JP2022168681A - Detection substrate, detection unit, and detection device - Google Patents

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Abstract

To perform detection with high accuracy regardless of an amount of specimens.SOLUTION: A detection substrate 10 comprises: a dielectric substrate 11; a waveguide 13 that covers part of a surface 11a of the dielectric substrate 11 and radiates microwaves; a diamond crystal 14 that is located on a surface 11a side of the dielectric substrate 11 where the waveguide 13 is located and has an NV center 15 formed on a surface 14b in contact with the waveguide 13 and on the opposite side of a surface 14a; and a thin film 16 that covers the surface 14b of the diamond crystal 14 on which the NV center 15 is formed and has primary antibodies 17 immobilized on a surface 16a. The detection substrate detects magnetic beads that are coupled to specimens coupled to the primary antibodies 17 and have secondary antibodies immobilized thereto on the surface 14a of the diamond crystal 14 on which the NV center 15 is formed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、検出基板、検出ユニットおよび検出装置に関する。 The present disclosure relates to detection substrates, detection units, and detection devices.

特許文献1には、検体と二次抗体とを含む水溶液を一次抗体が固定化された基板へ滴下し、一次抗体と二次抗体とにサンドイッチされた検体を、二次抗体と結合した色素や蛍光物質によって検出する技術が開示されている。 In Patent Document 1, an aqueous solution containing a specimen and a secondary antibody is dropped onto a substrate on which the primary antibody is immobilized, and the specimen sandwiched between the primary antibody and the secondary antibody is treated with a dye or dye bound to the secondary antibody. Techniques for detection by fluorescent substances have been disclosed.

特開2015-230221号公報JP 2015-230221 A

特許文献1に記載の技術では、検体の量が不十分である場合、色素の変化を確認することが難しく、正しく検出されないおそれがある。このように、検出精度には改善の余地がある。 With the technique described in Patent Document 1, when the amount of the sample is insufficient, it is difficult to confirm the change in the dye, and there is a risk that the dye will not be detected correctly. Thus, there is room for improvement in detection accuracy.

1つの態様に係る検出基板は、誘電体基板と、前記誘電体基板の表面の一部を覆い、マイクロ波を照射する導波体と、前記誘電体基板の前記導波体が位置する表面側に位置し、前記導波体と接触する面と反対側の表面にNVセンタが形成されるダイヤモンド結晶と、前記ダイヤモンド結晶の前記NVセンタが形成される表面を覆い、前記表面に一次抗体が固定化された薄膜とを備え、前記ダイヤモンド結晶の前記NVセンタが形成される表面で、前記一次抗体を結合した検体に対して結合する、二次抗体が固定化された磁気ビーズを検出する。 A detection substrate according to one aspect includes a dielectric substrate, a waveguide that covers a part of the surface of the dielectric substrate and irradiates microwaves, and a surface side of the dielectric substrate where the waveguide is located. a diamond crystal having NV centers formed on the surface opposite to the surface in contact with the waveguide; and covering the surface of the diamond crystal having the NV centers formed thereon, a primary antibody being immobilized on the surface. magnetic beads on which a secondary antibody is immobilized that binds to the analyte bound to the primary antibody is detected on the surface of the diamond crystal where the NV center is formed.

1つの態様に係る検出ユニットは、上記の検出基板と、第2誘電体基板と、前記二次抗体が固定化された磁気ビーズとを有する検出ユニットであって、前記第2誘電体基板は、前記検出基板が嵌るように位置する凹部を有し、前記第2誘電体基板の上面は、前記検出基板の上面と平坦になるように接続され、前記二次抗体が固定化された磁気ビーズは、前記第2誘電体基板の上面に配置され、検体液の滴下によって移動する。 A detection unit according to one aspect is a detection unit having the above-described detection substrate, a second dielectric substrate, and magnetic beads to which the secondary antibody is immobilized, wherein the second dielectric substrate is The magnetic beads have recesses in which the detection substrate is fitted, the upper surface of the second dielectric substrate is connected so as to be flat with the upper surface of the detection substrate, and the secondary antibody is immobilized on the magnetic beads. , is placed on the upper surface of the second dielectric substrate, and is moved by dropping the sample liquid.

1つの態様に係る検出装置は、上記の検出ユニットと、光ピックアップとを有する検出装置であって、前記光ピックアップは、前記検出ユニットが備える前記検出基板へ光を照射する光源と、前記検出基板の蛍光を検出する検出器とを備える。 A detection device according to one aspect is a detection device including the detection unit described above and an optical pickup, wherein the optical pickup includes a light source for irradiating light onto the detection substrate included in the detection unit, and the detection substrate. and a detector that detects the fluorescence of

1つの態様に係る検出基板は、誘電体基板と、前記誘電体基板の表面の一部を覆い、表面に一次抗体が固定化された薄膜とを備え、前記誘電体基板の薄膜が位置する表面で、前記一次抗体と結合した検体に対して結合する、二次抗体が固定化された磁気ビーズを、NVセンタを形成するダイヤモンド結晶を対向させて検出する。 A detection substrate according to one aspect includes a dielectric substrate and a thin film that covers a portion of the surface of the dielectric substrate and has a primary antibody immobilized on the surface, and the surface of the dielectric substrate on which the thin film is located Then, the magnetic beads on which the secondary antibody is immobilized, which binds to the specimen bound to the primary antibody, are detected by facing the diamond crystal forming the NV center.

1つの態様に係る検出ユニットは、上記の検出基板と、前記二次抗体が固定化された磁気ビーズとを有する検出ユニットであって、前記二次抗体が固定化された磁気ビーズは、前記誘電体基板の前記薄膜が位置する表面の一端に位置し、検体液の滴下によって移動する。 A detection unit according to one aspect is a detection unit including the detection substrate described above and magnetic beads to which the secondary antibody is immobilized, wherein the magnetic beads to which the secondary antibody is immobilized are the dielectric It is located at one end of the surface on which the thin film of the body substrate is located and is displaced by the drop of sample liquid.

1つの態様に係る検出装置は、上記の検出ユニットと、前記ダイヤモンド結晶と、導波体と、光ピックアップとを有する検出装置であって、前記ダイヤモンド結晶は、ある一面にNVセンタを形成し、前記導波体は、前記ダイヤモンド結晶の表面のうち、前記NVセンタが形成される表面と反対側の面に位置し、前記光ピックアップは、前記検出ユニットが備える前記検出基板へ光を照射する光源と、前記検出基板の蛍光を検出する検出器を備える。 A detection device according to one aspect is a detection device comprising the detection unit described above, the diamond crystal, a waveguide, and an optical pickup, wherein the diamond crystal forms an NV center on one surface, The waveguide is positioned on the surface of the diamond crystal opposite to the surface on which the NV center is formed, and the optical pickup is a light source for irradiating the detection substrate included in the detection unit with light. and a detector for detecting the fluorescence of the detection substrate.

本開示の1つの態様に係る検出基板、検出ユニットおよび検出装置によれば、検体の量によらず、高精度に検出できる。 According to the detection substrate, the detection unit, and the detection device according to one aspect of the present disclosure, detection can be performed with high accuracy regardless of the amount of specimen.

