JP2009092405A - Target material detection element, target material detection device using it, kit, and detection method - Google Patents

Target material detection element, target material detection device using it, kit, and detection method Download PDF

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聡 西馬
Masaya Ogino
昌也 荻野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a local surface plasmon resonance (LSPR) sensor element having high responsiveness to a target material. <P>SOLUTION: This target material detection element includes a support, and an open ring-shaped metal structure having a part or a plurality of parts of gaps existing on the support surface, and is formed by fixing a capturing body of the target material on the surface of the metal structure, and by arranging it on the substrate surface. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属のプラズモン共鳴を利用し、検体中の標的物質を高感度に検出するための素子、検出装置、検出キットおよび検出方法に関するものである。   The present invention relates to an element, a detection device, a detection kit, and a detection method for detecting a target substance in a specimen with high sensitivity using metal plasmon resonance.

まず、本発明における背景技術について説明する。   First, the background art in the present invention will be described.

<標的物質センサ>
血液中には、ガン・肝炎・糖尿病・骨粗しょう症など特定の疾患に対するマーカーが複数存在している。罹患した際には、平時より特定のタンパク質の濃度が増加する。これらを平時からモニタしておくことで、重大な病気を早期に発見することが出来るため、次世代の医療技術として期待されている。また、腫瘍除去後の予後をモニタすることで、転移を早期に発見することができると考えられており、医療の質向上にも大きな貢献をすると期待されている。
<Target substance sensor>
There are multiple markers in blood for specific diseases such as cancer, hepatitis, diabetes, and osteoporosis. When affected, the concentration of a specific protein increases during normal times. It is expected as a next-generation medical technology because it is possible to detect a serious illness early by monitoring these from normal times. In addition, it is considered that metastasis can be detected at an early stage by monitoring the prognosis after tumor removal, and it is expected to contribute greatly to the improvement of medical quality.

また、近年、食品衛生法が改正され、卵・落花生・そば・小麦・乳を表示することが事業者に義務付けられた。しかし、自分がどの食物に対して、どの程度アレルギー体質であるかということを定量的に知っている人は少ない。これらのデータを科学的に数値として知っておくことは、各人の健康増進や予防医療の観点から重要であり、本発明で開示する技術領域に大きな期待が寄せられている。   In recent years, the Food Sanitation Act has been amended to require businesses to display eggs, peanuts, buckwheat, wheat, and milk. However, few people know quantitatively how much they are allergic to what food. It is important to know these data scientifically as numerical values from the viewpoints of health promotion and preventive medicine for each person, and great expectations are placed on the technical field disclosed in the present invention.

未加工で未精製のタンパク質を分析するための方法の1つは、生物学的なリガンド−アナライト相互作用を利用して特定の化合物を識別するセンサを基本としたものである。   One method for analyzing raw and unpurified proteins is based on sensors that use biological ligand-analyte interactions to identify specific compounds.

上述した疾病におけるマーカー、食品中のアレルゲンなどを検出対象、すなわち検出における標的物質とし、これを検出するための精度良い標的物質センサの開発が求められている。   Development of an accurate target substance sensor for detecting the above-described disease markers, food allergens, and the like as detection targets, that is, target substances for detection, is required.

代表的な標的物質センサの方式として、蛍光免疫法、プラズモン共鳴法、光干渉法などがあげられる。いずれもリガンドもしくはアナライトをセンサ表面に固定し、検体中のリガンドもしくはアナライトを選択性よく選別して結合することにより夾雑物を排除し、目的とする標的物質のみを高効率に捕らえることが共通のステップとなる。   As a typical target substance sensor system, a fluorescence immunization method, a plasmon resonance method, an optical interference method and the like can be mentioned. In both cases, ligands or analytes are immobilized on the sensor surface, and the ligands or analytes in the sample are selected and bound with high selectivity to eliminate impurities and capture only the target substance of interest with high efficiency. It is a common step.

<局在表面プラズモン共鳴(LSPR:Localized Surface Plasmon Sensor)>
プラズモン共鳴法を利用したセンサでは、金属プラズモンが界面物質の屈折率変化に高感度に反応することを利用して、金属薄膜や金属の微粒子の上にリガンドを固定し、そのリガンドと特異的に結合するアナライトの濃度を測定している。リガンドは化学的または物理的な手段を用いてセンサ表面に固定化される。当該技術を用いることで、リガンドアナライト間の反応の時間変化(kinetics)についての情報を得ることも可能であり、標識不要という特徴とあわせてLSPRの利点であると考えられている。
<Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR)>
In the sensor using the plasmon resonance method, a ligand is immobilized on a metal thin film or a metal fine particle by utilizing the high sensitivity of the metal plasmon to the change in the refractive index of the interface substance, and the ligand specifically The concentration of analyte bound is measured. The ligand is immobilized on the sensor surface using chemical or physical means. By using this technique, it is possible to obtain information on the kinetics of the reaction between ligand analytes, and it is considered to be an advantage of LSPR together with the feature that labeling is unnecessary.

また、LSPRセンサは、金属微粒子周囲の屈折率が変化すると金属プラズモンの共鳴条件が変化することを利用してセンシングしているので、屈折率変化に対する光学特性の変化が大きいものが、感度が高いということができる。つまり、屈折率が変化した際に透過または吸収スペクトルのピークシフト量が多いほど、また、同じのピークシフト量であれば、ピーク幅が細く、ピークの高さまたは深さが大きいほど高感度だといえる。   In addition, since the LSPR sensor senses by utilizing the fact that the resonance condition of the metal plasmon changes when the refractive index around the metal fine particles changes, the sensor having a large change in the optical characteristics with respect to the change in the refractive index has high sensitivity. It can be said. In other words, the greater the peak shift amount of the transmission or absorption spectrum when the refractive index changes, and the more the same peak shift amount, the narrower the peak width and the higher the peak height or depth, the higher the sensitivity. It can be said.

特許文献1には、アミノ基で表面修飾されたガラス基板に金属微粒子を自己組織的に単分散させ固定化することによる、局在表面プラズモン(LSPR:Localized Surface Plasmon Sensor)センサの製造方法が開示されている。特許文献1には、このセンサの基礎特性についても記述されている。特許文献1には、さらに、吸光スペクトルの強度変化を検出することで、標的物質の濃度やkineticsを測定する手法について記述されている。   Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a localized surface plasmon (LSPR) sensor by self-organizing and immobilizing metal fine particles on a glass substrate surface-modified with an amino group. Has been. Patent Document 1 also describes the basic characteristics of this sensor. Patent Document 1 further describes a technique for measuring the concentration and kinetics of the target substance by detecting the intensity change of the absorption spectrum.

