JP2007071548A - Prism/liquid reservoir integrated type chip for measuring surface plasmon resonance spectrum, its manufacturing method and surface plasmon resonance measuring instrument using prism/liquid reservoir integrated type chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面プラズモン共鳴測定に関し、より詳細には、表面プラズモン共鳴スペクトル測定用のプリズム・液溜め一体型チップ、その製造方法、およびそれを用いた表面プラズモン共鳴測定装置に関する。 The present invention relates to surface plasmon resonance measurement, and more particularly to a prism / liquid reservoir integrated chip for surface plasmon resonance spectrum measurement, a manufacturing method thereof, and a surface plasmon resonance measurement apparatus using the same.
表面プラズモン共鳴測定は、金、銀、あるいは同薄膜が形成されたプリズムへ全反射条件となるように光を入射させ、反射光の角度スペクトルを求め、スペクトル中に現れる吸収ピークから、金属薄膜に接している物質の屈折率あるいはその変化を測定する手法である。 In surface plasmon resonance measurement, light is incident on a prism on which gold, silver, or the same thin film is formed so as to satisfy the total reflection condition, the angle spectrum of the reflected light is obtained, and the absorption peak appearing in the spectrum is applied to the metal thin film. This is a technique for measuring the refractive index of a substance in contact with it or its change.
例えば、イオノフォア、抗体、酵素、分子インプリントポリマー等の分子特異的な反応を生じる物質を金属薄膜上に固定すれば、測定対象物と固定された分子特異性を有する物質との間の選択的反応が屈折率変化を生じさせることから、表面プラズモン共鳴センサを用いてイオン、抗原、酵素の基質、あるいはそのほかの物質の濃度を測定することができる。 For example, if a substance that causes a molecule-specific reaction, such as an ionophore, an antibody, an enzyme, or a molecularly imprinted polymer, is immobilized on a metal thin film, it is selective between the object to be measured and the substance having a fixed molecular specificity. Since the reaction causes a change in refractive index, the concentration of ions, antigens, enzyme substrates, or other substances can be measured using a surface plasmon resonance sensor.
従来の表面プラズモン共鳴測定装置は、高価で正確な研磨を施したプリズムを用い、そのプリズムを不動あるいは稼動可能な台の上に固定し、光源およびカメラ等の検出器を適正に配置させた構成をもっている。センシング機能を持たせるため、分子特異性を有する物質を金属薄膜上に形成することが必要であるが、プリズム上に直接修飾していては安価な測定ができない。そこで、プリズムと同じ素材の基板を用意し、基板上に金属薄膜および修飾層の形成を行い、基板をオイルあるいはフィルムを介して、プリズムと接着させる手法が一般的に行われている。一方で、このオイルやフィルムによる接着層の厚さ、および接着具合は表面プラズモン共鳴スペクトルに影響を与えるため、実測時には、基板のプリズムへのマウント時におけるオイルおよびフィルム厚さの正確な制御が必要である。 A conventional surface plasmon resonance measurement device uses a prism that is expensive and accurately polished, and the prism is fixed on a stationary or operable table, and a light source and a detector such as a camera are properly arranged. Have In order to provide a sensing function, it is necessary to form a substance having molecular specificity on a metal thin film, but if it is directly modified on a prism, inexpensive measurement cannot be performed. Therefore, a method is generally employed in which a substrate made of the same material as the prism is prepared, a metal thin film and a modification layer are formed on the substrate, and the substrate is bonded to the prism via an oil or film. On the other hand, since the thickness of the adhesive layer and the degree of adhesion due to this oil and film affect the surface plasmon resonance spectrum, it is necessary to accurately control the oil and film thickness when mounting the substrate on the prism during measurement. It is.
これに対し、プリズムとプリズム上に液溜めを可能とするカップ構造の液体保持部とを一体としたチップ(以下、プリズム・液溜め一体型チップともいう)及びそれを用いた表面プラズモン共鳴測定装置が提案されている(例えば、非特許参考文献1参照)。このプリズム・液溜め一体型チップを使い捨て可能な部品とし、交換と同時にプリズムそのものも交換してしまうことから、従来問題であったプリズムと基板との間の接着層に起因する測定誤差がなくなる。この以前から提案されているプリズム・液溜め一体型チップは、四角錘の頂点を切り取った形状を持っており、光の入射・出射は、四角錐の平面部分で行われる。 On the other hand, a chip (hereinafter also referred to as a prism / liquid reservoir integrated chip) integrated with a prism and a cup-structured liquid holding portion that enables liquid storage on the prism, and a surface plasmon resonance measuring apparatus using the chip Has been proposed (see, for example, Non-Patent Reference 1). Since this prism / liquid reservoir integrated chip is a disposable part and the prism itself is also replaced at the same time, the measurement error due to the adhesive layer between the prism and the substrate, which has been a problem in the past, is eliminated. The previously proposed prism / reservoir integrated chip has a shape in which the apex of a square pyramid is cut off, and light is incident / exited on the flat portion of the quadrangular pyramid.