図1は、第1実施形態に係る検出基板の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a detection substrate according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る検出基板における薄膜の配置の一例を説明する概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the arrangement of thin films on the detection substrate according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係る検出ユニットの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the detection unit according to the first embodiment. 図4は、第1実施形態に係る検出装置を使用した検出工程を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a detection process using the detection device according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態に係る検出装置を使用した検出工程を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the detection process using the detection device according to the first embodiment. 図6は、第1実施形態に係る検出装置を使用した検出工程を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a detection process using the detection device according to the first embodiment. 図7は、第2実施形態に係る検出装置の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the detection device according to the second embodiment. 図8は、第2実施形態の変形例に係る検出装置の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a detection device according to a modification of the second embodiment.

以下に第1実施形態に係る検出基板、検出ユニットおよび検出装置について説明する。検出基板、検出ユニットおよび検出装置は、検体を検出するためのものである。 A detection substrate, a detection unit, and a detection device according to the first embodiment will be described below. The detection substrate, detection unit and detection device are for detecting analytes.

[第1実施形態]
(検出基板)
図1は、第1実施形態に係る検出基板10の断面図である。図1に示すように、検出基板10は、検体である検体液Xに含まれる抗原Yの一次抗体17が配置された基板である。検出基板10は、テストラインを構成する。検出基板10は、誘電体基板11と、アンテナ導体12と、導波体13と、ダイヤモンド結晶14と、薄膜16とを備える。
[First embodiment]
(Detection board)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a detection substrate 10 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the detection substrate 10 is a substrate on which a primary antibody 17 against an antigen Y contained in a sample liquid X, which is a sample, is arranged. The detection substrate 10 constitutes a test line. The detection substrate 10 includes a dielectric substrate 11 , an antenna conductor 12 , a waveguide 13 , a diamond crystal 14 and a thin film 16 .

誘電体基板11は、表面11aにアンテナ導体12と導波体13とが形成される。誘電体基板11は、例えばSiO、ガラス材料、セラミックス材料、ガラスエポキシなどの樹脂系材料で形成される。誘電体基板11は、板状に形成される。 An antenna conductor 12 and a waveguide 13 are formed on the surface 11a of the dielectric substrate 11 . The dielectric substrate 11 is made of, for example, SiO 2 , a glass material, a ceramic material, or a resin material such as glass epoxy. Dielectric substrate 11 is formed in a plate shape.

アンテナ導体12は、ダイヤモンド結晶14のNVセンタ15に照射するマイクロ波を伝送する。アンテナ導体12は、誘電体基板11の表面11aと、ダイヤモンド結晶14の面14bとの間に介在する。アンテナ導体12は、誘電体基板11の表面11aの法線方向視(以下、「平面視」という。)において、例えばリング状である。 Antenna conductor 12 transmits microwaves to irradiate NV center 15 of diamond crystal 14 . Antenna conductor 12 is interposed between surface 11 a of dielectric substrate 11 and surface 14 b of diamond crystal 14 . The antenna conductor 12 has, for example, a ring shape when viewed in the normal direction of the surface 11a of the dielectric substrate 11 (hereinafter referred to as “plan view”).

導波体13は、高周波線路導体である。導波体13は、誘電体基板11の表面11aの一部を覆い、ダイヤモンド結晶14のNVセンタ15にマイクロ波を照射する。導波体13は、誘電体基板11の表面11aとダイヤモンド結晶14の面14bとの間に介在する。導波体13は、アンテナ導体12によって伝送されるマイクロ波が伝送される。導波体13は、例えばSiO、ガラス材料、セラミックス材料、ガラスエポキシなどの樹脂系材料で形成される。 The waveguide 13 is a high frequency line conductor. The waveguide 13 covers part of the surface 11a of the dielectric substrate 11 and irradiates the NV center 15 of the diamond crystal 14 with microwaves. Waveguide 13 is interposed between surface 11 a of dielectric substrate 11 and surface 14 b of diamond crystal 14 . The waveguide 13 transmits microwaves transmitted by the antenna conductor 12 . The waveguide 13 is made of, for example, SiO 2 , a glass material, a ceramic material, or a resin material such as glass epoxy.

ダイヤモンド結晶14は、いわゆるダイヤモンドセンサである。ダイヤモンド結晶14は、誘電体基板11の導波体13が位置する表面11a側に位置する。ダイヤモンド結晶14は、導波体13と接触する面14bと反対側の表面14a側にNVセンタ15が形成される。表面14aには、一次抗体17が固定化される。 Diamond crystal 14 is a so-called diamond sensor. The diamond crystal 14 is located on the side of the surface 11a of the dielectric substrate 11 where the waveguide 13 is located. The diamond crystal 14 has an NV center 15 formed on the surface 14a opposite to the surface 14b in contact with the waveguide 13 . A primary antibody 17 is immobilized on the surface 14a.

ダイヤモンド結晶14は、1辺の長さd11が例えば200μmである。ダイヤモンド結晶14は、厚さd12が例えば100μmである。 The diamond crystal 14 has a side length d11 of 200 μm, for example. The diamond crystal 14 has a thickness d12 of, for example, 100 μm.

NVセンタ15は、ダイヤモンド結晶14の表面14a側に単一で配置されていても、複数を配列してもよい。本実施形態では、図1等においては、NVセンタ15が複数を配列される状態を図示している。 A single NV center 15 may be arranged on the surface 14a side of the diamond crystal 14, or a plurality thereof may be arranged. In this embodiment, FIG. 1 and the like illustrate a state in which a plurality of NV centers 15 are arranged.

NVセンタ15は、ダイヤモンド結晶14において、本来は炭素が存在するべきところが窒素で置換され、隣接する位置に空孔がある複合欠陥である。NVセンタ15は、縮退する共有電子対の一部が欠損する。NVセンタ15は、ゼロ磁場においてm=0とm=±1の2つの準位の軌道角運動量を持った電子を有する。m=±1の電子は磁気モーメントを持つため外部磁場の影響を受け、m=±1の縮退も解け、さらに2つのエネルギー準位を有する。これらに起因する電子スピン共鳴を光波およびマイクロ波を用いて検知することにより外部磁場の強度を検出可能である。 The NV center 15 is a complex defect in the diamond crystal 14 in which carbon is substituted with nitrogen where it should exist and vacancies are present at adjacent positions. The NV center 15 lacks part of the degenerate shared electron pairs. The NV center 15 has electrons with two levels of orbital angular momentum of m=0 and m=±1 at zero magnetic field. Electrons with m=±1 have a magnetic moment and are therefore affected by an external magnetic field. The intensity of the external magnetic field can be detected by detecting the electron spin resonance caused by these using light waves and microwaves.