非特許文献1に開示された技術は、特許文献1と同様に金属微粒子を化学的に修飾されたガラス基板に固定化させたLSPRセンサに関するものである。非特許文献1には、更に、ストレプトアビジンとビオチン反応を、吸光スペクトルの強度変化から観測できることが開示されている。また、非特許文献1では、周囲の媒体を変化させたときの屈折率応答性は、76.4nm/indexと報告している。   The technique disclosed in Non-Patent Document 1 relates to an LSPR sensor in which metal fine particles are immobilized on a chemically modified glass substrate, as in Patent Document 1. Non-Patent Document 1 further discloses that a streptavidin-biotin reaction can be observed from a change in the intensity of an absorption spectrum. In Non-Patent Document 1, it is reported that the refractive index response when the surrounding medium is changed is 76.4 nm / index.

また、非特許文献2には、ナノスフィアリソグラフィ(ポリスチレンのナノビーズを用いたリソグラフィ手法)を用い、Agのドットを並べてLSPRセンサを作製する技術が開示されている。周囲の媒体を変化させたときの屈折率応答性は、200nm/indexと報告されている。
特許第3452837号明細書 Anal. Chem. 2002, 74, 504-509, A Colorimetric Gold Nanoparticle Sensor To Interrogate Biomolecular Interactions in Real Time on a Surface J. Phys. Chem.B 1999, 103, 9846-9853, Nanosphere Lithography:Effect of External Dielectric Medium on the Surface Plasmon Resonance Spectrum of a Periodic Array of Silver Nanoparticle
Non-Patent Document 2 discloses a technique for producing an LSPR sensor by arranging Ag dots by using nanosphere lithography (lithography technique using polystyrene nanobeads). The refractive index response when the surrounding medium is changed is reported to be 200 nm / index.
Japanese Patent No. 3452837 Anal. Chem. 2002, 74, 504-509, A Colorimetric Gold Nanoparticle Sensor To Interrogate Biomolecular Interactions in Real Time on a Surface J. Phys. Chem. B 1999, 103, 9846-9853, Nanosphere Lithography: Effect of External Dielectric Medium on the Surface Plasmon Resonance Spectrum of a Periodic Array of Silver Nanoparticle

しかし、上記に開示されている技術では、標的物質が捕捉体により標的物質検出素子表面に捕捉されたときのスペクトルのシフト量が十分でない場合がある。また、スペクトル幅や、ピークの高さまたは深さにおいて改善の余地がある。従って、上記に開示されている技術には、標的物質濃度の検出限界が下げられないという課題がある。臨床検査に当該技術を応用する場合、標的物質を検出する化学物質センサとしては、さらなる性能向上が望まれている。   However, in the technique disclosed above, the amount of shift of the spectrum when the target substance is captured on the surface of the target substance detection element by the capturing body may not be sufficient. In addition, there is room for improvement in spectral width and peak height or depth. Therefore, the technique disclosed above has a problem that the detection limit of the target substance concentration cannot be lowered. When the technology is applied to clinical examination, further improvement in performance is desired as a chemical substance sensor for detecting a target substance.

本発明は、上記課題に鑑み、標的物質を捕捉する化学センサの更なる性能向上を目的として、発明されたものである。   In view of the above problems, the present invention has been invented for the purpose of further improving the performance of a chemical sensor for capturing a target substance.

すなわち本発明の標的物質検出用素子は、検体中の標的物質検出用素子であって、
前記標的物質検出用素子が、
支持体と、該支持体表面に存在する金属構造体と、
該金属構造体の表面に存在する標的物質捕捉体とからなり、
前記金属構造体が、一部が開環した環状構造を有する
ことを特徴とする標的物質検出用素子である。
That is, the target substance detection element of the present invention is a target substance detection element in a specimen,
The target substance detection element is
A support and a metal structure present on the surface of the support;
A target substance capturing body present on the surface of the metal structure,
The element for detecting a target substance is characterized in that the metal structure has a ring structure partially opened.

本発明にかかる標的物質の検出装置は、標的物質の検出装置であって、
上記構成の標的物質検出用素子を保持する保持手段と、
前記標的物質検出用素子に検出のための入射光を照射する光照射手段と、
前記入射光の前記標的物質検出用素子への照射によって得られる透過光もしくは反射光からなる出射光を受光する受光手段と、
検体中の標的物質の存在によって生じる出射光の変化を読み取る読み取り手段と、
を有することを特徴とする標的物質検出装置である。
A target substance detection apparatus according to the present invention is a target substance detection apparatus,
Holding means for holding the target substance detection element having the above-described configuration;
Light irradiation means for irradiating the target substance detection element with incident light for detection;
A light receiving means for receiving outgoing light composed of transmitted light or reflected light obtained by irradiating the target substance detection element with the incident light;
A reading means for reading a change in the emitted light caused by the presence of the target substance in the specimen;
It is a target substance detection apparatus characterized by having.

本発明にかかる標的物質検出用キットは、検体中における標的物質の有無または量を検出するためのキットであって、上記構成の標的物質検出用素子と、上記構成の検出装置と、標的物質の前記素子への捕捉に必要な試薬と、を有することを特徴とする標的物質検出用キットである。   A target substance detection kit according to the present invention is a kit for detecting the presence or amount of a target substance in a sample, the target substance detection element having the above configuration, the detection device having the above structure, and a target substance And a reagent for detecting the target substance.

本発明の標的物質検出方法は、上記構成の標的物質検出用素子を用いて、検体中の標的物質を検出する方法であって、
前記標的物質検出用素子に検体を接触せしめる工程と、
前記標的物質検出用素子に標的物質が捕捉された際に生じる光学的な変化を検出する工程と
を有することを特徴とする、検体中の標的物質検出方法である。
The target substance detection method of the present invention is a method for detecting a target substance in a sample using the target substance detection element having the above-described configuration,
Contacting the specimen with the target substance detection element;
And a step of detecting an optical change that occurs when the target substance is captured by the target substance detection element.

本発明の開示する一部もしくは複数部分の隙間(ギャップ)を有する開環状の金属構造体により、標的物質の有無対して光学特性の変化大きなLSPRセンサを提供することが可能となる。   The open annular metal structure having a gap (gap) of a part or a plurality of parts disclosed in the present invention can provide an LSPR sensor having a large change in optical characteristics with respect to the presence or absence of a target substance.

本発明の標的物質検出用素子は、
支持体と、該支持体表面に存在する金属構造体と、該金属構造体の表面に存在する標的物質捕捉体とを有し、金属構造体が、一部が開環した環状構造を有することを特徴とする標的物質検出用素子である。また、開環状の金属構造体の2以上から一つの単位(ユニット)を形成することができる。
The target substance detection element of the present invention comprises:
It has a support, a metal structure existing on the surface of the support, and a target substance capturing body existing on the surface of the metal structure, and the metal structure has a ring structure in which a part of the ring is opened. The target substance detection element characterized by the above. Moreover, one unit (unit) can be formed from two or more of the open ring metal structure.

