JP3452837B2 - Localized plasmon resonance sensor - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、局在プラズモン共
鳴センサーに関し、さらに詳細には、例えば、抗原抗体
反応における抗原の吸着の有無などのように、物質の吸
着の有無を検出するアフィニティー・センサーなどとし
て用いて好適な局在プラズモン共鳴センサーに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a localized plasmon resonance sensor, and more specifically, an affinity sensor for detecting the presence or absence of adsorption of a substance, such as the presence or absence of adsorption of an antigen in an antigen-antibody reaction. The present invention relates to a localized plasmon resonance sensor suitable for use as, for example,
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、抗原抗体反応における抗原の
吸着の有無などのように、物質の吸着の有無を検出する
ためのアフィニティー・センサーとして、例えば、表面
プラズモン共鳴センサーが用いられていた。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a surface plasmon resonance sensor has been used as an affinity sensor for detecting the presence or absence of adsorption of a substance such as the presence or absence of adsorption of an antigen in an antigen-antibody reaction.
【０００３】一般に、この表面プラズモン共鳴センサー
は、プリズムと当該プリズムの一面に形成されて試料に
接触する金属膜とを有して構成されるセンサー・ユニッ
トと、このセンサー・ユニットのプリズムに入射するた
めの光ビームを発生する光源と、この光源により発生さ
れた光ビームをセンサー・ユニットのプリズムと金属膜
との界面に対して種々の入射角を得ることができるよう
にしてセンサー・ユニットに入射させる光学系手段と、
センサー・ユニットへの光源からの光ビームの入射によ
りプリズムと金属膜との界面で反射した全反射光の強度
を種々の入射角毎に検出する検出手段とを有して構成さ
れている。In general, this surface plasmon resonance sensor is incident on a sensor unit having a prism and a metal film formed on one surface of the prism and in contact with a sample, and the prism of the sensor unit. And a light source that generates a light beam for making the light beam incident on the sensor unit such that various angles of incidence can be obtained with respect to the interface between the prism of the sensor unit and the metal film. Optical system means to
The sensor unit is provided with a detecting means for detecting the intensity of the totally reflected light reflected at the interface between the prism and the metal film by the incidence of the light beam from the light source at various incident angles.
【０００４】従って、上記したような表面プラズモン共
鳴センサーは、センサー・ユニットがプリズムをその構
成要素として必要としているために、プリズムを配置す
ることが困難な狭隘な場所にセンサー・ユニットを配置
することができないという問題点があった。Therefore, in the surface plasmon resonance sensor as described above, since the sensor unit requires the prism as its constituent element, it is necessary to dispose the sensor unit in a narrow place where it is difficult to dispose the prism. There was a problem that I could not do it.
【０００５】また、表面プラズモン共鳴センサーにより
精度の高い検出結果を得るためには、センサー・ユニッ
トにおいて試料に接触する金属膜を形成するプリズムの
一面を、平滑な平坦面に形成する必要があり、このため
曲面形状の試料に対しては表面プラズモン共鳴センサー
を構築することができないという問題点があった。Further, in order to obtain a highly accurate detection result by the surface plasmon resonance sensor, it is necessary to form one surface of the prism forming the metal film in contact with the sample in the sensor unit into a smooth flat surface. Therefore, there is a problem that a surface plasmon resonance sensor cannot be constructed for a curved sample.
【０００６】また、センサー・ユニットにおいてプリズ
ムの一面に形成される金属膜は、一般には真空蒸着法を
用いて形成されている。The metal film formed on one surface of the prism in the sensor unit is generally formed by using a vacuum evaporation method.