しかしながら、従来のプリズム・液溜め一体型チップを用いた表面プラズモン共鳴測定装置は、測定のたびにプリズム・液溜め一体型チップを表面プラズモン共鳴測定装置へ入れ替えることによって、光入射面が平面の場合、入射光の光路が平面の法線からずれてしまい、入射光の反射成分および散乱成分が増加するという問題があった。また、入れ替えられたプリズム・液溜め一体型チップの間に測定誤差が生じるという問題があった。 However, the conventional surface plasmon resonance measuring device using the prism / liquid reservoir integrated chip is replaced with the surface plasmon resonance measuring apparatus every time the measurement is performed, so that the light incident surface is flat. There is a problem that the optical path of the incident light is deviated from the normal line of the plane, and the reflection component and the scattering component of the incident light are increased. In addition, there is a problem that a measurement error occurs between the replaced prism / liquid reservoir integrated chip.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、表面プラズモン共鳴測定装置への入れ替えの際に、高精度な位置決めを不要とするプリズム・液溜め一体型チップ提供することにある。また、安価なプリズム・液溜め一体型チップを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and its object is to provide a prism / liquid reservoir integrated chip that does not require high-precision positioning when it is replaced with a surface plasmon resonance measuring apparatus. It is to provide. Another object is to provide an inexpensive prism / liquid reservoir integrated chip.
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、プリズム・液溜め一体型チップであって、座刳りを有するフランジと、前記座刳りと対向する面に設けられた液溜め部と、液溜め部の底部に形成された金属薄膜と、座刳りに形成された半円球プリズムとを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の前記液溜め部は、カップ構造を有することを特徴とする。
The invention described in
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の液溜め部は、インレットおよびアウトレットを備えたフローセル構造を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the liquid reservoir according to the first aspect has a flow cell structure including an inlet and an outlet.
請求項4に記載の発明は、請求項1,2,または3に記載の半円球プリズムは、1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテルおよびビニルシクロヘキサンジオキサイドを主成分とする樹脂であって、屈折率が1.46乃至1.67であることを特徴とする。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項1,2,または3に記載の半円球プリズムは、無水マレイン酸、プロピレングリコールおよびメタクリレートを主成分とするアクリル系樹脂であって、屈折率が1.46乃至1.67であることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, the hemispherical prism according to the first, second, or third aspect is an acrylic resin mainly composed of maleic anhydride, propylene glycol, and methacrylate, and has a refractive index of 1. .46 to 1.67.
請求項6に記載の発明は、表面プラズモン共鳴測定装置であって、着脱可能な、請求項1乃至5のいずれかに記載のプリズム・液溜め一体型チップと、前記半円球プリズムの直径より大きく、前記フランジの直径より小さな開口部を有し、当該開口部に前記半円球プリズムを収めて前記プリズム・液溜め一体型チップを保持するホルダーと、光源および検光部を含み、前記光源からの光が前記半円球プリズムへ入力され前記フランジと前記金属薄膜との界面で全反射するように調整された光学系とを備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 6 is a surface plasmon resonance measuring device, which is detachable from the prism / liquid reservoir integrated chip according to any one of
請求項7に記載の発明は、プリズム・液溜め一体型チップの製造方法であって、座刳りを有するフランジと、前記フランジの前記座刳りと対向する面に設けられたカップ構造の液溜め部を作製するステップと、ディスペンサまたはインクジェットを用いて樹脂を前記座刳りに滴下するステップと、滴下した前記樹脂を硬化させるステップと、前記カップ構造の液溜め部の底部に金属薄膜を形成するステップとを含むことを特徴とする。 The invention according to claim 7 is a method of manufacturing a prism / liquid reservoir integrated chip, wherein a flange having a counterbore and a liquid reservoir part of a cup structure provided on a surface of the flange facing the counterbore A step of dripping a resin onto the seat using a dispenser or an inkjet, a step of curing the dripped resin, and a step of forming a metal thin film on the bottom of the liquid reservoir of the cup structure, It is characterized by including.