この標的物質の捕捉体が固定された金属構造体を基板上に配置した素子を以下の各手段とともに組み込んで標的物質の検出装置を構成することができる。
(1)標的物質検出用素子を保持する保持手段。
(2)保持手段に保持された標的物質検出用素子に検出のための入射光を照射する光照射手段。
(3)入射光の標的物質検出用素子への照射によって得られる透過光もしくは反射光からなる出射光を受光する受光手段。
(4)検体中の標的物質の存在によって生じる出射光の変化を読み取る読み取り手段。
A device for detecting a target substance can be constructed by incorporating an element in which a metal structure on which a target substance capturing body is fixed is arranged on a substrate together with the following means.
(1) Holding means for holding the target substance detection element.
(2) Light irradiation means for irradiating the target substance detection element held by the holding means with incident light for detection.
(3) Light receiving means for receiving outgoing light composed of transmitted light or reflected light obtained by irradiating the target substance detection element with incident light.
(4) Reading means for reading a change in emitted light caused by the presence of the target substance in the specimen.

また、本発明の標的物質検出用素子を以下の各要素とともに用いて検体中における標的物質の有無または量を検出するための標的物質検出用キットとすることもできる。
(A)上記構成の検出装置。
(B)標的物質の素子への捕捉に必要な試薬。
Further, the target substance detection element of the present invention can be used together with the following elements to form a target substance detection kit for detecting the presence or absence or amount of the target substance in a sample.
(A) The detection device having the above configuration.
(B) A reagent necessary for capturing the target substance in the device.

本発明の標的物質検出用素子を用いて以下の工程を有する方法により、検体中の標的物質を検出することができる。
(i)標的物質検出用素子に検体を接触せしめる工程。
(ii)標的物質検出用素子に標的物質が捕捉された際に生じる光学的な変化を検出する工程。
A target substance in a sample can be detected by a method having the following steps using the target substance detection element of the present invention.
(I) A step of bringing the specimen into contact with the target substance detection element.
(Ii) A step of detecting an optical change that occurs when the target substance is captured by the target substance detection element.

標的物質が金属構造体に捕捉された場合と、捕捉されない場合に関する光学的変化を予め求め、既知試料データとして保持しておく。この既知試料データを、上記工程(ii)で得られた光学的な変化を既知試料データと照合して、検体中での標的物質の存在の有無、あるいはその濃度を求めることができる。   An optical change regarding the case where the target substance is captured by the metal structure and the case where the target substance is not captured is obtained in advance, and is stored as known sample data. By comparing this known sample data with the optical change obtained in the above step (ii) with the known sample data, the presence or absence of the target substance in the specimen or its concentration can be determined.

以下、図を参照しながら本発明に関わる実施形態につき述べる。ここでは本発明を完全に理解してもらうため、特定の実施形態について詳細な説明をおこなうが、本発明はここに記した内容に限定されるものではない。   Embodiments relating to the present invention will be described below with reference to the drawings. Although specific embodiments will be described in detail herein in order to provide a thorough understanding of the present invention, the present invention is not limited to what is described herein.

<標的物質検出素子>
図1を参照しながら説明する。この標的物質検出素子では、基板102の表面に、多数の金属構造体としての金属構造体101が規則的に配置されている。各金属構造体101の基板102の表面方向での形状、すなわちその平面形状は一つのギャップによる開環状(分割されたリング形状)となっている。また、各金属構造体101の表面には、標的物質の捕捉体103が固定されており、これにより標的物質104を捕捉することができる。
<Target substance detection element>
This will be described with reference to FIG. In this target substance detection element, a large number of metal structures 101 as metal structures are regularly arranged on the surface of the substrate 102. The shape of each metal structure 101 in the surface direction of the substrate 102, that is, its planar shape, is an open ring (divided ring shape) with one gap. Further, a target substance capturing body 103 is fixed on the surface of each metal structure 101, whereby the target substance 104 can be captured.

金属構造体101の形状は、一部もしくは複数部にギャップを持ち、分割されたリング形状(開環形状)を有し、検体や緩衝溶液との界面で、プラズモンが生ずるパターンであればとくに制限はない。   The shape of the metal structure 101 is particularly limited as long as it has a part or a plurality of parts, has a divided ring shape (ring-opening shape), and a pattern in which plasmon is generated at the interface with the specimen or buffer solution. There is no.

分割されたリングとしては、図2に示すような四角形や三角形のリングが分割されたものでも何ら問題はない。さらに、(a)及び(b)に示すように、ギャップが二個ある場合でも構わないし、図3(c)及び(d)に示すように分割されたリングの二重構造など、1つのユニットが複数の金属構造体からなるものでもよい。なお、図3(c)及び(d)の構造では、1つのユニット中に同一平面形状のリングが二重化されているが、異なる平面形状のリングが二重化されたものであってもよい。さらには、図4(a)、(b)、(c)、(d)に示すように、ギャップが複数個存在した分割リングであっても構わない。   As the divided ring, there is no problem even if a quadrangular or triangular ring as shown in FIG. 2 is divided. Further, as shown in (a) and (b), there may be two gaps, and one unit such as a double ring structure divided as shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d). May consist of a plurality of metal structures. In the structures of FIGS. 3C and 3D, the rings having the same planar shape are doubled in one unit, but the rings having different planar shapes may be doubled. Furthermore, as shown in FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D, a split ring having a plurality of gaps may be used.

リング状構造体の面内における大きさ(最長部)は、10〜1450nmの範囲にあることが好ましく、50〜1000nmの範囲内にあること更に好ましい。ギャップの大きさ(開環した部分に対向する端部間の距離)は1〜100nmの範囲内であることが好ましく、1〜50nmの範囲内であることがさらに好ましい。各金属構造体間の距離は、50〜2000nmの範囲にあることが好ましい。   The in-plane size (longest part) of the ring-shaped structure is preferably in the range of 10 to 1450 nm, and more preferably in the range of 50 to 1000 nm. The size of the gap (distance between the ends facing the ring-opened portion) is preferably in the range of 1 to 100 nm, and more preferably in the range of 1 to 50 nm. The distance between each metal structure is preferably in the range of 50 to 2000 nm.

また、多数の金属構造体を基板上に配置する場合には、図1〜図3に示すような正方格子配置の他に、三角格子配置、六方格子配置、回転対象配置、準周期型の配置など、どのような配置にしても特に制限はない。   When a large number of metal structures are arranged on the substrate, in addition to the tetragonal lattice arrangement as shown in FIGS. 1 to 3, a triangular lattice arrangement, a hexagonal lattice arrangement, a rotation target arrangement, and a quasi-periodic arrangement There are no particular restrictions on any arrangement.