NVセンタ15の電子は、532nmの波長の光で励起され、緩和の過程で638nmの波長の蛍光を放出する。この蛍光過程は電子スピン共鳴周波数においては起こりにくい。そのため、この性質を用いることにより、m=±1の電子の状態を観測することができる。ダイヤモンド結晶14のNVセンタ15では、ゼロ磁場における電子スピン共鳴周波数が約2.87GHzと知られている。この共鳴点の周波数(共鳴周波数)のマイクロ波が照射されたときに638nmの波長の蛍光が消光する。また、外部磁場の大きさ等に応じたm=±1の電子の状態の変化により、マイクロ波の共鳴周波数が変化する。そして、この変化を蛍光強度の周波数変化により捉えることで、磁場を検出可能である。 Electrons in the NV center 15 are excited by light with a wavelength of 532 nm and emit fluorescence with a wavelength of 638 nm in the process of relaxation. This fluorescence process is unlikely at the electron spin resonance frequency. Therefore, by using this property, the electron state of m=±1 can be observed. At the NV center 15 of the diamond crystal 14, the electron spin resonance frequency at zero magnetic field is known to be approximately 2.87 GHz. Fluorescence with a wavelength of 638 nm is quenched when microwaves at the frequency of this resonance point (resonance frequency) are irradiated. Further, the resonance frequency of the microwave changes due to the change in the state of the electrons of m=±1 according to the magnitude of the external magnetic field and the like. Then, the magnetic field can be detected by capturing this change as the frequency change of fluorescence intensity.

薄膜16は、ダイヤモンド結晶14のNVセンタ15が形成される表面14aを覆う。薄膜16は、周縁部の少なくとも一部がダイヤモンド結晶14の表面14aに隣接する。薄膜16は、例えば矩形状、円形状及び多角形状など様々な形状にすることが可能である。薄膜16は、例えばAu、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、酢酸ビニルとビニルアミンコポリマー、セルロースとその誘導体、多糖類、コラーゲン、ポリアミノ酸等の親水性ポリマーで形成される。 Thin film 16 covers surface 14a of diamond crystal 14 where NV center 15 is formed. The thin film 16 is adjacent to the surface 14a of the diamond crystal 14 on at least a portion of its periphery. The membrane 16 can have various shapes, such as rectangular, circular and polygonal. The thin film 16 is formed of a hydrophilic polymer such as Au, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, vinyl acetate and vinylamine copolymer, cellulose and its derivatives, polysaccharides, collagen, polyamino acid, and the like.

図2は、第1実施形態に係る検出基板10における薄膜16の配置の一例を説明する概略図である。図2は、検出基板10を平面視した図である。図2に示すように、薄膜16は、ダイヤモンド結晶14の表面14a上に1つ以上が配置される。薄膜16は、表面14a上に周期的に配置されていてもよい。本実施形態では、薄膜16は、表面14a上に格子状に配置される。検出基板10の各辺の方向において、ダイヤモンド結晶14の表面14aと薄膜16とが交互に露出している。本実施形態では、表面14a上に10×10個の薄膜16が配置される。薄膜16は、1辺の長さd21が例えば1μmである。検出基板10の各辺の方向において隣接する薄膜16の間隔は、例えば1μmである。 FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of arrangement of the thin film 16 on the detection substrate 10 according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view of the detection substrate 10. FIG. As shown in FIG. 2, one or more thin films 16 are disposed on the surface 14 a of the diamond crystal 14 . The thin films 16 may be periodically arranged on the surface 14a. In this embodiment, the thin film 16 is arranged in a grid pattern on the surface 14a. Along each side of the detection substrate 10, the surface 14a of the diamond crystal 14 and the thin film 16 are alternately exposed. In this embodiment, 10×10 thin films 16 are arranged on the surface 14a. The thin film 16 has a side length d21 of 1 μm, for example. The interval between adjacent thin films 16 in the direction of each side of the detection substrate 10 is, for example, 1 μm.

一次抗体17は、抗原Yの一次抗体である。一次抗体17は、1つの薄膜16上に1個以上1000個以下が配置される。一次抗体17は、薄膜16上の全面を覆ってもよい。一次抗体17は、後述する磁気ビーズ23及び二次抗体22とは離れて配置される。 Primary antibody 17 is the primary antibody for antigen Y. One to 1000 primary antibodies 17 are arranged on one thin film 16 . The primary antibody 17 may cover the entire surface of the thin film 16 . The primary antibody 17 is arranged separately from the magnetic beads 23 and the secondary antibody 22, which will be described later.

このように形成された検出基板10は、ダイヤモンド結晶14のNVセンタ15が形成される表面14aにおいて、一次抗体17を結合した検体(図3に示す、検体液X中の抗原Y)に対して結合する、二次抗体22が固定化された磁気ビーズ23を検出する。 The detection substrate 10 formed in this way has a surface 14a on which the NV center 15 of the diamond crystal 14 is formed, and the specimen bound with the primary antibody 17 (antigen Y in the specimen liquid X shown in FIG. 3) The bound magnetic beads 23 on which the secondary antibody 22 is immobilized are detected.

(検出ユニット)
図3は、第1実施形態に係る検出ユニット20の断面図である。検出ユニット20は、後述する検出装置40のプレパラートとして機能する。検出ユニット20は、検出基板10と、第2誘電体基板21と、二次抗体22が固定化された磁気ビーズ23とを有する。第2誘電体基板21は、検出基板10が嵌るように位置する凹部24を有する。第2誘電体基板21の上面である表面21aは、検出基板10の上面と平坦になるように接続される。
(detection unit)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the detection unit 20 according to the first embodiment. The detection unit 20 functions as a preparation for the detection device 40, which will be described later. The detection unit 20 has a detection substrate 10, a second dielectric substrate 21, and magnetic beads 23 to which a secondary antibody 22 is immobilized. The second dielectric substrate 21 has a recess 24 in which the detection substrate 10 is fitted. The surface 21a, which is the upper surface of the second dielectric substrate 21, is connected to the upper surface of the detection substrate 10 so as to be flat.

第2誘電体基板21は、検出基板10を支持する支持基板である。第2誘電体基板21は、検出基板10にマイクロ波信号を伝送する導波体と導波体に接続されるアンテナ導体とが含まれる。第2誘電体基板21は、板状に形成される。第2誘電体基板21の表面21aの中央部に検出基板10が配置される。第2誘電体基板21は、例えばSiO、ガラス材料、セラミックス材料、ガラスエポキシなどの樹脂系材料で形成される。第2誘電体基板21は、板状に形成される。第2誘電体基板21は、誘電体基板11と一体に形成されていてもよい。 The second dielectric substrate 21 is a support substrate that supports the detection substrate 10 . The second dielectric substrate 21 includes a waveguide for transmitting microwave signals to the detection substrate 10 and an antenna conductor connected to the waveguide. The second dielectric substrate 21 is formed in a plate shape. The detection substrate 10 is arranged in the central portion of the surface 21 a of the second dielectric substrate 21 . The second dielectric substrate 21 is made of, for example, SiO 2 , a glass material, a ceramic material, or a resin material such as glass epoxy. The second dielectric substrate 21 is formed in a plate shape. The second dielectric substrate 21 may be formed integrally with the dielectric substrate 11 .

第2誘電体基板21の表面21aの一端側には、二次抗体22が位置する。二次抗体22は、抗原Yの二次抗体である。二次抗体22は、第2誘電体基板21の表面21a上に配置された磁気ビーズ23に固定される。 A secondary antibody 22 is positioned on one end side of the surface 21 a of the second dielectric substrate 21 . Secondary antibody 22 is a secondary antibody for antigen Y. Secondary antibody 22 is immobilized on magnetic beads 23 arranged on surface 21 a of second dielectric substrate 21 .