請求項8に記載の発明は、プリズム・液溜め一体型チップの製造方法であって、座刳りを有するフランジを作製するステップと、ディスペンサまたはインクジェットを用いて樹脂を前記座刳りに滴下するステップと、滴下した前記樹脂を硬化させるステップと、前記カップ構造の液溜め部の底部に金属薄膜を形成するステップと、前記フランジの前記座刳りと対向する面に設けられたフローセル構造の液溜め部を作製するステップとを含むことを特徴とする。 The invention according to claim 8 is a method of manufacturing a prism / liquid reservoir integrated chip, the step of producing a flange having a seat face, and the step of dripping a resin onto the seat face using a dispenser or an inkjet. A step of curing the dripped resin, a step of forming a metal thin film on the bottom of the reservoir of the cup structure, and a reservoir of the flow cell structure provided on the surface of the flange facing the seating And a manufacturing step.
請求項9に記載の発明は、請求項7または8に記載の樹脂は、1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテルおよびビニルシクロヘキサンジオキサイドを主成分とし、当該樹脂の組成は、硬化後の屈折率が1.46乃至1.67となるように調製されていることを特徴とする。
In the invention according to
請求項10に記載の発明は、請求項7または8に記載の樹脂は、無水マレイン酸、プロピレングリコールおよびメタクリレートを主成分とするアクリル系樹脂であって、当該樹脂の組成は、硬化後の屈折率が1.46乃至1.67となるように調製されていることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, the resin according to the seventh or eighth aspect is an acrylic resin mainly composed of maleic anhydride, propylene glycol, and methacrylate, and the composition of the resin is a refractive index after curing. The ratio is adjusted to be 1.46 to 1.67.
以上説明したように、本発明によれば、表面プラズモン共鳴測定装置への入れ替えの際に、高精度な位置決めを不要とするプリズム・液溜め一体型チップ提供することができる。また、安価なプリズム・液溜め一体型チップを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a prism / liquid reservoir integrated chip that does not require high-precision positioning when the surface plasmon resonance measuring apparatus is replaced. In addition, an inexpensive prism / liquid reservoir integrated chip can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings described below, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
本発明に係るプリズム・液溜め一体型チップは、座刳りを有するフランジと、前記座刳りと対向する面に設けられた液溜め部と、液溜め部の底部に形成された金属薄膜と、座刳りに形成された半円球プリズムとを備える。 A prism / reservoir integrated chip according to the present invention includes a flange having a seat face, a liquid reservoir portion provided on a surface facing the seat face, a metal thin film formed on a bottom portion of the liquid reservoir portion, a seat And a hemispherical prism formed in a bow.
また、本発明に係るプリズム・液溜め一体型チップを用いた表面プラズモン共鳴測定装置は、着脱可能なプリズム・液溜め一体型チップと、該プリズム・液溜め一体型チップを保持する、半円球プリズムの直径より大きな開口部、及び半円球プリズムの半径よりも長い足を有するホルダーと、光源、光源からの光を反射し、半円球プリズムに入力するミラー、半円球プリズム平面で反射され出力された光を透過する偏光子、及び偏光子を透過した光を反射し検光部へ入力するミラーから構成される光学系とを備える。 Further, the surface plasmon resonance measuring apparatus using the prism / liquid reservoir integrated chip according to the present invention includes a detachable prism / liquid reservoir integrated chip, and a hemisphere holding the prism / liquid reservoir integrated chip. A holder with an opening larger than the diameter of the prism and a leg longer than the radius of the hemispherical prism, a light source, a mirror that reflects light from the light source, and enters the hemispherical prism, and is reflected by the hemispherical prism plane A polarizer that transmits the output light, and an optical system that includes a mirror that reflects the light transmitted through the polarizer and inputs the light to the light detection unit.
[第1の実施形態]
図3を参照して、本発明に係るプリズム・液溜め一体型チップの第1の実施形態を説明する。図3(a),(b),(c)はそれぞれ、本実施形態のプリズム・液溜め一体型チップを上から見た図、垂直方向の断面図、下から見た図である。
[First Embodiment]
With reference to FIG. 3, a first embodiment of the prism / liquid reservoir integrated chip according to the present invention will be described. 3A, 3B, and 3C are a top view, a vertical sectional view, and a bottom view, respectively, of the prism / liquid reservoir integrated chip of this embodiment.