金属構造体の構成材料としては、Au、Ag、Cu、Ptなど貴金属を用いることが好ましい。膜厚は10〜200nmの範囲であり、照射光の波長帯域で適宜選択して用いられる。   As a constituent material of the metal structure, a noble metal such as Au, Ag, Cu, or Pt is preferably used. The film thickness is in the range of 10 to 200 nm, and is appropriately selected and used in the wavelength band of the irradiation light.

<金属構造体の作製プロセス>
標的物質検出素子の有する金属構造体の作製方法としては、所望のパターンが形成できる方法であれば、どのような方法であっても特に問題はない。電子線(EB)リソグラフィによる手法であっても、ナノインプリント技術を用いた手法であっても、フォトリソグラフィやX線リソグラフィを用いた手法であっても何ら問題はない。また、パターンをAuに転写する方法としては、エッチングを用いても構わないし、リフトオフにより形成しても何ら問題はない。
<Production process of metal structure>
As a method for producing the metal structure of the target substance detection element, any method can be used as long as a desired pattern can be formed. There is no problem even if it is a technique using electron beam (EB) lithography, a technique using nanoimprint technology, or a technique using photolithography or X-ray lithography. As a method for transferring the pattern to Au, etching may be used, and there is no problem even if the pattern is formed by lift-off.

<捕捉体および標的物質>
標的物質捕捉体103としては、標的物質104と特異的な結合対を形成するものであれば、特に制約はない。ここでは抗体や核酸を用いることが好ましい。
<Capturer and target substance>
The target substance capturing body 103 is not particularly limited as long as it forms a specific binding pair with the target substance 104. Here, it is preferable to use an antibody or a nucleic acid.

標的物質としては、標的物質捕捉体と特異的な結合対を形成するものであれば、特に制約はない。具体的には、検体中に含まれる標的物質は、非生体物質と生体物質に大別される。非生体物質として産業上利用価値の大きいものとしては、環境汚染物質としての塩素置換数/位置の異なるPCB類、同じく塩素置換数/位置の異なるダイオキシン類、いわゆる環境ホルモンと呼ばれる内分泌撹乱物質等が挙げられる。   The target substance is not particularly limited as long as it forms a specific binding pair with the target substance capturing body. Specifically, target substances contained in a specimen are roughly classified into non-biological substances and biological substances. Industrially useful non-biological substances include PCBs with different chlorine substitution numbers / positions as environmental pollutants, dioxins with different chlorine substitution numbers / positions, endocrine disrupting substances called so-called environmental hormones, etc. Can be mentioned.

生体物質としては、核酸、タンパク質、糖鎖、脂質及びそれらの複合体から選択される。   The biological material is selected from nucleic acids, proteins, sugar chains, lipids, and complexes thereof.

生体物質が含まれ、更に詳しくは、核酸、タンパク質、糖鎖、脂質から選択される生体分子を含んでなるものであり、具体的には、DNA、RNA、アプタマー、遺伝子、染色体、細胞膜、ウイルス、抗原、抗体、レクチン、ハプテン、ホルモン、レセプター、酵素、ペプチド、スフィンゴ糖、スフィンゴ脂質の何れかから選択された物質を含むものであれば、如何なる物質にも本発明を適用することができる。更には、前記の「生体物質」を産生する細菌や細胞そのものも、本発明が対象とする「生体物質」として標的物質となり得る。   Biological substances are included, and more specifically, biomolecules selected from nucleic acids, proteins, sugar chains, and lipids. Specifically, DNA, RNA, aptamers, genes, chromosomes, cell membranes, viruses The present invention can be applied to any substance as long as it contains a substance selected from any of antigens, antibodies, lectins, haptens, hormones, receptors, enzymes, peptides, sphingosaccharides, and sphingolipids. Furthermore, bacteria and cells themselves that produce the above-mentioned “biological substances” can also be target substances as “biological substances” targeted by the present invention.

なお、本発明における検体とは、標的物質検出素子との接触可能であり、検体中に標的物質が存在している場合には、標的物質と金属構造体上に固定した捕捉体とが反応して、捕捉体により標的物質を捕捉可能な形態を有するものであればよい。上記の検出対象としての標的物質を含む液体などの採取試料で、直接標的物質検出素子と反応させることができるものであれば、それが検体となる。あるいは、緩衝液などで適度に採取試料を希釈したものや、標的物質を含むと想定される部分を採取試料から移行させた液体なども、検体として取り扱うことができる。   Note that the specimen in the present invention can be contacted with the target substance detection element, and when the target substance is present in the specimen, the target substance and the capturing body fixed on the metal structure react. Any material that can capture the target substance by the capturing body may be used. If the collected sample such as a liquid containing the target substance as the detection target can be directly reacted with the target substance detection element, it becomes a specimen. Alternatively, a sample obtained by appropriately diluting a collected sample with a buffer solution or a liquid in which a portion assumed to contain a target substance is transferred from the collected sample can be handled as a specimen.

<センサの動作原理>
次に、本発明にかかる標的物質検出素子(化学センサ)の動作原理につき、図5を用いて説明する。図5(b)において、図中、上方向から下方向(+z方向)に向かって入射光501を入射させる。入射光は、金属構造体中の自由電子とカップリングし、金属構造体に固定化された捕捉体に、標的物質が結合した場合、構造体周囲の屈折率が変化する。そのためにプラズモン共鳴の共鳴周波数が変化し、吸光スペクトルのピークがシフトする。この原理を使って抗原抗体などの生化学反応を検出することが可能である。
<Operation principle of sensor>
Next, the operation principle of the target substance detection element (chemical sensor) according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5B, incident light 501 is incident from the upper direction to the lower direction (+ z direction) in the drawing. Incident light is coupled with free electrons in the metal structure, and when the target substance is bound to the trapping body immobilized on the metal structure, the refractive index around the structure changes. Therefore, the resonance frequency of plasmon resonance changes, and the peak of the absorption spectrum shifts. This principle can be used to detect biochemical reactions such as antigen antibodies.

図5(c)にその様子を示すが、まず、捕捉分子を固定化させた状態でスペクトルを測定する。次に抗原抗体反応させた後、スペクトルを測定すると金ナノ構造体の吸光スペクトルがシフトする。このシフト量が抗原の濃度に比例するので、抗原の濃度を測定することができる。   FIG. 5C shows the state. First, the spectrum is measured in a state where the capture molecules are immobilized. Next, after the antigen-antibody reaction, when the spectrum is measured, the absorption spectrum of the gold nanostructure shifts. Since this shift amount is proportional to the concentration of the antigen, the concentration of the antigen can be measured.