磁気ビーズ23は、第2誘電体基板21の表面21aの一端に配置される。磁気ビーズ23は、検体液Xの滴下によって他端方向に移動する、二次抗体22が固定化される。1つの磁気ビーズ23の表面には、二次抗体22が1個以上固定化される。磁気ビーズ23は、粒径が例えば30nm以上60nm以下である。磁気ビーズ23は、表面が親水性ポリマーによりコーティングされたFe、Feなどの酸化鉄である。 A magnetic bead 23 is arranged at one end of the surface 21 a of the second dielectric substrate 21 . Magnetic beads 23 are immobilized with secondary antibodies 22 that move toward the other end when sample liquid X is dropped. One or more secondary antibodies 22 are immobilized on the surface of one magnetic bead 23 . The magnetic beads 23 have a particle size of, for example, 30 nm or more and 60 nm or less. The magnetic beads 23 are iron oxides such as Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 whose surfaces are coated with a hydrophilic polymer.

凹部24は、第2誘電体基板21の表面21aに凹状に形成される。凹部24には、検出基板10が嵌る。凹部24は、第2誘電体基板21の表面21aの中間部に配置される。凹部24は、二次抗体22及び磁気ビーズ23が配置された位置から離れている。 The recess 24 is formed in the surface 21a of the second dielectric substrate 21 in a concave shape. The detection substrate 10 is fitted into the recess 24 . The concave portion 24 is arranged in the intermediate portion of the surface 21 a of the second dielectric substrate 21 . The concave portion 24 is separated from the position where the secondary antibody 22 and the magnetic beads 23 are arranged.

吸収パッド25は、第2誘電体基板21の表面21aの他端に配置される。吸収パッド25は、第2誘電体基板21の表面21a上を流れ着いた、検体液X及び磁気ビーズ23に固定化された二次抗体22を吸収する。吸収パッド25は、検出基板10の一次抗体17と結合しなかった、検体液X及び磁気ビーズ23に固定化された二次抗体22を吸収する。吸収パッド25は、凹部24から離れて配置される。 Absorbent pad 25 is disposed on the other end of surface 21 a of second dielectric substrate 21 . The absorbent pad 25 absorbs the sample liquid X and the secondary antibody 22 immobilized on the magnetic beads 23 that flowed on the surface 21 a of the second dielectric substrate 21 . The absorbent pad 25 absorbs the specimen liquid X and the secondary antibody 22 immobilized on the magnetic beads 23 that have not bound to the primary antibody 17 on the detection substrate 10 . Absorbent pad 25 is spaced apart from recess 24 .

第2誘電体基板21の表面21aにおいて、凹部24を挟んで、磁気ビーズ23に固定化された二次抗体22と、吸収パッド25とが配置される。二次抗体22が固定化された磁気ビーズ23は、第2誘電体基板21の表面21aに配置され、検体液Xの滴下によって移動する。 On the surface 21a of the second dielectric substrate 21, the secondary antibody 22 immobilized on the magnetic beads 23 and the absorbent pad 25 are arranged with the concave portion 24 interposed therebetween. The magnetic beads 23 to which the secondary antibody 22 is immobilized are arranged on the surface 21a of the second dielectric substrate 21, and are moved by dropping the specimen liquid X. As shown in FIG.

(検出装置)
検出装置40は、検体液Xに含まれる抗原Yを検出する。図3に示すように、検出装置40は、検出ユニット20と、光ピックアップ30とを有する。
(detection device)
The detection device 40 detects the antigen Y contained in the sample liquid X. FIG. As shown in FIG. 3, the detection device 40 has a detection unit 20 and an optical pickup 30 .

光ピックアップ30は、検出基板10に向かい合って配置される。光ピックアップ30は、ダイヤモンド結晶14のNVセンタ15に光を入出力する。光ピックアップ30は、検出基板10の磁気を検出する。本実施形態では、光ピックアップ30は、検出基板10上を走査しながら検出する。光ピックアップ30は、光源である発光素子31と、検出器である受光素子32とを有する。光ピックアップ30は、図示しない制御回路によって制御される。制御回路は、発光素子31における発光を制御する。制御回路は、受光素子32における受光を制御する。制御回路は、受光素子32が受光した赤色蛍光の信号を処理する。制御回路は、結果として磁場の強度を出力する。 The optical pickup 30 is arranged to face the detection substrate 10 . The optical pickup 30 inputs and outputs light to the NV center 15 of the diamond crystal 14 . The optical pickup 30 detects magnetism of the detection substrate 10 . In this embodiment, the optical pickup 30 performs detection while scanning the detection substrate 10 . The optical pickup 30 has a light emitting element 31 as a light source and a light receiving element 32 as a detector. The optical pickup 30 is controlled by a control circuit (not shown). The control circuit controls light emission in the light emitting element 31 . The control circuit controls light reception by the light receiving element 32 . The control circuit processes the red fluorescence signal received by the light receiving element 32 . The control circuit outputs the strength of the magnetic field as a result.

発光素子31は、検出ユニット20が備える検出基板10へ光を照射する。発光素子31は、レーザダイオードである。発光素子31は、制御回路の制御に基づいて、例えば波長527nmのレーザ光を発光する。発光素子31は、緑色の励起光を発光する。発光素子31は、ダイヤモンド結晶14を照射する励起光を発光する。 The light emitting element 31 emits light to the detection substrate 10 included in the detection unit 20 . The light emitting element 31 is a laser diode. The light emitting element 31 emits laser light with a wavelength of 527 nm, for example, under the control of the control circuit. The light emitting element 31 emits green excitation light. The light emitting element 31 emits excitation light that irradiates the diamond crystal 14 .

受光素子32は、検出基板10の蛍光を検出する。受光素子32は、フォトダイオードである。受光素子32は、制御回路の制御に基づいて、ダイヤモンド結晶14のNVセンタ15の蛍光を受光する。受光素子32は、蛍光を受光する。受光素子32は、励起光により発する蛍光を、ダイヤモンド結晶14から受光する。 The light receiving element 32 detects fluorescence of the detection substrate 10 . The light receiving element 32 is a photodiode. The light receiving element 32 receives fluorescence from the NV center 15 of the diamond crystal 14 under the control of the control circuit. The light receiving element 32 receives fluorescence. The light receiving element 32 receives fluorescence emitted by the excitation light from the diamond crystal 14 .

(検出方法)
図4ないし図6を参照して、検出ユニット20を使用した、ウィルス等の抗原Yの検出方法について説明する。図4は、第1実施形態に係る検出装置40を使用した検出工程を説明する図である。図5は、第1実施形態に係る検出装置40を使用した検出工程を説明する図である。図6は、第1実施形態に係る検出装置40を使用した検出工程を説明する図である。まず、図4に示すように、第2誘電体基板21上の磁気ビーズ23及び二次抗体22に、ウィルス等の抗原Yの検体液Xを滴下する。
(Detection method)
A method of detecting an antigen Y such as a virus using the detection unit 20 will be described with reference to FIGS. 4 to 6. FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a detection process using the detection device 40 according to the first embodiment. FIG. 5 is a diagram for explaining the detection process using the detection device 40 according to the first embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating a detection process using the detection device 40 according to the first embodiment. First, as shown in FIG. 4, a specimen liquid X containing an antigen Y such as a virus is dropped onto the magnetic beads 23 and the secondary antibody 22 on the second dielectric substrate 21 .

