20 is moved to the cylindrical lens 2 in the first region.
0A and a low-refractive-index portion 20B that is a second region formed of a plate-shaped body excluding the first region, and the first region that is a light-refractive-index portion has a lens effect.

【0020】このように、イオン交換によってガラス板
20の一部にレンズ効果を持たせることによって形成し
た第1シリンドリカルレンズ20Aの上面に金属薄膜2
を形成し、この金属薄膜2の上面に複数の試料14A〜
14Dを搭載すれば、実施の形態1の場合と同様に、複
数の生化学反応測定用の試料14A〜14Dにおける質
量の微小変化を同時に効率よく測定することができる。
As described above, the metal thin film 2 is formed on the upper surface of the first cylindrical lens 20A formed by imparting a lens effect to a part of the glass plate 20 by ion exchange.
And a plurality of samples 14A to
If 14D is mounted, as in the case of the first embodiment, it is possible to simultaneously and efficiently measure minute changes in the mass of the plurality of biochemical reaction measurement samples 14A to 14D.

【0021】なお、第1シリンドリカルレンズの大きさ
は、例えば幅が1mm〜30mm、長手方向の長さが5
mm〜100mm程度である。また、ここでは、ソーダ
ライムガラスの第1領域をカリウムイオン交換してレン
ズ効果を持たせた場合について説明したが、上述した第
1領域の屈折率を第2領域の屈折率よりも大きく設定で
きるのであれば、他の材質で構成されるガラス板を用い
て第1シリンドリカルレンズ20Aを構成しても良い。
The size of the first cylindrical lens is, for example, 1 mm to 30 mm in width and 5 in the longitudinal direction.
It is about mm to 100 mm. Although the case where the first region of the soda lime glass is exchanged with potassium ions to give the lens effect is described here, the refractive index of the first region described above can be set to be larger than the refractive index of the second region. In that case, the first cylindrical lens 20A may be configured using a glass plate made of another material.

【0022】実施の形態3.図3は、本発明の実施の形
態3に係る表面プラズモン共鳴センサ装置の要部の構成
を概略的に示す図である。図3において、本発明の実施
の形態3に係る表面プラズモン共鳴センサ装置は、図1
に示す第2シリンドリカルレンズ16の代わりに、第2
光学系として、複数のシリンドリカルレンズ31Aない
し31Dで構成される第2シリンドリカルレンズ30を
備える。その他の構成は、図1に示す実施の形態1に係
る表面プラズモン共鳴センサ装置と同様である。
Embodiment 3. FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a main part of a surface plasmon resonance sensor device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, the surface plasmon resonance sensor device according to the third embodiment of the present invention is shown in FIG.
Instead of the second cylindrical lens 16 shown in FIG.
The optical system includes a second cylindrical lens 30 including a plurality of cylindrical lenses 31A to 31D. Other configurations are similar to those of the surface plasmon resonance sensor device according to the first embodiment shown in FIG.

【0023】この第2シリンドリカルレンズ30は、試
料14A〜14Dの数に対応させたシリンドリカルレン
ズ31A〜31Dを各光軸が平行になるようにフレーム
32で固定することにより、各レンズ31A〜31Dを
透過するレーザ光を平行に導出するものである。
In the second cylindrical lens 30, the lenses 31A to 31D are fixed by fixing the cylindrical lenses 31A to 31D corresponding to the numbers of the samples 14A to 14D with the frame 32 so that the optical axes thereof are parallel to each other. The laser light that passes through is derived in parallel.

【0024】このように、本発明の実施の形態3に係る
表面プラズモン共鳴センサ装置では複数のシリンドリカ
ルレンズ31A〜31Dを光軸が平行になるようにフレ
ーム32で固定した第2シリンドリカルレンズ30を用
いることにより、実施の形態1の場合と同様に、複数の
生化学反応測定用の試料14A〜14Dにおける質量の
微小変化を同時に効率よく測定することができる。
As described above, in the surface plasmon resonance sensor device according to the third embodiment of the present invention, the second cylindrical lens 30 in which the plurality of cylindrical lenses 31A to 31D are fixed by the frame 32 so that their optical axes are parallel to each other is used. As a result, similar to the case of the first embodiment, it is possible to efficiently and simultaneously measure minute changes in the mass of the plurality of biochemical reaction measurement samples 14A to 14D.