測定の感度は構造体周囲の屈折率の変化が、吸光スペクトルをどれだけ大きく変化させるかによって決まる。具体的には、ピークシフト量が大きく、ピーク幅が細く、ピークの深さが大きいほど高感度だといえる。従来のLSPRセンサとしてAuコロイドやAuロッド
構造が知られているが、Auコロイドでは上述のようにピークシフト量が小さい。また、Auロッドなどの構造では、片方の偏光にしか反応しないために、無偏光を入射させた場合は約半分の光が素通りし、ピーク深さを浅くしてしまっていた。本発明の開環状の構造とすることで、ピークシフト量がAuコロイドより大きく、ピークの深さも大きい光学特性が得られ、高感度な標的物質の検出が実現される。
The sensitivity of the measurement depends on how much the change in refractive index around the structure changes the absorption spectrum. Specifically, it can be said that the sensitivity is higher as the peak shift amount is larger, the peak width is narrower, and the peak depth is larger. Au colloid and Au rod structure are known as conventional LSPR sensors, but Au colloid has a small peak shift amount as described above. In addition, since a structure such as an Au rod responds to only one polarized light, about half of the light passes through when the non-polarized light is incident, and the peak depth is reduced. By adopting the open ring structure of the present invention, optical characteristics having a peak shift amount larger than that of the Au colloid and a larger peak depth can be obtained, and a highly sensitive target substance can be detected.

なお、図5に示す例では、出射光として透過光を利用しているが、素子表面からの反射光を出射光として利用してもよい。   In the example shown in FIG. 5, transmitted light is used as outgoing light, but reflected light from the element surface may be used as outgoing light.

<標的物質測定装置>
(反応ウェルを用いた測定装置)
図6を参照しながら説明する。光照射手段である光源602としては、安定した光源であれば特に制限はない。本発明では、ハロゲンランプを用いることが好ましい。対物レンズ603としては、光源からの入射光を略並行にすることができれば、何ら問題はない。ここでは、色収差などがないものを用いることがより好ましい。出射光としての透過光を受ける受光手段604としては、1nm程度の波長分解能をもった分光計測装置が望ましい。本発明では、マルチチャネル検出器や分光光度計を用いることが好ましい。反応ウェル601としては、標的物質の非特異吸着が少ない材料で構成されたものを用いることが好ましい。標的物質検出素子605としては、図1〜4に示すプラズモン光学素子が、適宜選択して使用される。
<Target substance measuring device>
(Measurement device using reaction well)
This will be described with reference to FIG. The light source 602 that is a light irradiation unit is not particularly limited as long as it is a stable light source. In the present invention, it is preferable to use a halogen lamp. The objective lens 603 has no problem as long as incident light from the light source can be made substantially parallel. Here, it is more preferable to use one having no chromatic aberration. As the light receiving means 604 for receiving the transmitted light as the emitted light, a spectroscopic measurement apparatus having a wavelength resolution of about 1 nm is desirable. In the present invention, it is preferable to use a multi-channel detector or a spectrophotometer. As the reaction well 601, it is preferable to use a reaction well 601 made of a material with less non-specific adsorption of the target substance. As the target substance detection element 605, the plasmon optical element shown in FIGS.

(マイクロ流路を用いた測定装置)
図7を参照しながら説明する。光源701としては、安定した光源であれば特に制限はない。本発明では、ハロゲンランプを用いることが好ましい。透過光を出射光として受光する受光手段702としては、1nm程度の波長分解能をもった分光計測装置が望ましい。本発明では、マルチチャネル検出器や分光光度計を用いることが好ましい。検体リザーバー703としては、標的物質の非特異吸着が少ない材料で構成させたリザーバー、もしくは、チップ中にリザーバーを作りこんでもかまわない。本発明では、非特異吸着防止コーティングしたエッペンドルフチューブを用いることが好ましい。洗浄液リザーバー704としては、特に制限はない。ここでは、生化学用のガラスもしくはプラスチックチューブを用いることが好ましい。流路切り替えバルブ705としては、流体のチューブを切り替えられれば特に制限はない。本発明では、三方向バルブを用いることが好ましい。送液手段706としては、シリンジポンプやチューブポンプ、ダイヤフラムポンプなどを適宜選択して用いることができる。廃液タンク707としては、ポンプにシリンジポンプを使用した場合、シリンジがそのまま廃液タンクになる。チューブポンプやダイヤフラムポンプを用いた場合は、ビーカーや瓶を廃液タンクとして用いることができる。また、検体が少量しかない場合は廃液にせず、循環用の流路やチューブを用い検体を循環させてやってもよい。送液および廃液チューブ708,709としては、標的物質の吸着ができる限り少ない材質のチューブが好ましい。標的物質検出素子710としては、図1〜4に示すプラズモン光学素子が、適宜選択して使用される。流路711としては、検体量ができる限り減らすことができるよう微小なものであることが好ましい。また、流路表面に標的物質ができる限り吸着しないようコーティングが施されていることが好ましい。カバー712としては、透明な材料でかつ、基板713とともに流路を形成でき得る材料であることが好ましい。
(Measurement device using microchannel)
This will be described with reference to FIG. The light source 701 is not particularly limited as long as it is a stable light source. In the present invention, it is preferable to use a halogen lamp. As the light receiving means 702 for receiving transmitted light as outgoing light, a spectroscopic measurement device having a wavelength resolution of about 1 nm is desirable. In the present invention, it is preferable to use a multi-channel detector or a spectrophotometer. As the specimen reservoir 703, a reservoir made of a material with less non-specific adsorption of the target substance, or a reservoir may be built in the chip. In the present invention, it is preferable to use an Eppendorf tube coated with non-specific adsorption prevention. The cleaning liquid reservoir 704 is not particularly limited. Here, it is preferable to use a glass or plastic tube for biochemistry. The flow path switching valve 705 is not particularly limited as long as the fluid tube can be switched. In the present invention, it is preferable to use a three-way valve. As the liquid feeding means 706, a syringe pump, a tube pump, a diaphragm pump, or the like can be appropriately selected and used. As the waste liquid tank 707, when a syringe pump is used as a pump, the syringe becomes a waste liquid tank as it is. When a tube pump or a diaphragm pump is used, a beaker or a bottle can be used as a waste tank. If there is only a small amount of sample, the sample may be circulated using a circulation channel or tube instead of using waste liquid. As the liquid feeding and waste liquid tubes 708 and 709, tubes made of a material having as little as possible adsorption of the target substance are preferable. As the target substance detection element 710, the plasmon optical element shown in FIGS. The flow path 711 is preferably minute so that the amount of the sample can be reduced as much as possible. In addition, it is preferable that the surface of the channel is coated so that the target substance is not adsorbed as much as possible. The cover 712 is preferably a transparent material and a material that can form a flow path with the substrate 713.

以下、本発明の実施例を述べるが、本発明はここに記述した内容だけに制限を受けるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited only to the contents described herein.