図5に示すように、検体液Xは、抗原Yの一部が二次抗体22と結合する。滴下された検体液Xは、抗原Yの一部が二次抗体22と結合した状態で、第2誘電体基板21上で拡散する。これにより、検出基板10の複数の薄膜16上に磁気ビーズ23が付着する。検体液Xは、検出基板10を経由して、吸収パッド25側へと流れる。 As shown in FIG. 5 , in sample liquid X, part of antigen Y binds to secondary antibody 22 . The dropped sample liquid X diffuses on the second dielectric substrate 21 while a part of the antigen Y is bound to the secondary antibody 22 . As a result, the magnetic beads 23 adhere to the plurality of thin films 16 of the detection substrate 10 . The specimen liquid X flows through the detection substrate 10 toward the absorption pad 25 side.

図6に示すように、二次抗体22と結合した抗原Yは、一次抗体17とサンドイッチ状に結合して、結合部Qが形成される。結合部Qは、抗原Yが一次抗体17と二次抗体22とによって挟まれる。結合部Qは、第2誘電体基板21に近い順に、一次抗体17、抗原Y、二次抗体22、磁気ビーズ23の順番で配置される。結合部Qは、第2誘電体基板21から最も離れた位置に磁気ビーズ23が位置する。結合部Qでは、検体液Xにおける抗原Yの濃度に応じた数の磁気ビーズ23が結合する。 As shown in FIG. 6, the antigen Y bound to the secondary antibody 22 binds to the primary antibody 17 in a sandwich manner to form a binding site Q. As shown in FIG. In the binding portion Q, the antigen Y is sandwiched between the primary antibody 17 and secondary antibody 22 . The binding portion Q is arranged in the order of the primary antibody 17 , the antigen Y, the secondary antibody 22 and the magnetic beads 23 in order of proximity to the second dielectric substrate 21 . The magnetic bead 23 is located at the farthest position from the second dielectric substrate 21 in the coupling portion Q. As shown in FIG. At the binding portion Q, the number of magnetic beads 23 corresponding to the concentration of the antigen Y in the sample liquid X is bound.

抗原Yと結合しなかった磁気ビーズ23は、第2誘電体基板21において、薄膜16上に留まらず、検体液Xを滴下した位置とは反対側の端部に位置する吸収パッド25へ向かって移動する。 The magnetic beads 23 that have not bound to the antigen Y do not remain on the thin film 16 of the second dielectric substrate 21, but move toward the absorption pad 25 located at the end opposite to the position where the sample liquid X was dropped. Moving.

一次抗体17が固定されていた位置に、検出用プローブである光ピックアップ30を近接または当接させる。それ以前に、磁気ビーズ23に磁場が印加される。磁気ビーズ23は、磁気を帯びている。磁気ビーズ23の磁界が、NVセンタ15に作用する。より詳しくは、磁気ビーズ23の磁界は、薄膜16に隣接して配置された、ダイヤモンド結晶14の表面14aが露出した部分のNVセンタ15に作用する。光ピックアップ30は、ダイヤモンド結晶14の表面14aが露出した部分のNVセンタ15の電子スピン共鳴信号を蛍光で受光する。これにより、光ピックアップ30は、被測定物である結合部Qの磁気ビーズ23の磁荷を検出する。光ピックアップ30によって、磁気ビーズ23の数に応じて濃度が検出される。制御装置は、光ピックアップ30の検出結果である信号から、磁場の強度を算出し結果として出力する。 An optical pickup 30, which is a detection probe, is brought close to or in contact with the position where the primary antibody 17 was immobilized. Prior to that, a magnetic field is applied to the magnetic beads 23 . The magnetic beads 23 are magnetized. The magnetic field of magnetic beads 23 acts on NV center 15 . More specifically, the magnetic field of the magnetic bead 23 acts on the NV center 15 located adjacent to the thin film 16 where the surface 14a of the diamond crystal 14 is exposed. The optical pickup 30 receives the electron spin resonance signal of the NV center 15 of the portion where the surface 14a of the diamond crystal 14 is exposed as fluorescence. Thereby, the optical pickup 30 detects the magnetic charge of the magnetic beads 23 of the coupling portion Q, which is the object to be measured. The optical pickup 30 detects the concentration according to the number of magnetic beads 23 . The controller calculates the strength of the magnetic field from the signal that is the detection result of the optical pickup 30 and outputs the result.

(効果)
以上により、本実施形態では、ダイヤモンド結晶14の表面14a上に配置された薄膜16には、一次抗体17が配置される。本実施形態では、ダイヤモンド結晶14の表面14aで、一次抗体17を結合した検体に対して結合する、二次抗体22が固定化された磁気ビーズ23を検出する。本実施形態によれば、NVセンタ15を用いることにより、微弱な磁界を検出できる。このように、本実施形態は、検体の量が少なくても高精度に検出できる。
(effect)
As described above, in this embodiment, the primary antibody 17 is placed on the thin film 16 placed on the surface 14 a of the diamond crystal 14 . In this embodiment, on the surface 14a of the diamond crystal 14, the magnetic beads 23 on which the secondary antibody 22 is immobilized, which binds to the specimen to which the primary antibody 17 is bound, are detected. According to this embodiment, a weak magnetic field can be detected by using the NV center 15 . As described above, the present embodiment can detect a sample with high accuracy even if the amount of the sample is small.

本実施形態では、ダイヤモンド結晶14が検出基板10に一体化される。本実施形態は、検出装置40の構成を簡素化できる。 In this embodiment, a diamond crystal 14 is integrated with the sensing substrate 10 . This embodiment can simplify the configuration of the detection device 40 .

本実施形態では、検出基板10は、第2誘電体基板21の凹部24に嵌っている。本実施形態では、第2誘電体基板21上に磁気ビーズ23及び二次抗体22が固定化される。本実施形態によれば、ダイヤモンド結晶14を用いる領域を低減できる。 In this embodiment, the detection substrate 10 fits into the recess 24 of the second dielectric substrate 21 . In this embodiment, magnetic beads 23 and secondary antibodies 22 are immobilized on the second dielectric substrate 21 . According to this embodiment, the area using the diamond crystal 14 can be reduced.

本実施形態は、光ピックアップ30によって、検出基板10へ光を照射し、検出基板10の蛍光を検出する。本実施形態は、検体の量が少なくても高精度に検出できる。 In this embodiment, the optical pickup 30 irradiates the detection substrate 10 with light and detects the fluorescence of the detection substrate 10 . This embodiment can detect with high accuracy even if the amount of specimen is small.