プリズム・液溜め一体型チップは、座刳り12を有するフランジ10と、座刳りと対向するフランジの面に設けられたカップ構造の液溜め部4と、カップ構造の液溜め部の底部に形成された金属薄膜9と、座刳りに形成された半円球プリズム5とを備える。
The prism / reservoir integrated chip is formed at a
フランジ10には、プリズム・液溜め一体型チップを以下に説明する表面プラズモン共鳴測定装置のホルダーに安定に設置することができるように、切り欠き11a,11b,及び11cが設けられている。
The
フランジ10は、カップ構造の液溜め部4に溶液等を注入する際等に起こり得る、溶液による半円球プリズムの汚染を防ぐ機能も有している。
The
プリズム・液溜め一体型チップを用いて表面プラズモン共鳴測定を行う場合には、金属薄膜9に固着するように修飾層が形成され、カップ構造の液溜め部4に、イオン、抗原、酵素の基質等の物質が含む溶液が注入出される。
When surface plasmon resonance measurement is performed using a prism / liquid reservoir integrated chip, a modification layer is formed so as to adhere to the metal
金属薄膜9は、金、銀または銅などの薄膜であり、蒸着法、スパッタ法、あるいはウェット法により形成される。金属薄膜の厚さは、光学計算から求められる最適厚さで作製される。
The metal
半円球プリズム5は、安価で使い捨てに適したプラスチック製である。プラスチック製の半円球プリズムの製作方法は、以下に説明する。
The
なお、本実施形態では、プリズム・液溜め一体型チップを以下に説明する表面プラズモン共鳴測定装置のホルダーに容易に設置することができるように、フランジ10に切り欠きが3つ(11a,11b,及び11c)設けられている例を示したが、切り欠きの数はこれに限定されるものはなく、あるいは、図7(c)に示すように切り欠きに代えてオリフラを設けても良い。
In this embodiment, the
(本実施形態のプリズム・液溜め一体型チップの作製方法)
図2を参照して、本実施形態のプリズム・液溜め一体型チップの作製方法を説明する。
(1)まず、金型を用いて、座刳り12を有するフランジ10と、座刳りと対向する面に設けられたカップ構造の液溜め部4とを作製する。
(2)次いで、半円球プリズム5の材料である樹脂(ポリマー溶液)をディスペンサに充填して座刳りに滴下する。
(3)座刳りに滴下した樹脂を硬化させる。
(4)次いで、金属薄膜を形成する。
(Production method of prism / liquid reservoir integrated chip of this embodiment)
With reference to FIG. 2, the manufacturing method of the prism / liquid reservoir integrated chip of this embodiment will be described.
(1) First, using a mold, the
(2) Next, a resin (polymer solution) that is a material of the
(3) The resin dropped on the seat is cured.
(4) Next, a metal thin film is formed.
フランジ10及びカップ構造の液溜め部4の材料には、ビニルエーテル系樹脂(1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル)および脂環型エポキシ樹脂(ビニルシクロヘキサンジオキサイド)を主成分とする、硬化後屈折率が1.513となる樹脂を用いることができる。
The material of the
半円球プリズム5の材料としては、使用波長に対して透明で、硬化収縮率の低い材料が好ましく、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂を用いることが適当である。特に、エポキシ樹脂は、開環重合により硬化するため、副生物を生成せず、硬化収縮率も1〜5%と小さく好適である。ピスフェノールA系エポキシ樹脂をベースとして、反応性希釈剤であるビニルシクロヘキサンや、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4エポキシシクロヘキサンカルボキシレート等を混合させることで、成形に適した粘度にすることができる。これらの樹脂材料は、溶剤を含まず、100%が硬化成分から構成されるため、硬化後の形状変化が少なく、なめらかな表面を得ることができる。プリズムとして使用する本実施形態では、表面粗さはプリズムの集光特性に大きく影響を及ぼすため、これらの樹脂材料を用いることは特に大きな利点となる。
The material of the
なお、通常、これらの樹脂材料はポリアミンなどの硬化剤を添加して熱硬化で使用することが多いが、適当な光重合開始剤を添加することで、紫外線硬化とすることも容易である。また、フッ素原子もしくはイオウ原子を含有することによって屈折率を調整することができる。フッ素原子含有量を0〜30%混合することで、屈折率を1.46程度まで下げることができ、また反対に、硫黄原子を混合することで、屈折率を1.67程度まで上げることができる。屈折率は、それらの原子含有量に比例するため、0.01以下の屈折率精度で正確に調整することが可能である。 Usually, these resin materials are often used by thermosetting with a curing agent such as polyamine, but can be easily UV-cured by adding an appropriate photopolymerization initiator. Moreover, a refractive index can be adjusted by containing a fluorine atom or a sulfur atom. By mixing the fluorine atom content from 0 to 30%, the refractive index can be lowered to about 1.46, and conversely, by mixing sulfur atoms, the refractive index can be raised to about 1.67. it can. Since the refractive index is proportional to their atomic content, it can be accurately adjusted with a refractive index accuracy of 0.01 or less.