(実施例1)
<標的物質検出素子>
図2を参照しながら説明する。支持体202としては、厚み525μmの石英ウェハーを用い、金属ドット201の材料としては金を用い、捕捉体203としては、抗体を用いる。
(電子線(EB)描画プロセスによる素子作製)
金属ドットアレイとしては、図1に示すように、一部にギャップを有する開環状の金属構造体を用いる。リングの直径は、200nm、帯幅は50nm、ギャップの間隔は20nmとする。またアレイの周期は、450nm、Auの厚みは50nmとする。
Example 1
<Target substance detection element>
This will be described with reference to FIG. A quartz wafer with a thickness of 525 μm is used as the support 202, gold is used as the material of the metal dots 201, and antibodies are used as the capture body 203.
(Element fabrication by electron beam (EB) drawing process)
As the metal dot array, an open ring metal structure having a gap in part is used as shown in FIG. The diameter of the ring is 200 nm, the band width is 50 nm, and the gap interval is 20 nm. The period of the array is 450 nm and the thickness of Au is 50 nm.

次に、図8を用いて、検出素子の作製方法の一例を示す。石英基板801にバインダとして、Tiを5nm成膜した後、連続してAu82を50nm成膜する。次に、ネガ型レジスト803(シプレイファーイースト社、SAL601)をスピンコートする。プリベークした後、電子線描画装置のチャンバーに導入し所望のパターンを描画する。描画終了後、ポストエクスポージャーベークをおこない、急冷する。その後、現像液で現像し、レジストのパターニングをおこなう。パターニングされたレジストをマスクとして、ドライエッチングをおこない、金層にパターンを転写する。金がパターニングされたら、最後に、リムーバー等の処理をおこないレジストを除去する。以上のプロセスを経ることにより、金のドットパターンを形成することが可能となる。 Next, an example of a method for manufacturing a detection element is described with reference to FIGS. After 5 nm of Ti is deposited as a binder on the quartz substrate 801, 50 nm of Au 8 0 2 is continuously deposited. Next, a negative resist 803 (Shipley Far East, SAL601) is spin-coated. After pre-baking, it is introduced into a chamber of an electron beam drawing apparatus and a desired pattern is drawn. After drawing, post-exposure bake is performed and cooled rapidly. Then, it develops with a developing solution and performs resist patterning. Using the patterned resist as a mask, dry etching is performed to transfer the pattern to the gold layer. When the gold is patterned, finally, the resist is removed by performing a process such as a remover. Through the above process, a gold dot pattern can be formed.

<標的物質測定装置>
図7を参照しながら説明する。光源701としては、ハロゲンランプを用い、分光器702としては、マルチチャネル検出器(浜松ホトニクス)を用いる。検体リザーバー703としては、エッペンドルフチューブを用い、洗浄液リザーバー704としては、生化学用のガラスボトルを用いる。流路切り替えバルブ705としては、三方向バルブ(GLサイエンス)を用い、送液手段706としては、シリンジポンプ(kd Scientific KDS200)を用いる。廃液タンク707としては、シリンジを用い、送液および廃液チューブ708,709としては、テフロンチューブを用いる。標的物質検出素子710としては、上述のパターニング方法により金の開環状の構造体を図1に示すように配置した素子を用い、流路711としては、カバー(PDMS基板)712に形成した1mm幅、100μm幅、40mm長のものを用いる。基板713としては、石英ガラスを用い、コリメートレンズとしては、平凸シリンダーレンズ(シグマ光機、20mmx40mm)を用いる。
<Target substance measuring device>
This will be described with reference to FIG. A halogen lamp is used as the light source 701, and a multi-channel detector (Hamamatsu Photonics) is used as the spectroscope 702. An Eppendorf tube is used as the specimen reservoir 703, and a glass bottle for biochemistry is used as the cleaning liquid reservoir 704. A three-way valve (GL Science) is used as the flow path switching valve 705, and a syringe pump (kd Scientific KDS200) is used as the liquid feeding means 706. A syringe is used as the waste liquid tank 707, and a Teflon tube is used as the liquid feeding and waste liquid tubes 708 and 709. As the target substance detection element 710, an element in which an open ring structure of gold is arranged as shown in FIG. 1 by the above-described patterning method is used. As the flow path 711, a 1 mm width formed on the cover (PDMS substrate) 712 is used. 100 μm width and 40 mm length are used. Quartz glass is used as the substrate 713, and a plano-convex cylinder lens (Sigma light machine, 20 mm × 40 mm) is used as the collimating lens.

<屈折率応答性の評価>
局在表面プラズモン(LSPR)センサは、センサ表面に特定の抗原と特異的に反応する捕捉体を固定化し、その抗体により標的物質を捕捉させる。標的物質は、一般的に、可視光領域において溶液よりも屈折率が高いので、標的物質が捕捉されることにより金ドット表面の屈折率が高くなる。そして、その屈折率変化を、LSPRでセンシングする。そのため、屈折率に対する応答性を評価すれば、センサの感度を評価することが可能となる。本発明で開示した発明によると、一部もしくは複数部分のギャップを有する環状の金属ナノ構造体からなる素子は、ギャップ部分と環状部分に起因するプラズモン共鳴が効果的に作用し、高い屈折率応答性を示すことが確認できる。
<Evaluation of refractive index response>
A localized surface plasmon (LSPR) sensor immobilizes a capturing body that specifically reacts with a specific antigen on the sensor surface, and captures a target substance by the antibody. Since the target substance generally has a higher refractive index than the solution in the visible light region, the refractive index of the gold dot surface is increased by capturing the target substance. Then, the refractive index change is sensed by LSPR. Therefore, if the responsiveness to the refractive index is evaluated, the sensitivity of the sensor can be evaluated. According to the invention disclosed in the present invention, an element composed of a ring-shaped metal nanostructure having a gap of a part or a plurality of parts effectively acts on the plasmon resonance caused by the gap part and the ring part, and has a high refractive index response. It can confirm that it shows sex.

<標的物質の測定>
図7の装置において、抗PSA抗体を固定化させた標的物質検出素子710を装置にセットし以下のプロトコールをおこなう。
(1)三方バルブを洗浄液側に切り替え、pHを7.4に調整したバッファー溶液を0.1(ml/min.)の流速で10分間流し、標的物質検出素子をよく洗浄する。
(2)バルブを検体側に切り替え、検体を0.1(ml/min.)の流速で10分間流し抗原抗体反応をおこす。
(3)検体を送液しながら、一定時間ごとに反射スペクトルを測定する。
(4)再び、バルブを洗浄液側に切り替え、バッファー溶液を流速0.1(ml/min.)で10分間流し、非特異的に吸着した抗原を洗い流す。
<Measurement of target substance>
In the apparatus of FIG. 7, the target substance detection element 710 on which the anti-PSA antibody is immobilized is set in the apparatus and the following protocol is performed.
(1) The three-way valve is switched to the cleaning liquid side, and a buffer solution whose pH is adjusted to 7.4 is allowed to flow at a flow rate of 0.1 (ml / min.) For 10 minutes to thoroughly wash the target substance detection element.
(2) The valve is switched to the sample side, and the sample is allowed to flow at a flow rate of 0.1 (ml / min.) For 10 minutes to cause an antigen-antibody reaction.
(3) Measure the reflection spectrum at regular intervals while feeding the specimen.
(4) Switch the valve to the washing solution side again, and flow the buffer solution at a flow rate of 0.1 (ml / min.) For 10 minutes to wash away the non-specifically adsorbed antigen.

