JP2006003217A - センサチップ及びそれを用いたセンサ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 対向する一対の主面と対向する一対の側面とを有する透明平板であり、その一対の側面の一方を上記主面に対し傾斜角を有する傾斜端面としてなる導光体からなるセンサチップを用いる。そのセンサチップを、流路を有するフローセルに配設してセンサ部とする。そのセンサ部と、光源と、その光源からの光を導光体の入射端面に入射させる光学系と、導光体の出射端面からの出射光を検出する第1検出部とで、センサ装置を構成する。
【選択図】図2
Description
実施の形態1.
図1及び2は、本実施の形態に係るSPRセンサ装置の構成の一例を示す模式図である。図1は装置の全体図、図2はセンサ部の模式断面図、そして図3はセンサ部の上面図である。SPRセンサ装置(A)は、光源1と、センサチップ31とフローセル32を備えたセンサ部3と、センサ部3に試料液と比較液を供給する液供給部11と、光源1からの光をセンサ部3に入射させる光学系2と、センサ部3からの出射光を受光する第1検出部6と、検出部6の信号を増幅・AD変換する前処理部7と、出射光の光量変化を解析する演算部8と、その結果を表示する表示部9、そしてプリンタ10とから構成されている。光学系2は、ポラライザー2aとビームスピリッター2bを有しており、ポラライザー2aによるp偏光をビームスピリッター2bにより2方向に分波し、ミラー2cで反射させてセンサ部3の試料光路31dと比較光路31eに入射させる。また、液供給部11は、試料液タンク11aと、比較液タンク11bと、試料液と比較液をそれぞれ、センサ部のフローセル中の試料流路321cと比較流路322cに供給する試料液用ポンプ11c及び比較液用ポンプ11dとを有している。試料液と比較液はセンサ部3に供給され、測定に供された後、外部に排出される。流速の調整は、コンピュータの指令により行うことができる。
一方、フローセル32は、試料流路321c及び比較流路322cを有する支持部32aと、試料液及び比較液とを封止する封止部32bとを有している。センサチップ31をフローセル32に固定するに際しては、反射膜31cと封止部32bとを対向配置してセンサチップ31を固定する。
本実施の形態に係るセンサ装置は、実施の形態1のセンサ装置において、金属膜の上に金属微粒子層を積層したLPR測定兼用のセンサチップを用い、かつLPR測定用の第2検出部を設けた装置であり、SPR測定とLPR測定を同時に行うことができる。
本実施の形態に係るセンサ装置はLPRセンサ装置である。一対の主面の一方に金属微粒子層41dのみを形成したLPR測定用のセンサチップ41Bを用いた以外は、実施の形態2と同様の構成を有する。
本実施の形態に係るセンサ装置は別のLPRセンサ装置である。一対の主面の片方に金属薄膜を形成したセンサチップに代えて、一対の主面の一方に金属微粒子層を形成したLPR測定用のセンサチップを用い、SPR測定用の第1検出部に代えてセンサ部の対向する一対の主面を挟むように光源とLPR測定用の第2検出部を配置した以外は、実施の形態1と同様の構成を有する。
なお、本実施の形態においては、金属微粒子膜は、実施の形態2と同様の方法により作製することができる。
センサ部の作製例1.
(SPR測定用センサチップの作製)
透明平板には、顕微鏡用のスライドガラス(クラウンガラス、屈折率:ne=1.524、厚さ1.1mm)を26×24mmに切断したものを用いた。片方の側面を45°に研磨した後、脱脂洗浄し水洗して乾燥させた。次に、スライドガラスの中央に幅12mmのマスキング材を置いてマスク部とし、スパッタリング法により、マスク部の周縁部に銀を200nmの厚さにコートして透過防止用の反射膜とした。次にマスキング材を取り去り、ターゲットを金に替えてスパッタリングを行い、50nmの厚さの金膜を形成し、センサチップを得た。
封止材にはシリコンゴムシート(厚み0.5mm)を用い、そのゴムシートに試料用流路と比較用流路の形状を打ち抜いた。次に、フローセルの支持部の流路形成面とセンサチップの主面とを封止材を介して対向配置し、固定してセンサ部を得た。
(LPR測定用センサチップの作製)
金膜を形成することに代えて金の微粒子層を形成する以外は、SPR用センサチップの作製方法と同様の方法によりLPR用センサチップを作製し、次いでセンサ部を作製した。
(LPR測定用センサ部の作製)
金薄膜を形成していないセンサチップに、封止材としてシリコンゴムシート(厚み0.5mm)を用い、そのゴムシートに試料用流路と比較用流路の形状を打ち抜いた。次に、フローセルの支持部の流路形成面とセンサチップの金微粒子を成長させた主面とを封止材を介して対向配置し、固定してセンサ部を得た。
ここで、金微粒子の成長には、前述の小山らの方法を用いた。すなわち、0.25mM HAuCl4(テトラクロロ金(III))と0.25mM クエン酸三ナトリウム水溶液の19.5mlに0.1M NaBH4(テトラヒドロホウ酸ナトリウム)の0.5mlを添加することによりシード溶液を調製した。また、0.1M セチルトリメチルアンモニウムブロミド溶液 90mlに0.1M NaOH(水酸化ナトリウム) 0.5mlと0.1M アスコルビン酸 0.5ml、0.01M HAuCl4(テトラクロロ金(III))2.5mlを混合して成長溶液を調製した。次に、シード溶液を5μl/minの流速で2時間送液することにより、約4nmの金微粒子の核をスライドガラスの一方の主面上に形成した。次に、精製水を送液して洗浄した後、成長溶液を5μl/minの流速で15時間送液して約50nmの金微粒子を成長させた。
(SPR測定1)
方法