【0025】なお、図3には、シリンドリカルレンズ3
1A〜31Dを一列に並べた第2シリンドリカルレンズ
30を示したが、生化学反応測定用の試料が複数列に配
列されている場合には、これにあわせて複数列のシリン
ドリカルレンズをフレーム32で固定して第2シリンド
リカルレンズ30を構成しても良い。
Incidentally, FIG. 3 shows the cylindrical lens 3
Although the second cylindrical lens 30 in which 1A to 31D are arranged in a row is shown, when the samples for biochemical reaction measurement are arranged in a plurality of rows, the cylindrical lenses of a plurality of rows are arranged in the frame 32 accordingly. The second cylindrical lens 30 may be fixed and configured.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明の表面プラズモン共鳴センサ装置
は、一方の面に生化学反応測定用の試料を複数搭載し、
反射面を構成する他方の面で表面プラズモン共鳴を生じ
させる薄膜を形成した第1光学系と、前記薄膜の反射面
でプラズモン共鳴を生じさせるためのレーザ光を出射す
る光源と、前記光源から出射されたレーザ光を平行光に
変換する第2光学系と、前記光反射面で反射された反射
光の強度分布を検出する光検出手段とを備え、前記第1
光学系は、前記第2光学系で平行光に変換されたレーザ
光を前記薄膜の前記複数の試料が搭載された試料搭載領
域を照射する平行光にして照射することにより、複数の
試料における生化学反応を同時に検出できるので、生化
学反応測定用の複数の測定効率を大幅に向上させること
ができ、また、生化学反応測定用の試料を第1光学系に
形成した薄膜の上に直接搭載しているので、各試料間の
間隔を従来よりも大幅に狭めることができ、検出作業の
効率を大幅に向上させることができる。また、前記第1
光学系は、断面半円状の半円筒形の領域であって平面部
が前記薄膜の反射面と当接する第1領域と、前記第1領
域を除いた板状領域からなる第2領域とを有する基板で
あり、第1領域は、前記第2領域よりも屈折率が大きく
なるようにイオン交換されているので、簡単で安価な第
1光学系を用いて複数の試料における生化学反応を同時
に検出できる表面プラズモン共鳴センサ装置を提供する
ことができる。さらに、前記第2光学系は、同時検出す
る試料の数に合わせた複数のシリンドリカルレンズの集
合体からなるので、簡単で安価な第2光学系を用いて複
数の試料における生化学反応を同時に検出できる表面プ
ラズモン共鳴センサ装置を提供することができる。
The surface plasmon resonance sensor device of the present invention has a plurality of samples for biochemical reaction measurement mounted on one surface,
A first optical system in which a thin film that causes surface plasmon resonance is formed on the other surface that constitutes the reflecting surface, a light source that emits laser light that causes plasmon resonance at the reflecting surface of the thin film, and a light source that emits light from the light source A second optical system for converting the reflected laser light into parallel light; and a light detecting means for detecting the intensity distribution of the reflected light reflected by the light reflecting surface.
The optical system converts the laser light converted into parallel light by the second optical system into parallel light that illuminates the sample mounting area of the thin film on which the plurality of samples are mounted, and irradiates the laser light to generate parallel light in the plurality of samples. Since it is possible to detect chemical reactions at the same time, it is possible to greatly improve the efficiency of multiple measurements for biochemical reaction measurement, and to mount the sample for biochemical reaction measurement directly on the thin film formed on the first optical system. Therefore, the interval between each sample can be significantly narrowed as compared with the conventional one, and the efficiency of the detection work can be greatly improved. Also, the first
The optical system includes a first region, which is a semi-cylindrical region having a semicircular cross section, and a plane portion of which is in contact with the reflecting surface of the thin film, and a second region which is a plate-shaped region excluding the first region. Since the first region is ion-exchanged so that the first region has a larger refractive index than the second region, a simple and inexpensive first optical system is used to simultaneously perform biochemical reactions on a plurality of samples. A surface plasmon resonance sensor device capable of detection can be provided. Further, since the second optical system is composed of an assembly of a plurality of cylindrical lenses according to the number of samples to be simultaneously detected, a simple and inexpensive second optical system is used to simultaneously detect biochemical reactions in a plurality of samples. A surface plasmon resonance sensor device capable of being provided can be provided.

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

【図1】 本発明の実施の形態1に係る表面プラズモン
共鳴センサ装置の構成を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a surface plasmon resonance sensor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態2に係る表面プラズモン
共鳴センサ装置の要部の構成を概略的に示す構成図であ
る。
FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a main part of a surface plasmon resonance sensor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態3に係る表面プラズモン
共鳴センサ装置の要部の構成を概略的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a main part of a surface plasmon resonance sensor device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】 表面プラズモン共鳴を利用して質量変化を検
出するための検出原理を概念的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram conceptually showing a detection principle for detecting a mass change using surface plasmon resonance.

【図5】 表面プラズモン共鳴を利用した質量変化の検
出における入射角θと反射光の強度との関係を示す特性
図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between an incident angle θ and the intensity of reflected light in detection of a mass change using surface plasmon resonance.