【０００７】ところが、真空蒸着法によってはガラス管
などの管状体の内面などに金属膜を蒸着させることは困
難であり、従って、ガラス管などの管状体の内面におい
ては表面プラズモン共鳴センサーを構築することができ
ないという問題点があった。However, it is difficult to deposit a metal film on the inner surface of a tubular body such as a glass tube by the vacuum deposition method. Therefore, a surface plasmon resonance sensor is constructed on the inner surface of the tubular body such as a glass tube. There was a problem that I could not do it.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、狭隘な場所に配
置することを可能にした局在プラズモン共鳴センサーを
提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned various problems of the prior art, and the object thereof is to place the apparatus in a narrow place. The present invention aims to provide a localized plasmon resonance sensor that is made possible.
【０００９】また、本発明の目的とするところは、曲面
形状を含む任意の形状の試料に対して用いることを可能
にした局在プラズモン共鳴センサーを提供しようとする
ものである。Another object of the present invention is to provide a localized plasmon resonance sensor which can be used for a sample having an arbitrary shape including a curved surface shape.
【００１０】さらに、本発明の目的とするところは、ガ
ラス管などの管状体の内面において構築することを可能
とした局在プラズモン共鳴センサーを提供しようとする
ものである。Further, an object of the present invention is to provide a localized plasmon resonance sensor which can be constructed on the inner surface of a tubular body such as a glass tube.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、誘電体、金属または半導体などの任意の
材料の基板の表面に金属微粒子を膜状に固定したものを
センサー・ユニットとして用い、このセンサー・ユニッ
トに対して光を照射し、基板に固定した金属微粒子を透
過した光の吸光度を測定することにより、基板に固定し
た金属微粒子表面近傍、例えば、基板に固定した金属微
粒子の直径程度の距離までにある媒質の屈折率を検出す
るようにしたものであり、その結果、センサー・ユニッ
トの金属微粒子への物質の吸着や堆積を検出することが
できるようになる。In order to achieve the above object, the present invention provides a sensor unit in which metal fine particles are fixed in a film form on the surface of a substrate of an arbitrary material such as a dielectric, metal or semiconductor. By irradiating this sensor unit with light and measuring the absorbance of light transmitted through the metal fine particles fixed to the substrate, the vicinity of the surface of the metal fine particles fixed to the substrate, for example, the metal fine particles fixed to the substrate The refractive index of the medium up to a distance of about the diameter is detected, and as a result, it is possible to detect the adsorption or deposition of the substance on the metal fine particles of the sensor unit.
【００１２】また、本発明は、基板に固定した金属微粒
子表面近傍、例えば、基板に固定した金属微粒子の直径
程度の距離までにある媒質の屈折率を検出するようにし
たものであるので、センサー・ユニットを液体内に配置
した場合には、当該液体の屈折率を測定することもでき
る。Further, according to the present invention, since the refractive index of the medium is detected in the vicinity of the surface of the metal fine particles fixed to the substrate, for example, to the distance of about the diameter of the metal fine particles fixed to the substrate. -If the unit is placed in a liquid, the refractive index of the liquid can also be measured.
【００１３】ここで、基板の表面に金属微粒子を膜状に
形成する際には、金属微粒子を単層膜として形成し、し
かも、金属微粒子がほとんど凝集せずに、互いに離れた
状態で固定されていることが好ましい。Here, when the metal fine particles are formed into a film on the surface of the substrate, the metal fine particles are formed as a single-layer film, and the metal fine particles are fixed in a state of being separated from each other with almost no aggregation. Preferably.
【００１４】図１には、上記した本発明による局在プラ
ズモン共鳴センサーの概念説明図が示されており、基板
２に金や銀などの金属微粒子３を固定してセンサー・ユ
ニット１を構成する。FIG. 1 is a conceptual explanatory view of the above-described localized plasmon resonance sensor according to the present invention. The sensor unit 1 is constructed by fixing metal fine particles 3 such as gold or silver on a substrate 2. .
【００１５】そして、このセンサー・ユニット１へ、基
板２に対して透明な波長の光を入射光として入射する。
そうすると、基板２を透過した入射光は金属微粒子３へ
入射され、金属微粒子３を透過した入射光は透過光とし
て外部に出射される。Then, light having a wavelength transparent to the substrate 2 is incident on the sensor unit 1 as incident light.