半円球プリズムの屈折率が表面プラズモン共鳴測定に用いる光の波長および光学系の構成から算出される最適値になるように、材料は調製する必要がある。 It is necessary to prepare the material so that the refractive index of the hemispherical prism becomes an optimum value calculated from the wavelength of light used for the surface plasmon resonance measurement and the configuration of the optical system.
半円球プリズム5の材料に用いるエポキシ樹脂は、例えば、ビニルエーテル系樹脂(1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル)、脂環型エポキシ樹脂(ビニルシクロヘキサンジオキサイド)およびスルフォニウム塩系光重合開始剤からなる紫外線硬化樹脂(粘度が6cps程度)とすることができる。ディスペンサでは、高粘度材料も吐出できるため、ビスフェノールA系樹脂をそのまま滴下することもできる。
Examples of the epoxy resin used for the material of the
また、ディスペンサの代わりにインクジェットを用いて半円球プリズムの材料である樹脂を座刳りに滴下することもできる(例えば、特許参考文献1参照)。半円球プリズムを作製する際に、インクジェットを用いる場合には、吐出可能な樹脂粘度が低いため、上記の反応性希釈剤を用いた低粘度化樹脂のほかに、ビニルエーテル系樹脂(1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル)を用いることも有効である。 In addition, a resin that is a material of a hemispherical prism can be dropped on a seat using an inkjet instead of a dispenser (see, for example, Patent Reference 1). When an ink jet is used when producing a semispherical prism, the resin viscosity that can be ejected is low. Therefore, in addition to the low viscosity resin using the reactive diluent, a vinyl ether resin (1, 4 It is also effective to use (cyclohexanedimethanol divinyl ether).
半円球プリズム5の材料に用いる樹脂を、エポキシ樹脂に代えて、無水マレイン酸、プロピレングリコールおよびメタクリレートを主成分とするアクリル系樹脂とすることができる。上記と同様に屈折率を1.46乃至1.67の範囲で0.01以下の屈折率精度で正確に調整することが可能である。
The resin used for the material of the
上記のとおり、半円球プリズムの材料の組成に添加剤を加えることにより、熱硬化紫外線硬化させることができる。 As described above, thermosetting ultraviolet curing can be performed by adding an additive to the material composition of the hemispherical prism.
上記(1)乃至(4)にしたがって作製したプリズム・液溜め一体型チップを例示する。作製したプリズム・液溜め一体型チップの液溜め部4は、底が円形で、深さ約8mmの、約300μLの溶液を保持できるカップ構造である。また、フランジ10は直径7mmで、底の中央部分にはフランジの厚み分に相当する円形の座刳り12を有している。
A prism / liquid reservoir integrated chip manufactured according to the above (1) to (4) will be exemplified. The
半円球プリズムの材料には、ビニルエーテル系樹脂(1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル)および脂環型エポキシ樹脂(ビニルシクロヘキサンジオキサイド)およびスルフォニウム塩系光重合開始剤からなる紫外線硬化樹脂を用い、これをディスペンサに充填し、ノズルから2.25μLをフランジの座刳りの中央部に滴下させた。 For the material of the hemispherical prism, an ultraviolet curable resin comprising a vinyl ether resin (1,4-cyclohexanedimethanol divinyl ether), an alicyclic epoxy resin (vinyl cyclohexane dioxide), and a sulfonium salt photopolymerization initiator is used. This was filled in a dispenser, and 2.25 μL was dropped from the nozzle onto the center part of the flange seat.