図1のセンサ装置を用いてSPR測定を行った。センサ部には、上記の作製例で作製したSPR測定用センサ部、試料液には水とメタノールの混合溶液、比較液には精製水、そして光源には670nmの半導体レーザを用い、入射角を10度から50度の範囲で変化させた時の、センサチップからの出射光の強度(透過光強度)を測定した。また、センサチップの導光方向の長さを変化させた時の透過光強度の変化も測定した。具体的には、透過光強度の変化は、試料側と比較側の検出器の出力電圧の差電圧(以下、感度という)の変化で評価した。
結果
図7は、感度と入射角との関係を示すグラフである。感度は、水とメタノールの混合溶液の出力電圧から比較液である精製水の出力電圧の値を差し引いたものである。入射角が20度付近の時に鋭い差電圧の変化が観察された。この変化はメタノールによるものである。水の屈折率はne=1.333、メタールはne=1.3286であり、この僅かな屈折率差(0.0044)にもかかわらず86mVの差電圧が得られ、非常に高感度であることがわかった。
(SPR測定2)
方法
試料液にグルコース水溶液(濃度0.5〜20重量%)を用い、入射角を20度、センサチップの長さを12mmとして、実施例1と同様の方法でSPR測定を行った。
結果
グルコース濃度と差電圧との関係を図9に示す。この図から明らかな様に、20重量%の高濃度までの広い濃度範囲で、グルコース濃度と差電圧との直線関係が得られた。
(SPR測定3)
方法
上記の作製例1の方法で作製したセンサ部を用い、そのセンサチップのSAM膜を固定し、SAM膜の上にプローブ層としてアミノカップリング反応の官能基を活性化した。具体的には、まず0.1Mリン酸緩衝液(PBS)を送液して金薄膜の表面を洗浄した。そして、10mMメルカプトプロピオン酸(HS(CH2)2COOH)溶液を送液してSAM膜を形成した後、0.1Mリン酸緩衝液で洗浄した。次に、アミノカップリング反応の活性化試薬である0.4M 1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)と0.1M N−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)の混合溶液を送液して0.1Mリン酸緩衝液で洗浄した。そして、10μg/Lの牛血清アルブミン(BSA)を1ml送液した。
結果
SAM-EDC/NHS-アルブミン固定化反応のタイムコースの測定結果を図10に示す。差電圧は、SAM膜の固定化によって28mV、EDC/NHSの固定化により12mV、そしてBSAとの結合により38mV変化し、BSAの高感度な検出が可能なことを確認した。
Claims (15)
- 表面プラズモン共鳴測定及び/又は局在プラズモン共鳴測定に用いる導光体を有するセンサチップであって、該導光体が対向する一対の主面と対向する一対の側面とを有する透明平板であり、該一対の側面の一方を上記主面に対し傾斜角を有する傾斜端面としてなるセンサチップ。
- 上記一対の主面の一方に1層の金属薄膜を設けてなる請求項1記載のセンサチップ。
- 上記の金属薄膜に、金属微粒子層を積層してなる請求項2記載のセンサチップ。
- 上記一対の主面の一方に、金属微粒子層を設けてなる請求項1記載のセンサチップ。
- 上記傾斜角は45度である請求項1から4のいずれか一つに記載のセンサチップ。
- 対向する一対の主面と対向する一対の側面とを有する透明平板導光体から成り、該一対の側面の一方を上記主面に対し傾斜角を有する入射端面とし、他方を出射端面とする一方、該一対の主面の一方に1層の金属薄膜を形成してなるセンサチップと、該センサチップの該一対の主面の一方に配設された流路を有するフローセルと、からなるセンサ部と、
光源と、
上記光源からの光を上記導光体の入射端面に入射させる光学系と、
上記導光体の出射端面からの出射光を検出する第1検出部と、を有するセンサ装置。 - 上記フローセルは試料流路と比較流路を有しており、上記光学系により上記光源からの光を2方向に分波し、一方の光を試料流路上に入射させる一方、他方の光を比較流路上に入射させるようにした請求項6記載のセンサ装置。
- 上記一対の主面の一方の金属薄膜上に金属微粒子層を積層し、該金属微粒子層が試料に接触可能に上記フローセルを配設する一方、上記一対の主面の他方からの出射光を検出する第2検出部を有する請求項6又は7記載のセンサ装置。
- 上記傾斜角は45度である請求項6から8のいずれか一つに記載のセンサ装置。
- 上記金属薄膜を金膜とする一方、該金膜上に反射膜を積層してなる請求項6から9のいずれか一つに記載のセンサ装置。
- 対向する一対の主面と対向する一対の側面とを有する透明平板導光体からなり、該一対の側面の一方を上記主面に対し傾斜角を有する傾斜端面とする一方、上記一対の主面の一方に1層の金属微粒子膜を形成してなるセンサチップと、該センサチップの上記一対の主面の一方に配設された流路を有するフローセルと、からなるセンサ部を有するセンサ装置。
- 上記導光体の上記側面の一方を入射端面とする一方、
光源と、
上記光源からの光を上記導光体の入射端面に入射させる光学系と、
上記一対の主面の他方からの出射光を検出する検出部と、を有する請求項11記載のセンサ装置。 - 上記フローセル側から上記導光体に入射光を供給する光源と、該導光体からの透過光を検出する検出部と、を有する請求光11記載のセンサ装置。
- 上記傾斜角は45度である請求項11から13のいずれか一つに記載のセンサ装置。
- 上記金属薄膜を金膜とする一方、該金膜上に反射膜を積層してなる請求項11から14のいずれか一つに記載のセンサ装置。
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