本実施形態では、薄膜16は、ダイヤモンド結晶14の表面14a上に複数配置される。本実施形態では、薄膜16は、ダイヤモンド結晶14の表面14a上に例えば周期的に配置される。本実施形態によれば、検体の量が少ない場合でも、いずれかの薄膜16上で、抗原Yが一次抗体17と二次抗体22とにサンドイッチ状に結合する可能性を高めることができる。これにより、本実施形態は、検体の量が少なくても高精度に検出できる。また、本実施形態では、複数の薄膜16において結合部Qに付着する抗原Yの量の検出結果を平均化することにより、再現性よく安定して定量できる。本実施形態は、結合部Qに付着した検体液Xに含まれる抗原Yの数を容易かつ正確に定量できる。 In this embodiment, a plurality of thin films 16 are arranged on the surface 14 a of the diamond crystal 14 . In this embodiment, the thin film 16 is, for example, periodically arranged on the surface 14a of the diamond crystal 14 . According to this embodiment, even when the amount of specimen is small, the possibility that the antigen Y binds to the primary antibody 17 and the secondary antibody 22 in a sandwich manner on any of the thin films 16 can be increased. As a result, even if the amount of specimen is small, this embodiment can detect the specimen with high accuracy. In addition, in this embodiment, by averaging the detection results of the amount of antigen Y adhering to the binding site Q in a plurality of thin films 16, stable quantification with good reproducibility can be achieved. This embodiment can easily and accurately quantify the number of antigens Y contained in the sample liquid X adhering to the binding portion Q. FIG.

本実施形態では、薄膜16は、ダイヤモンド結晶14の表面14a上に格子状に配置される。本実施形態は、薄膜16に隣接して、ダイヤモンド結晶14の表面14aが露出している。言い換えると、本実施形態は、結合部Qに隣接して、ダイヤモンド結晶14の表面14aが露出している。本実施形態は、結合部QとNVセンタ15との距離を小さくできる。本実施形態は、NVセンタ15へ、結合部Qに含まれる磁気ビーズ23の磁界を効率的に作用させることができる。本実施形態は、露出しているダイヤモンド結晶14の表面14aから、NVセンタ15へ光を入出力できる。本実施形態では、結合部QがNVセンタ15に隣接しているので、1つの磁気ビーズ23による磁界のような微弱な磁界でも検出できる。本実施形態によれば、高精度に検出できる。 In this embodiment, the thin film 16 is arranged on the surface 14a of the diamond crystal 14 in a grid pattern. In this embodiment, adjacent to the thin film 16, the surface 14a of the diamond crystal 14 is exposed. In other words, in this embodiment, adjacent to the joint Q, the surface 14a of the diamond crystal 14 is exposed. This embodiment can reduce the distance between the coupling portion Q and the NV center 15 . In this embodiment, the magnetic field of the magnetic beads 23 included in the coupling portion Q can efficiently act on the NV center 15 . In this embodiment, light can be input and output from the exposed surface 14 a of the diamond crystal 14 to the NV center 15 . In this embodiment, since the coupling portion Q is adjacent to the NV center 15, even a weak magnetic field such as the magnetic field generated by one magnetic bead 23 can be detected. According to this embodiment, detection can be performed with high accuracy.

[第2実施形態]
図7は、第2実施形態に係る検出装置40の断面図である。図7は、誘電体基板11の中間部を図示する。本実施形態では、第2誘電体基板21を有していない点と、ダイヤモンド結晶14の配置とが、第一実施形態と異なる。
[Second embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view of the detection device 40 according to the second embodiment. FIG. 7 illustrates the middle portion of the dielectric substrate 11 . This embodiment differs from the first embodiment in that it does not have the second dielectric substrate 21 and in the arrangement of the diamond crystals 14 .

(検出基板)
検出基板10は、誘電体基板11と、薄膜16とを備える。検出基板10には、ダイヤモンド結晶14を含まない。
(Detection board)
The detection substrate 10 has a dielectric substrate 11 and a thin film 16 . Detection substrate 10 does not include diamond crystals 14 .

誘電体基板11は、下側誘電体基板11Aと上側誘電体基板11Bとを備える。本実施形態では、誘電体基板11は、第一実施形態の誘電体基板11及び第2誘電体基板21として機能する。より詳しくは、誘電体基板11の中間部に薄膜16が配置され、一端に二次抗体22が固定化された磁気ビーズ23が配置され、他端に吸収パッド25が配置される。 The dielectric substrate 11 includes a lower dielectric substrate 11A and an upper dielectric substrate 11B. In this embodiment, the dielectric substrate 11 functions as the dielectric substrate 11 and the second dielectric substrate 21 of the first embodiment. More specifically, the thin film 16 is placed in the middle of the dielectric substrate 11, the magnetic beads 23 to which the secondary antibody 22 is immobilized are placed at one end, and the absorbent pad 25 is placed at the other end.

下側誘電体基板11Aは、第一実施形態の誘電体基板11と同様に構成される。 The lower dielectric substrate 11A is configured similarly to the dielectric substrate 11 of the first embodiment.

上側誘電体基板11Bは、アンテナ導体12を挟んで下側誘電体基板11Aと対向する。上側誘電体基板11Bは、第一実施形態のダイヤモンド結晶14に替えて配置される。上側誘電体基板11Bは、例えばSiO、ガラス材料、セラミックス材料、ガラスエポキシなどの樹脂系材料で形成される。上側誘電体基板11Bは、板状に形成される。 The upper dielectric substrate 11B faces the lower dielectric substrate 11A with the antenna conductor 12 interposed therebetween. The upper dielectric substrate 11B is arranged instead of the diamond crystal 14 of the first embodiment. The upper dielectric substrate 11B is made of, for example, SiO 2 , a glass material, a ceramic material, or a resin material such as glass epoxy. Upper dielectric substrate 11B is formed in a plate shape.

アンテナ導体12は、下側誘電体基板11Aと上側誘電体基板11Bとの間に位置する。 Antenna conductor 12 is positioned between lower dielectric substrate 11A and upper dielectric substrate 11B.

導波体13は、下側誘電体基板11Aと上側誘電体基板11Bとの間に位置する。 Waveguide 13 is positioned between lower dielectric substrate 11A and upper dielectric substrate 11B.

薄膜16は、上側誘電体基板11Bの表面11Baの中間部の一部を覆っている。薄膜16は、表面11Baに一次抗体17が固定化される。薄膜16は、上側誘電体基板11Bの表面11Ba上に1つ以上が配置される。薄膜16は、上側誘電体基板11Bの表面11Ba上に周期的に配置される。 The thin film 16 covers part of the intermediate portion of the surface 11Ba of the upper dielectric substrate 11B. A primary antibody 17 is immobilized on the surface 11Ba of the thin film 16 . One or more thin films 16 are arranged on the surface 11Ba of the upper dielectric substrate 11B. The thin films 16 are periodically arranged on the surface 11Ba of the upper dielectric substrate 11B.

(検出ユニット)
検出ユニット20は、検出基板10と、二次抗体22が固定化された磁気ビーズ23とを有する。
(detection unit)
The detection unit 20 has a detection substrate 10 and magnetic beads 23 to which secondary antibodies 22 are immobilized.

上側誘電体基板11Bの表面11Baの一端側には、二次抗体22が位置する。二次抗体22は、上側誘電体基板11Bの表面11Ba上に配置された磁気ビーズ23に固定される。 A secondary antibody 22 is positioned on one end side of the surface 11Ba of the upper dielectric substrate 11B. Secondary antibody 22 is immobilized on magnetic beads 23 arranged on surface 11Ba of upper dielectric substrate 11B.

磁気ビーズ23は、上側誘電体基板11Bの表面11Baの一端に配置される。 A magnetic bead 23 is arranged at one end of the surface 11Ba of the upper dielectric substrate 11B.