さらに、滴下した紫外線硬化樹脂に100mWcm−2の紫外線を照射し硬化させたところ、フランジ10の座刳り部に直径3mmの半球状のプリズム(硬化後の屈折率1.513)を有するプリズム・液溜め一体型チップを作製することができた。
Furthermore, when the UV curable resin dropped was irradiated with 100 mW cm −2 of UV light and cured, a prism / liquid having a hemispherical prism (refractive index after curing of 1.513) with a diameter of 3 mm at the seating portion of the
作製したプリズム・液溜め一体型チップの半円球プリズムについては、表面粗さが0.1μm以下、形状精度が1μm以下の良好な球面が形成されたことを確認することができた。 It was confirmed that a good spherical surface having a surface roughness of 0.1 μm or less and a shape accuracy of 1 μm or less was formed for the prepared semicircular prism of the prism / liquid reservoir integrated chip.
なお、フランジに設けられた座刳りの形状を円形とすることにより、座刳りの中央部に滴下された樹脂は自然にフランジの中心に半円球を形成するとなり半円球プリズムの偏芯を小さく抑えることが容易となる。これにより、入力される光の集光位置のばらつきが小さくなり、微小量の試料も効率よく測定することができる。 In addition, by making the shape of the seating provided on the flange circular, the resin dropped on the center part of the seating naturally forms a hemisphere at the center of the flange, and the eccentricity of the hemispherical prism is reduced. It becomes easy to keep it small. Thereby, the dispersion | variation in the condensing position of the input light becomes small, and even a very small amount of sample can be measured efficiently.
[第2の実施形態]
次に図4を参照して、本発明に係るプリズム・液溜め一体型チップの第2の実施形態を説明する。図4(a),(b),(c)はそれぞれ、本実施形態のプリズム・液溜め一体型チップを上から見た図、垂直方向の断面図、下から見た図をそれぞれ示す。
[Second Embodiment]
Next, referring to FIG. 4, a second embodiment of the prism / liquid reservoir integrated chip according to the present invention will be described. 4A, 4B, and 4C are a top view, a vertical cross-sectional view, and a bottom view, respectively, of the prism / liquid reservoir integrated chip of this embodiment.
プリズム・液溜め一体型チップは、座刳り12を有するフランジ10と、座刳りと対向するフランジの面に設けられたフローセル構造の液溜め部16と、フローセル構造の液溜め部の底部に形成された金属薄膜9と、座刳りに形成された半円球プリズム5とを備える。
The prism / reservoir-integrated chip is formed at the
フローセル構造の液溜め部16は、フランジの面ともに空洞13を形成し、該空洞内に金属薄膜9が形成されている。また、フローセル構造の液溜め部16は、空洞13に繋がるインレット/アウトレット14a及び14bが設けられている。インレット/アウトレット14a及び14bの一方に、チューブを介して送液ポンプあるいはシリンジを接続し、イオン、抗原、酵素の基質等の物質を含む溶液を連続的に空洞13に送り、また溶液を入れ替えることができる。
The liquid reservoir 16 of the flow cell structure forms a
フランジ10には、プリズム・液溜め一体型チップを以下に説明する表面プラズモン共鳴測定装置のホルダーに安定に設置することができるように、切り欠き11a,11b,及び11cが設けられている。
The
(本実施形態のプリズム・液溜め一体型チップの作製方法)
図5を参照して、本実施形態のプリズム・液溜め一体型チップの作製方法を説明する。
(1)まず、金型を用いて、座刳り12を有するフランジ10を作製する。
(2)次いで、半円球プリズム5の材料である樹脂(ポリマー溶液)をディスペンサに充填して座刳りに滴下する。
(3)座刳りに滴下した樹脂を硬化させる。
(4)次いで、金属薄膜を形成する。
(5)次いで、フローセル構造の液溜め部16をフランジ10に結合する。
(Production method of prism / liquid reservoir integrated chip of this embodiment)
With reference to FIG. 5, a method for manufacturing the prism / liquid reservoir integrated chip of this embodiment will be described.
(1) First, the
(2) Next, a resin (polymer solution) that is a material of the
(3) The resin dropped on the seat is cured.
(4) Next, a metal thin film is formed.
(5) Next, the liquid reservoir 16 having the flow cell structure is coupled to the
フローセル構造の液溜め部16は、ポリジメチルシロキサンやアクリル等のポリマー材料で作製することができる。 The liquid reservoir 16 having a flow cell structure can be made of a polymer material such as polydimethylsiloxane or acrylic.