上記プロトコールにより、図5(c)に示したスペクトルが各反応時間において得られる。このスペクトルをグラフソフトにより関数フィッティングしスペクトルのピーク値を求めることにより、図11に示すように抗原抗体反応のタイムコースが得られる。   With the above protocol, the spectrum shown in FIG. 5C is obtained at each reaction time. By fitting this spectrum with graph software and obtaining the peak value of the spectrum, the time course of the antigen-antibody reaction is obtained as shown in FIG.

(実施例2)
<標的物質検出素子>
図1に示す標的物質検出素子を四つ直列に並べ、それぞれに異なる種類の抗体を固定化させたものを標的物質検出素子として用いる。
(ナノインプリントプロセスによる素子作製)
図9を用いて、検出素子の作製方法の一例を示す。石英基板901にバインダとして、Tiを5nm成膜した後、連続してAu92を50nm成膜する。次に、UV硬化性の樹脂(アクリル系もしくはエポキシ系)903をスピンコートする。そして、予め用意しておいた鋳型904を用い、インプリント法により樹脂をパターニングする。次にエッチングプロセスにより、樹脂膜をレジストとしてAuのエッチングをおこない、さらにレジスト膜をアッシングする。以上のプロセスを経ることにより、所望の金ドットパターンを形成することが可能となる。
(Example 2)
<Target substance detection element>
Four target substance detection elements shown in FIG. 1 are arranged in series, and different types of antibodies are immobilized on the target substance detection elements.
(Element fabrication by nanoimprint process)
An example of a method for manufacturing a detection element will be described with reference to FIGS. After 5 nm of Ti is deposited as a binder on the quartz substrate 901, 50 nm of Au 90 2 is continuously deposited. Next, a UV curable resin (acrylic or epoxy) 903 is spin-coated. Then, using a template 904 prepared in advance, the resin is patterned by an imprint method. Next, by etching process, Au is etched using the resin film as a resist, and the resist film is then ashed. Through the above process, a desired gold dot pattern can be formed.

<標的物質測定装置>
図10を参照しながら説明する。光源1001としては、ハロゲンランプを用い、分光器1002としては、4ch同時測定が可能なマルチチャネル検出器を用い、検体リザーバー1003としては、エッペンドルフチューブを用いる。洗浄液リザーバー1004としては、生化学用のガラスボトルを用い、流路切り替えバルブ1005としては、三方向バルブ(GLサイエンス)を用いる。ポンプ1006としては、シリンジポンプ(kd Scientific KDS200)を用い、廃液タンク1007としては、シリンジを用いる。送液および廃液チューブ1008,1009としては、テフロンチューブを用い、標的物質検出素子1010としては、上述の図1に示す素子が4個直列に並べられたチップを用いる。流路1011としては、PDMS基板1012に形成した1mm幅、100μm幅、40mm長のものを用い、基板1013としては、石英ガラスを用い、コリメートレンズとしては、平凸シリンダーレンズ(シグマ光機、20mmx40mm)を用いる。光ファイバー1016としては、光源からの光量が各波長帯域で充分とれれば特に制限はない。ここでは、可視光波長帯域のファイバーを用いることが好ましい。
<Target substance measuring device>
This will be described with reference to FIG. A halogen lamp is used as the light source 1001, a multi-channel detector capable of simultaneous measurement of 4ch is used as the spectroscope 1002, and an Eppendorf tube is used as the specimen reservoir 1003. A glass bottle for biochemistry is used as the cleaning liquid reservoir 1004, and a three-way valve (GL Science) is used as the flow path switching valve 1005. As the pump 1006, a syringe pump (kd Scientific KDS200) is used, and as the waste liquid tank 1007, a syringe is used. As the liquid feeding and waste liquid tubes 1008 and 1009, Teflon tubes are used, and as the target substance detection element 1010, a chip in which four elements shown in FIG. 1 are arranged in series is used. As the flow path 1011, a 1 mm width, 100 μm width and 40 mm length formed on the PDMS substrate 1012 is used, quartz glass is used as the substrate 1013, and a plano-convex cylinder lens (Sigma light machine, 20 mm × 40 mm) is used as the collimating lens. ) Is used. The optical fiber 1016 is not particularly limited as long as a sufficient amount of light from the light source can be obtained in each wavelength band. Here, it is preferable to use a fiber having a visible light wavelength band.

<標的物質の測定>
図10の装置において、抗CEA抗体、抗AFP抗体、抗PSA抗体及び抗PAP抗体を固定化させた標的物質検出素子を装置にセットし以下のプロトコールをおこなう。
(1)三方バルブを洗浄液側に切り替え、pHを7.4に調整したバッファー溶液を0.1(ml/min.)の流速で10分間流し、標的物質検出素子をよく洗浄する。
(2)バルブを検体側に切り替え、検体を0.1(ml/min.)の流速で10分間流し抗原抗体反応をおこす。
(3)検体を送液しながら、一定時間ごとに反射スペクトルを測定する。
(4)再び、バルブを洗浄液側に切り替え、バッファー溶液を流速0.1(ml/min.)で10分間流し、非特異的に吸着した抗原を洗い流す。
<Measurement of target substance>
In the apparatus of FIG. 10, a target substance detection element on which an anti-CEA antibody, anti-AFP antibody, anti-PSA antibody and anti-PAP antibody are immobilized is set in the apparatus, and the following protocol is performed.
(1) The three-way valve is switched to the cleaning liquid side, and a buffer solution whose pH is adjusted to 7.4 is allowed to flow at a flow rate of 0.1 (ml / min.) For 10 minutes to thoroughly wash the target substance detection element.
(2) The valve is switched to the sample side, and the sample is allowed to flow at a flow rate of 0.1 (ml / min.) For 10 minutes to cause an antigen-antibody reaction.
(3) Measure the reflection spectrum at regular intervals while feeding the specimen.
(4) Switch the valve to the washing solution side again, and flow the buffer solution at a flow rate of 0.1 (ml / min.) For 10 minutes to wash away the non-specifically adsorbed antigen.