Then, the incident light transmitted through the substrate 2 is incident on the metal fine particles 3, and the incident light transmitted through the metal fine particles 3 is emitted to the outside as transmitted light.
【００１６】ここで、金や銀などの金属微粒子に光を入
射すると、局在プラズモン共鳴により、ある波長におい
て散乱光や吸収が増大し共鳴ピークが現出され、このと
き共鳴波長は周りの媒質の屈折率に依存する。そして、
金属微粒子の周りの媒質の屈折率が大きくなるに従っ
て、共鳴ピークの吸光度は大きくなり、長波長側へシフ
トするようになる。When light is incident on fine metal particles such as gold and silver, localized plasmon resonance causes scattered light and absorption to increase at a certain wavelength and a resonance peak appears. At this time, the resonance wavelength is the surrounding medium. Depends on the refractive index of. And
As the refractive index of the medium around the metal fine particles increases, the absorbance of the resonance peak increases and the wavelength shifts to the long wavelength side.
【００１７】なお、孤立した金属微粒子における局在プ
ラズモン共鳴の条件を示すと、以下の通りである。The conditions for localized plasmon resonance in isolated metal fine particles are as follows.
【００１８】まず、金属微粒子が球形であると仮定する
と、その分極率αは数式１で与えられる。First, assuming that the metal fine particles are spherical, the polarizability α thereof is given by Equation 1.
【数１】
・・・数式１
ここで、ａは球の半径、εｍ、ε０は、それぞれ金属微
粒子および媒質の誘電率である。[Equation 1] Equation 1 Here, a is the radius of the sphere, and ε m and ε 0 are the dielectric constants of the metal fine particles and the medium, respectively.
【００１９】従って、Therefore,
【数２】 ・・・数式２ のとき共鳴が生じ、微粒子の分極率は最大になる。[Equation 2] ... Resonance occurs in the case of Equation 2, and the polarizability of the particles becomes maximum.
【００２０】一方、微粒子の消光断面積Ｃｅｘｔは、分
極率αを用いて次式（数式３）で与えられる。On the other hand, the extinction cross-sectional area C ext of the fine particles is given by the following equation (Equation 3) using the polarizability α.
【数３】 ・・・数式３ ここで、λは入射光の波長である。[Equation 3] (3) where λ is the wavelength of the incident light.
【００２１】従って、数式２で与えられる共鳴条件にお
いて、微粒子の消光断面積Ｃｅｘｔは最大となり、次式
（数式４）で与えられる。Therefore, the extinction cross-section area C ext of the fine particles becomes maximum under the resonance condition given by the equation (2), and is given by the following equation (equation 4).
【数４】
・・・数式４
従って、金属微粒子３を透過した透過光の吸収スペクト
ルを分光光度計を用いて測定して、各波長に対する吸光
度を得ると、局在プラズモン現象により、図２に示すよ
うに、金属微粒子３の誘電率と周りの媒質の誘電率との
関係により、所定の波長において共鳴ピークが表れる
（図２における（ａ））。[Equation 4] EQUATION 4 Therefore, when the absorption spectrum of the transmitted light which permeate | transmitted the metal microparticles 3 is measured using a spectrophotometer and the light absorbency with respect to each wavelength is obtained, as shown in FIG. 2 by a localized plasmon phenomenon, A resonance peak appears at a predetermined wavelength due to the relationship between the dielectric constant of the metal fine particles 3 and the dielectric constant of the surrounding medium ((a) in FIG. 2).