吸収パッド25は、上側誘電体基板11Bの表面11Baの他端に配置される。吸収パッド25は、上側誘電体基板11Bの表面11Ba上を流れ着いた、検体液X及び磁気ビーズ23に固定化された二次抗体22を吸収する。 Absorbing pad 25 is disposed at the other end of surface 11Ba of upper dielectric substrate 11B. The absorbent pad 25 absorbs the sample liquid X and the secondary antibody 22 immobilized on the magnetic beads 23 that have flowed on the surface 11Ba of the upper dielectric substrate 11B.

(検出装置)
検出装置40は、検出ユニット20と、ダイヤモンド結晶14と、光ピックアップ30とを有する。
(detection device)
The detection device 40 has a detection unit 20 , a diamond crystal 14 and an optical pickup 30 .

ダイヤモンド結晶14は、薄膜16と対向する。ダイヤモンド結晶14は、薄膜16に近接または密着させる。本実施形態では、ダイヤモンド結晶14と薄膜16との間に、結合部Qが形成される。ダイヤモンド結晶14は、薄膜16と対向する面14b側にNVセンタ15が配置される。 Diamond crystal 14 faces thin film 16 . Diamond crystals 14 are brought into close proximity or close contact with thin film 16 . In this embodiment, a joint Q is formed between the diamond crystal 14 and the thin film 16 . The NV center 15 is arranged on the side of the surface 14 b of the diamond crystal 14 facing the thin film 16 .

光ピックアップ30は、ダイヤモンド結晶14のNVセンタ15の真上から光を入力する。光ピックアップ30は、検出ユニット20が備える検出基板10へ光を照射する光源である発光素子31と、検出基板10の蛍光を検出する検出器である受光素子33とを備える。 The optical pickup 30 inputs light from just above the NV center 15 of the diamond crystal 14 . The optical pickup 30 includes a light emitting element 31 which is a light source for irradiating the detection substrate 10 provided in the detection unit 20 with light, and a light receiving element 33 which is a detector for detecting fluorescence of the detection substrate 10 .

(検出方法)
上記のように構成された検出ユニット20が備える検出基板10の上側誘電体基板11Bの表面11Ba上の磁気ビーズ23及び二次抗体22に、ウィルス等の抗原Yの検体液Xを滴下する。そして、上側誘電体基板11Bの薄膜16が位置する表面11Baで、一次抗体17と結合した検体に対して結合する、二次抗体22が固定化された磁気ビーズ23を、NVセンタ15を形成するダイヤモンド結晶14を対向させて検出する。
(Detection method)
A specimen liquid X containing an antigen Y such as a virus is dropped onto the magnetic beads 23 and the secondary antibody 22 on the surface 11Ba of the upper dielectric substrate 11B of the detection substrate 10 provided in the detection unit 20 configured as described above. Then, on the surface 11Ba of the upper dielectric substrate 11B where the thin film 16 is located, the magnetic beads 23 on which the secondary antibody 22 is immobilized, which binds to the analyte bound to the primary antibody 17, form the NV center 15. The diamond crystal 14 is made to face and detected.

(効果)
以上により、本実施形態は、ダイヤモンド結晶14は、薄膜16に近接または密着する。これにより、本実施形態は、結合部Qの磁気ビーズ23は、第一実施圭太に比べてNVセンタ15のより近くに位置する。本実施形態は、強度の弱い磁界も検出しやすくできる。本実施形態によれば、より高精度な検出ができる。
(effect)
As described above, in this embodiment, the diamond crystal 14 is close to or adheres to the thin film 16 . Thus, in this embodiment, the magnetic beads 23 of the coupling portion Q are positioned closer to the NV center 15 than in the first embodiment. This embodiment makes it easier to detect even weak magnetic fields. According to this embodiment, more accurate detection can be performed.

本実施形態では、検体液Xは、検出基板10の上側誘電体基板11Bの表面11Ba上に滴下される。本実施形態では、ダイヤモンド結晶14には検体液Xが付着しない。本実施形態によれば、磁界検出においてダイヤモンド結晶14を再度使用できる。 In this embodiment, the sample liquid X is dropped onto the surface 11Ba of the upper dielectric substrate 11B of the detection substrate 10. FIG. In this embodiment, the specimen liquid X does not adhere to the diamond crystal 14 . According to this embodiment, the diamond crystal 14 can be reused in magnetic field detection.

[変形例]
図8は、第2実施形態の変形例に係る検出装置40の変形例の断面図である。検出装置40は、基本的な構成は第二実施形態と同様である。本実施形態は、誘電体基板11の構成と、アンテナ導体12がダイヤモンド結晶14に配置される点とで、第二実施形態と異なる。
[Modification]
FIG. 8 is a cross-sectional view of a modification of the detection device 40 according to a modification of the second embodiment. The basic configuration of the detection device 40 is similar to that of the second embodiment. This embodiment differs from the second embodiment in the structure of the dielectric substrate 11 and in that the antenna conductor 12 is arranged on the diamond crystal 14 .

誘電体基板11は、1枚の板状である。 Dielectric substrate 11 is in the shape of a single plate.

アンテナ導体12は、ダイヤモンド結晶14の表面のうち、NVセンタ15が形成される表面14bと反対側の表面14aに位置する。本実施形態では、アンテナ導体12は、リング状に形成される。 The antenna conductor 12 is located on the surface 14a of the diamond crystal 14 opposite to the surface 14b on which the NV center 15 is formed. In this embodiment, the antenna conductor 12 is formed in a ring shape.

導波体13は、ダイヤモンド結晶14の表面のうち、NVセンタ15が形成される表面14bと反対側の表面14aに位置する。 The waveguide 13 is located on the surface 14a of the diamond crystal 14 opposite to the surface 14b on which the NV center 15 is formed.

以上により、変形例では、第一実施形態と同様に、ダイヤモンド結晶14のNVセンタ15の近くに位置する導波体13から、NVセンタ15にマイクロ波を照射できる。変形例によれば、検出基板10および検出ユニット20を簡素化できる。 As described above, in the modified example, the NV center 15 of the diamond crystal 14 can be irradiated with microwaves from the waveguide 13 positioned near the NV center 15 in the same manner as in the first embodiment. According to the modification, the detection board 10 and the detection unit 20 can be simplified.

本出願の開示する実施形態は、発明の要旨及び範囲を逸脱しない範囲で変更できる。さらに、本出願の開示する実施形態及びその変形例は、適宜組み合わせることができる。 The disclosed embodiments of the present application can be modified without departing from the spirit and scope of the invention. Furthermore, the embodiments disclosed in the present application and their modifications can be combined as appropriate.