[第3の実施形態]
図1及び図6を参照して、本発明に係るプリズム・液溜め一体型チップを用いた表面プラズモン共鳴測定装置の実施形態を説明する。図1(a),(b)はそれぞれ、本実施形態の表面プラズモン共鳴測定装置を上から見た図、垂直方向の断面図である。本実施形態の表面プラズモン共鳴測定装置は、第1の実施形態で説明したプリズム・液溜め一体型チップ(図3)を用いた表面プラズモン共鳴測定装置である。
[Third Embodiment]
With reference to FIGS. 1 and 6, an embodiment of a surface plasmon resonance measuring apparatus using a prism / liquid reservoir integrated chip according to the present invention will be described. FIGS. 1A and 1B are a top view and a vertical sectional view, respectively, of the surface plasmon resonance measuring apparatus of the present embodiment. The surface plasmon resonance measuring apparatus of this embodiment is a surface plasmon resonance measuring apparatus using the prism / liquid reservoir integrated chip (FIG. 3) described in the first embodiment.
本実施形態のプリズム・液溜め一体型チップを用いた表面プラズモン共鳴測定装置は、着脱可能なプリズム・液溜め一体型チップと、プリズム・液溜め一体型チップを保持する、半円球プリズム5の直径より大きく、フランジ10の直径より小さな開口部、及び半円球プリズムの半径よりも長い足を有するホルダー15と、光源1、光源からの光を反射し、半円球プリズムに入力するミラー2a、半円球プリズムに入力されフランジと金属薄膜との界面(本明細書中で、半円球プリズム平面ともいう)で反射され半円球プリズムから出力された光を透過する偏光子6、及び偏光子を透過した光を反射し検光部3へ入力するミラー2bから構成される光学系とを備える。検光部3にはパーソナルコンピュータ(PC)が接続されている。
The surface plasmon resonance measuring apparatus using the prism / liquid reservoir integrated chip of this embodiment includes a detachable prism / liquid reservoir integrated chip, and a
図6(a),(b)はそれぞれ、図1(b)の一部を示す図、ホルダー15を下から見た図である。ホルダー15は、開口部に半円球プリズムを収め、プリズム・液溜め一体型チップを垂直に保持する。また、ホルダー15には、プリズム・液溜め一体型チップのフランジ10に切り欠きと嵌接する凸部8a,8b,及び8cが設けられている。
FIGS. 6A and 6B are views showing a part of FIG. 1B and a view of the
光学系は、光源1からの光が半円球プリズム5に入射され、フランジ10と金属薄膜9との界面で光の全反射がおこるように調整されている。
The optical system is adjusted so that light from the
本発明にかかるプリズム・液溜め一体型チップでは、半円球プリズム5に対し、光源1からの光7が半円球を半分とした側(図6(a)の矢印Aで示した範囲)のどこに照射されたとしても、必ず光は中心点に結合する。よって、プリズム・液溜め一体型チップの入れ替えの際に生じうる光軸のずれが原因となる、散乱光・反射光の増大は生じない。このことは、光がプリズム・液溜め一体型チップのプリズム平面の中心点にかならず結合するということを意味し、この結果、光の利用効率が上がり、表面プラズモン共鳴測定における感度向上が図れる。
In the prism / liquid reservoir integrated chip according to the present invention, the light 7 from the
プリズム・液溜め一体型チップを用いた表面プラズモン共鳴測定装置の他の実施形態では、図7に示すフランジ10にオリフラを設けたプリズム・液溜め一体型チップを用いることができる。この場合、図8(a)に示すように、ホルダー15には、プリズム・液溜め一体型チップのフランジ10のオリフラに接する長方形のストリップが設けられている。なお、図7(a),(b),(c)はそれぞれ、フランジ10にオリフラを設けたプリズム・液溜め一体型チップを上から見た図、垂直方向の断面図、下から見た図である。また、図8(a),(b)はそれぞれ、フランジ10にオリフラを設けたプリズム・液溜め一体型チップを用いた表面プラズモン共鳴測定装置を上から見た図、垂直方向の断面図である。
In another embodiment of the surface plasmon resonance measuring apparatus using the prism / liquid reservoir integrated chip, a prism / liquid reservoir integrated chip in which an orientation flat is provided on the
(表面プラズモン共鳴測定装置の動作)
次に図1を参照して、表面プラズモン共鳴測定装置の動作を説明する。 光源1から出力された光7は、ミラー2aで反射され、半円球プリズム5へ入射され、半円球プリズム平面で反射される。半円球プリズムから出力された光は偏光子6を透過し、ミラー2bで反射され検光部3へ入力され受光される。
(Operation of surface plasmon resonance measuring device)
Next, the operation of the surface plasmon resonance measuring apparatus will be described with reference to FIG. The light 7 output from the
カメラ等の検光部3で受光した光に関するデータは、PCへ送信され、データ処理が行われてSPRシグナルを得る校正となっている。
Data relating to the light received by the
(SPRデータ)
図9に、本実施形態の表面プラズモン共鳴測定装置を用いて、プリズム・液溜め一体型チップのカップ構造の液溜め部4に水を注入して得られた表面プラズモン共鳴スペクトルを示す。