【図6】 従来の多種類の試料成分の表面プラズモン共
鳴角を効率的に検出する装置を概略的に示す構成図であ
る。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional apparatus for efficiently detecting surface plasmon resonance angles of various kinds of sample components.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 金属薄膜 3 レーザ光 4 測定部 5 反射光 6 ガラス基板 7 センサーチップ 8 プリズム 9 光照射装置 9A レーザ光 9B 平行光 9C 反射光 10 受光装置 11 セルプレート 11a セル 14A〜14D 試料 15 第1シリンドリカルレンズ 15A 平面 16 第2シリンドリカルレンズ 17 2次元アレイセンサ 20 ガラス板 20A シリンドリカルレンズ 20B 低屈折率部 30 第2シリンドリカルレンズ 31A シリンドリカルレンズ 32 フレーム 1 glass substrate 2 metal thin film 3 laser light 4 measuring section 5 reflected light 6 glass substrates 7 sensor chip 8 prism 9 Light irradiation device 9A laser light 9B parallel light 9C reflected light 10 Light receiving device 11 cell plate 11a cell 14A-14D sample 15 First cylindrical lens 15A plane 16 Second cylindrical lens 17 Two-dimensional array sensor 20 glass plates 20A cylindrical lens 20B Low refractive index part 30 Second Cylindrical Lens 31A Cylindrical lens 32 frames

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田原 諭 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目8番地1 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 犬塚 博誠 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目8番地1 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 内海 淳 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目8番地1 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 Fターム(参考) 2G059 AA01 BB12 CC16 EE02 FF11 GG01 JJ11 KK04 PP01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Satoshi Tahara             1-8 Koura, Kanazawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa               Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Basic Technology Research Center (72) Inventor Hiromitsu Inuzuka             1-8 Koura, Kanazawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa               Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Basic Technology Research Center (72) Inventor Jun Utsumi             1-8 Koura, Kanazawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa               Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Basic Technology Research Center F term (reference) 2G059 AA01 BB12 CC16 EE02 FF11                       GG01 JJ11 KK04 PP01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方の面に生化学反応測定用の試料を複
数搭載し、反射面を構成する他方の面で表面プラズモン
共鳴を生じさせる薄膜を形成した第1光学系と、 前記薄膜の反射面でプラズモン共鳴を生じさせるための
レーザ光を出射する光源と、 前記光源から出射されたレーザ光を平行光に変換する第
2光学系と、 前記光反射面で反射された反射光の強度分布を検出する
光検出手段とを備え、 前記第1光学系は、前記第2光学系で平行光に変換され
たレーザ光を前記薄膜の前記複数の試料が搭載された試
料搭載領域を照射する平行光にして照射することによ
り、複数の試料における生化学反応を同時に検出できる
ことを特徴とする表面プラズモン共鳴センサ装置。
1. A first optical system in which a plurality of samples for biochemical reaction measurement are mounted on one surface, and a thin film which causes surface plasmon resonance is formed on the other surface constituting a reflecting surface, and a reflection of the thin film. A light source that emits laser light for causing plasmon resonance on the surface, a second optical system that converts the laser light emitted from the light source into parallel light, and an intensity distribution of the reflected light reflected by the light reflecting surface. The first optical system irradiates the laser beam converted into parallel light by the second optical system onto the sample mounting region of the thin film on which the plurality of samples are mounted. A surface plasmon resonance sensor device, which is capable of simultaneously detecting biochemical reactions in a plurality of samples by irradiating it as light.
【請求項2】 前記第1光学系は、断面半円状の半円筒
形の領域であって平面部が前記薄膜の反射面と当接する
第1領域と、前記第1領域を除いた板状領域からなる第
2領域とを有する基板であり、第1領域は、前記第2領
域よりも屈折率が大きくなるようにイオン交換されてい
ることを特徴とする請求項1記載の表面プラズモン共鳴
センサ装置。
2. The first optical system is a semi-cylindrical region having a semi-circular cross section, and a flat region excluding the first region and a flat region in contact with a reflecting surface of the thin film. 2. A surface plasmon resonance sensor according to claim 1, wherein the surface plasmon resonance sensor is a substrate having a second region composed of regions, and the first region is ion-exchanged so as to have a larger refractive index than the second region. apparatus.
【請求項3】 前記第2光学系は、同時検出する試料の
数に合わせた複数のシリンドリカルレンズの集合体から
なることを特徴とする請求項1または2記載の表面プラ
ズモン共鳴センサ装置。
3. The surface plasmon resonance sensor device according to claim 1, wherein the second optical system comprises an assembly of a plurality of cylindrical lenses according to the number of samples to be simultaneously detected.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102519908A (en) * 2011-12-12 2012-06-27 天津大学 Imaging optical microfluid sensing device and method thereof
JP2012519311A (en) * 2009-03-02 2012-08-23 エムバイオ ダイアグノスティクス,インコーポレイティド Waveguide with integrated lens
US9658222B2 (en) 2009-03-02 2017-05-23 Mbio Diagnostics, Inc. Planar waveguide based cartridges and associated methods for detecting target analyte

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