上記プロトコールにより、反応場ごとに図5(c)に示すようなスペクトルが得られる。このスペクトルをグラフソフトにより関数フィッティングしスペクトルのピーク値を求めることにより、図12に示すようにそれぞれのマーカータンパク質について、反応のkinetics測定が可能となる。以上のように、複数の疾病マーカータンパク質とその抗体の反応プロファイルを測定することにより、一つのタンパク質の測定より高精度に疾病の要因を調べることが可能になる。   According to the above protocol, a spectrum as shown in FIG. 5C is obtained for each reaction field. By fitting this spectrum with graph software and obtaining the peak value of the spectrum, the kinetics of the reaction can be measured for each marker protein as shown in FIG. As described above, by measuring the reaction profile of a plurality of disease marker proteins and their antibodies, it becomes possible to investigate the cause of the disease with higher accuracy than the measurement of one protein.

本発明の標的物質検出素子の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the target substance detection element of this invention. 本発明の標的物質検出素子(別構成)の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the target substance detection element (separate structure) of this invention. 本発明の標的物質検出素子(別構成)の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the target substance detection element (separate structure) of this invention. 本発明の標的物質検出素子(別構成)の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the target substance detection element (separate structure) of this invention. 本発明の実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating embodiment of this invention. 本発明の実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating embodiment of this invention. 本発明の実施形態および実施例1を説明するための図である。It is a figure for demonstrating embodiment and Example 1 of this invention. 本発明の標的物質検出素子の作製プロセスを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the preparation process of the target substance detection element of this invention. 本発明の標的物質検出素子の作製プロセスを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the preparation process of the target substance detection element of this invention. 本発明の実施例2を説明するための図である。It is a figure for demonstrating Example 2 of this invention. 本発明の実施例1を説明するための図である。It is a figure for demonstrating Example 1 of this invention. 本発明の実施例2を説明するための図である。It is a figure for demonstrating Example 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 金属構造体
102 支持体
103 捕捉体
104 標的物質
201 金属構造体
202 支持体
301 金属構造体
302 支持体
401 金属構造体
402 支持体
501 入射光
502 透過光
601 反応ウェル
602 光源
602 対物レンズ
604 受光手段
605 標的物質検出素子
701 光源
702 分光器
703 検体リザーバー
704 洗浄液リザーバー
705 流路切り替えバルブ
706 送液手段
707 廃液タンク
708 送液チューブ
709 廃液チューブ
710 標的物質検出素子
711 流路
712 カバー
713 基板
714 標的物質検出チップ
715 コリメートレンズ
801 石英基板
802 金(Au)
803 レジスト
901 石英基板
902 金(Au)
903 UV硬化性樹脂
904 鋳型
1001 光源
1002 分光器
1003 検体リザーバー
1004 洗浄液リザーバー
1005 流路切り替えバルブ
1006 ポンプ
1007 廃液タンク
1008 送液チューブ
1009 廃液チューブ
1010 標的物質検出素子
1011 流路
1012 カバー
1013 基板
1014 標的物質検出チップ
1015 カプラー
1016 光ファイバー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Metal structure 102 Support body 103 Capture body 104 Target substance 201 Metal structure 202 Support body 301 Metal structure 302 Support body 401 Metal structure 402 Support body 501 Incident light 502 Transmitted light 601 Reaction well 602 Light source 602 Objective lens 604 Light reception Means 605 Target substance detection element 701 Light source 702 Spectrometer 703 Sample reservoir 704 Cleaning liquid reservoir 705 Flow path switching valve 706 Liquid supply means 707 Waste liquid tank 708 Liquid supply tube 709 Waste liquid tube 710 Target substance detection element 711 Flow path 712 Cover 713 Substrate 714 Target Substance detection chip 715 Collimate lens 801 Quartz substrate 802 Gold (Au)
803 resist 901 quartz substrate 902 gold (Au)
903 UV curable resin 904 Mold 1001 Light source 1002 Spectrometer 1003 Sample reservoir 1004 Cleaning liquid reservoir 1005 Channel switching valve 1006 Pump 1007 Waste liquid tank 1008 Liquid feeding tube 1009 Waste liquid tube 1010 Target substance detection element 1011 Channel 1012 Cover 1013 Substrate 1014 Target substance Detection chip 1015 Coupler 1016 Optical fiber

Claims (5)

検体中の標的物質検出用素子であって、
前記標的物質検出用素子が、
支持体と、該支持体表面に存在する金属構造体と、
該金属構造体の表面に存在する標的物質捕捉体とからなり、
前記金属構造体が、一部が開環した環状構造を有することを特徴とする標的物質検出用素子。
An element for detecting a target substance in a sample,
The target substance detection element is
A support and a metal structure present on the surface of the support;
A target substance capturing body present on the surface of the metal structure,
The element for detecting a target substance, wherein the metal structure has a ring structure in which a part of the metal structure is opened.
前記金属構造体の複数によるユニットを有する請求項1に記載の標的物質検出素子。   The target substance detection element according to claim 1, comprising a unit composed of a plurality of the metal structures. 標的物質の検出装置であって、
請求項1または2に記載の標的物質検出用素子を保持する保持手段と、
前記標的物質検出用素子に検出のための入射光を照射する光照射手段と、
前記入射光の前記標的物質検出用素子への照射によって得られる透過光もしくは反射光からなる出射光を受光する受光手段と、
検体中の標的物質の存在によって生じる出射光の変化を読み取る読み取り手段と、
を有することを特徴とする標的物質検出装置。
A target substance detection device comprising:
Holding means for holding the target substance detection element according to claim 1 or 2,
Light irradiation means for irradiating the target substance detection element with incident light for detection;
A light receiving means for receiving outgoing light composed of transmitted light or reflected light obtained by irradiating the target substance detection element with the incident light;
A reading means for reading a change in the emitted light caused by the presence of the target substance in the specimen;
A target substance detection device comprising:
検体中における標的物質の有無または量を検出するためのキットであって、請求項1または2に記載の標的物質検出用素子と、請求項3に記載の検出装置と、標的物質の前記素子への捕捉に必要な試薬と、を有することを特徴とする標的物質検出用キット。   A kit for detecting the presence or absence or amount of a target substance in a specimen, the target substance detection element according to claim 1 or 2, the detection apparatus according to claim 3, and the target substance to the element And a reagent for detecting the target substance. 請求項1または2記載の標的物質検出用素子を用いて、検体中の標的物質を検出する方法であって、
前記標的物質検出用素子に検体を接触せしめる工程と、
前記標的物質検出用素子に標的物質が捕捉された際に生じる光学的な変化を検出する工程と
を有することを特徴とする、検体中の標的物質検出方法。
A method for detecting a target substance in a sample using the target substance detection element according to claim 1, comprising:
Contacting the specimen with the target substance detection element;
And a step of detecting an optical change that occurs when the target substance is captured by the target substance detection element.
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