(SPR data)
FIG. 9 shows a surface plasmon resonance spectrum obtained by injecting water into the
例えば、CCD素子など複数の受光素子を用いたカメラで検光部3を実装する場合、PCで得られるデータの各々は、各受光素子における光強度に相当する。あらかじめ、カメラの受光素子と、フランジと金属薄膜の界面へ入射する光の角度との関係を求めておくことで、図9に示すような、縦軸が光強度、横軸が角度である表面プラズモン共鳴スペクトルを得ることができる。
For example, when the
1 光源
2a,2b ミラー
3 検光部
4 カップ構造の液溜め部
5 半円球プリズム
6 偏光子
7 光
8,8a,8b,8c 凸部
9 金属薄膜
10 フランジ
11a,11b,11c 切り欠き
12 座刳り
13 空洞
14a,14b インレット/アウトレット
15 ホルダー
16 フローセル構造の液溜め部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記座刳りと対向する面に設けられた液溜め部と、
液溜め部の底部に形成された金属薄膜と、
座刳りに形成された半円球プリズムと
を備えたことを特徴とするプリズム・液溜め一体型チップ。 A flange with a seat;
A liquid reservoir provided on the surface facing the seat;
A metal thin film formed on the bottom of the liquid reservoir,
A prism / liquid reservoir integrated chip comprising: a hemispherical prism formed on a sitting surface.
前記半円球プリズムの直径より大きく、前記フランジの直径より小さな開口部を有し、当該開口部に前記半円球プリズムを収めて前記プリズム・液溜め一体型チップを保持するホルダーと、
光源および検光部を含み、前記光源からの光が前記半円球プリズムへ入力され前記フランジと前記金属薄膜との界面で全反射するように調整された光学系と
を備えたことを特徴とする表面プラズモン共鳴測定装置。 A prism / liquid reservoir integrated chip according to any one of claims 1 to 5, which is detachable,
A holder that has an opening that is larger than the diameter of the hemispherical prism and smaller than the diameter of the flange, and that holds the hemispherical prism in the opening and holds the prism / liquid reservoir integrated chip;
An optical system that includes a light source and an analyzer, and is adjusted so that light from the light source is input to the hemispherical prism and totally reflected at an interface between the flange and the metal thin film. Surface plasmon resonance measuring device.
ディスペンサまたはインクジェットを用いて樹脂を前記座刳りに滴下するステップと、 滴下した前記樹脂を硬化させるステップと、
前記カップ構造の液溜め部の底部に金属薄膜を形成するステップと
を含むことを特徴とするプリズム・液溜め一体型チップの製造方法。 Producing a flange having a countersink, and a liquid reservoir of a cup structure provided on a surface of the flange facing the countersink;
Dropping a resin on the seat using a dispenser or an inkjet; curing the dropped resin;
Forming a metal thin film on the bottom of the liquid reservoir of the cup structure. A method for manufacturing a prism / liquid reservoir integrated chip.
ディスペンサまたはインクジェットを用いて樹脂を前記座刳りに滴下するステップと、 滴下した前記樹脂を硬化させるステップと、
前記カップ構造の液溜め部の底部に金属薄膜を形成するステップと、
前記フランジの前記座刳りと対向する面に設けられたフローセル構造の液溜め部を作製するステップと
を含むことを特徴とするプリズム・液溜め一体型チップの製造方法。 Creating a flange with a seat;
Dropping a resin on the seat using a dispenser or an inkjet; curing the dropped resin;
Forming a metal thin film on the bottom of the liquid reservoir of the cup structure;
And a step of producing a flow reservoir structured liquid reservoir provided on a surface of the flange facing the seating. A method for manufacturing a prism / liquid reservoir integrated chip.
The resin is an acrylic resin mainly composed of maleic anhydride, propylene glycol and methacrylate, and the composition of the resin is adjusted so that the refractive index after curing is 1.46 to 1.67. The method for producing a prism / liquid reservoir integrated chip according to claim 7 or 8, wherein
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