添付の請求項に係る技術を完全かつ明瞭に開示するために特徴的な実施形態に関し記載してきた。しかし、添付の請求項は、上記実施形態に限定されるべきものでなく、本明細書に示した基礎的事項の範囲内で当該技術分野の当業者が創作しうるすべての変形例及び代替可能な構成を具現化するように構成されるべきである。 Specific embodiments have been described for the purpose of fully and clearly disclosing the claimed technology. However, the appended claims should not be limited to the above embodiments, but all variations and alternatives that can be created by those skilled in the art within the scope of the basics shown in this specification. should be configured to embody a

10 検出基板
11 誘電体基板
11a 表面
12 アンテナ導体
13 導波体
14 ダイヤモンド結晶
14a 表面
14b 面
15 NVセンタ
16 薄膜
17 一次抗体
20 検出ユニット
21 第2誘電体基板
21a 表面
22 二次抗体
23 磁気ビーズ
24 凹部
25 吸収パッド
30 光ピックアップ
31 発光素子
32 受光素子
40 検出装置
X 検体液
Y 抗原
Reference Signs List 10 detection substrate 11 dielectric substrate 11a surface 12 antenna conductor 13 waveguide 14 diamond crystal 14a surface 14b surface 15 NV center 16 thin film 17 primary antibody 20 detection unit 21 second dielectric substrate 21a surface 22 secondary antibody 23 magnetic bead 24 Recess 25 Absorption Pad 30 Optical Pickup 31 Light Emitting Element 32 Light Receiving Element 40 Detecting Device X Specimen Liquid Y Antigen

Claims (9)

誘電体基板と、
前記誘電体基板の表面の一部を覆い、マイクロ波を照射する導波体と、
前記誘電体基板の前記導波体が位置する表面側に位置し、前記導波体と接触する面と反対側の表面にNVセンタが形成されるダイヤモンド結晶と、
前記ダイヤモンド結晶の前記NVセンタが形成される表面を覆い、前記表面に一次抗体が固定化された薄膜と
を備え、
前記ダイヤモンド結晶の前記NVセンタが形成される表面で、前記一次抗体を結合した検体に対して結合する、二次抗体が固定化された磁気ビーズを検出する
検出基板。
a dielectric substrate;
a waveguide that covers a portion of the surface of the dielectric substrate and irradiates microwaves;
a diamond crystal located on the surface side of the dielectric substrate where the waveguide is located and having an NV center formed on the surface opposite to the surface in contact with the waveguide;
a thin film covering the surface of the diamond crystal on which the NV center is formed and having a primary antibody immobilized on the surface;
A detection substrate for detecting magnetic beads on which a secondary antibody is immobilized, which binds to the analyte to which the primary antibody is bound, on the surface of the diamond crystal where the NV center is formed.
前記薄膜は、前記ダイヤモンド結晶の前記NVセンタが形成される前記表面上に複数配置される
請求項1に記載の検出基板。
2. The detection substrate according to claim 1, wherein a plurality of said thin films are arranged on said surface where said NV centers of said diamond crystal are formed.
請求項1または2に記載の検出基板と、第2誘電体基板と、前記二次抗体が固定化された磁気ビーズとを有する検出ユニットであって、
前記第2誘電体基板は、前記検出基板が嵌るように位置する凹部を有し、
前記第2誘電体基板の上面は、前記検出基板の上面と平坦になるように接続され、
前記二次抗体が固定化された磁気ビーズは、前記第2誘電体基板の上面に配置され、検体液の滴下によって移動する
検出ユニット。
A detection unit comprising the detection substrate according to claim 1 or 2, a second dielectric substrate, and magnetic beads on which the secondary antibody is immobilized,
the second dielectric substrate has a recess positioned to fit the detection substrate;
the upper surface of the second dielectric substrate is connected to the upper surface of the detection substrate so as to be flat;
A detection unit in which the magnetic beads to which the secondary antibody is immobilized are arranged on the upper surface of the second dielectric substrate and are moved by dropping the specimen liquid.
請求項3に記載の検出ユニットと、光ピックアップとを有する検出装置であって、
前記光ピックアップは、
前記検出ユニットが備える前記検出基板へ光を照射する光源と、
前記検出基板の蛍光を検出する検出器と
を備える検出装置。
A detection device comprising the detection unit according to claim 3 and an optical pickup,
The optical pickup is
a light source that irradiates the detection substrate included in the detection unit with light;
and a detector that detects the fluorescence of the detection substrate.
誘電体基板と、
前記誘電体基板の表面の一部を覆い、表面に一次抗体が固定化された薄膜と
を備え、
前記誘電体基板の薄膜が位置する表面で、前記一次抗体と結合した検体に対して結合する、二次抗体が固定化された磁気ビーズを、NVセンタを形成するダイヤモンド結晶を対向させて検出する
検出基板。
a dielectric substrate;
a thin film covering a portion of the surface of the dielectric substrate and having a primary antibody immobilized on the surface;
On the surface where the thin film of the dielectric substrate is located, the magnetic beads on which the secondary antibody is immobilized, which binds to the analyte bound to the primary antibody, are detected by facing the diamond crystal forming the NV center. detection board.
前記薄膜は、前記誘電体基板の前記表面上に複数配置される
請求項5に記載の検出基板。
The detection substrate according to claim 5, wherein a plurality of said thin films are arranged on said surface of said dielectric substrate.
請求項5または6に記載の検出基板と、前記二次抗体が固定化された磁気ビーズとを有する検出ユニットであって、
前記二次抗体が固定化された磁気ビーズは、前記誘電体基板の前記薄膜が位置する表面の一端に位置し、検体液の滴下によって移動する
検出ユニット。
A detection unit comprising the detection substrate according to claim 5 or 6 and magnetic beads on which the secondary antibody is immobilized,
The magnetic bead on which the secondary antibody is immobilized is located at one end of the surface of the dielectric substrate where the thin film is located, and is moved by dropping the sample liquid.
請求項7に記載の検出ユニットと、前記ダイヤモンド結晶と、光ピックアップとを有する検出装置であって、
前記検出ユニットが備える前記検出基板の前記誘電体基板は、下側誘電体基板と上側誘電体基板とを有し、
前記検出ユニットが備える前記検出基板は、前記下側誘電体基板と前記上側誘電体基板との間に位置する導波体を有し、
前記ダイヤモンド結晶は、ある一面にNVセンタを形成し、
前記光ピックアップは、前記検出基板へ光を照射する光源と、前記検出基板の蛍光を検出する検出器とを備える
検出装置。
A detection device comprising the detection unit according to claim 7, the diamond crystal, and an optical pickup,
the dielectric substrate of the detection substrate included in the detection unit has a lower dielectric substrate and an upper dielectric substrate;
the detection substrate included in the detection unit has a waveguide positioned between the lower dielectric substrate and the upper dielectric substrate;
The diamond crystal forms an NV center on one side,
The detection device, wherein the optical pickup includes a light source that irradiates the detection substrate with light, and a detector that detects fluorescence of the detection substrate.
請求項7に記載の検出ユニットと、前記ダイヤモンド結晶と、導波体と、光ピックアップとを有する検出装置であって、
前記ダイヤモンド結晶は、ある一面にNVセンタを形成し、
前記導波体は、前記ダイヤモンド結晶の表面のうち、前記NVセンタが形成される表面と反対側の面に位置し、
前記光ピックアップは、前記検出ユニットが備える前記検出基板へ光を照射する光源と、前記検出基板の蛍光を検出する検出器を備える
検出装置。
A detection device comprising the detection unit according to claim 7, the diamond crystal, a waveguide, and an optical pickup,
The diamond crystal forms an NV center on one side,
The waveguide is located on the surface of the diamond crystal opposite to the surface on which the NV center is formed,
A detection device, wherein the optical pickup includes a light source that irradiates light onto the detection substrate included in the detection unit, and a detector that detects fluorescence of the detection substrate.
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