【００２２】そして、この吸光度は、金属微粒子３に物
質が吸着や堆積していなくて当該金属微粒子３の周りの
媒質が空気の場合に比べて、金属微粒子３に空気より屈
折率の大きな物質が吸着したり堆積したりして当該物質
が当該金属微粒子３の周りの媒質として機能する場合に
は、共鳴ピークの吸光度は大きくなり、長波長側へシフ
トするようになる（図２における（ｂ））。The absorbance is higher than that in the case where the substance is not adsorbed or deposited on the metal fine particles 3 and the medium around the metal fine particles 3 is air, and the metal fine particles 3 have a substance having a refractive index larger than that of air. When the substance functions as a medium around the metal fine particles 3 by being adsorbed or deposited, the absorbance of the resonance peak becomes large and shifts to the longer wavelength side ((b) in FIG. 2). ).
【００２３】従って、本発明においては、センサー・ユ
ニット１から出射される透過光の吸光度を測定すること
により、金属微粒子３の表面近傍、例えば、金属微粒子
３の直径程度の距離までにある媒質の屈折率を検出する
ことができるものであり、その結果、センサー・ユニッ
ト１の基板２に固定された金属微粒子３への物質の吸着
や堆積を検出することができるようになる。Therefore, in the present invention, by measuring the absorbance of the transmitted light emitted from the sensor unit 1, it is possible to measure the medium near the surface of the metal fine particles 3, for example, at a distance of about the diameter of the metal fine particles 3. It is possible to detect the refractive index, and as a result, it becomes possible to detect the adsorption or deposition of the substance on the metal fine particles 3 fixed to the substrate 2 of the sensor unit 1.
【００２４】また、センサー・ユニット１を液体内に配
置した場合には、当該液体の屈折率を測定することもで
きることになる。Further, when the sensor unit 1 is arranged in the liquid, it becomes possible to measure the refractive index of the liquid.
【００２５】そして、センサー・ユニット１は、プリズ
ムなどを必要とせずに、基板２に金属微粒子３を固定さ
せるだけでよいので、狭隘な場所に配置することができ
るものである。Since the sensor unit 1 does not need a prism or the like and only the metal fine particles 3 are fixed to the substrate 2, it can be arranged in a narrow place.
【００２６】また、センサー・ユニット１の基板２は、
曲面形状を含む任意の形状に形成してもよいので、曲面
形状を含む任意の形状の試料に対して用いることができ
るものである。The substrate 2 of the sensor unit 1 is
Since it may be formed in any shape including a curved shape, it can be used for a sample in any shape including a curved shape.
【００２７】さらに、基板２への金属微粒子３の固定は
化学的に行うことができるので、ガラス管などの管状体
の内面において構築することができるものである。Furthermore, since the metal fine particles 3 can be fixed to the substrate 2 chemically, it can be constructed on the inner surface of a tubular body such as a glass tube.
【００２８】なお、本発明においては、基板と入射光と
の関係は、図１を参照しながら上記において説明したよ
うに、基板２に対して透明な波長の光を入射光として入
射するようにしてもよいが、図３に示すように、基板
２’に対して反射するような波長の光を、基板２’に固
定された金属微粒子３’側から入射するようにして、セ
ンサー・ユニット１’からの反射光、即ち、金属微粒子
３’を透過した透過光の吸光度を測定するようにしても
よい。In the present invention, the relationship between the substrate and the incident light is such that light having a transparent wavelength is incident on the substrate 2 as the incident light, as described above with reference to FIG. Alternatively, as shown in FIG. 3, the sensor unit 1 is configured such that light having a wavelength that reflects the substrate 2'is made incident from the side of the metal fine particles 3'fixed to the substrate 2 '. It is also possible to measure the absorbance of the reflected light from ', that is, the transmitted light transmitted through the metal fine particles 3'.
【００２９】上記したような観点において、本発明のう
ち請求項１に記載の発明は、任意の基板と、上記基板の
表面に凝集させずに互いに離隔した状態にある単層膜と
して固定された金属微粒子とを有して構成されるセンサ
ー・ユニットを有し、上記センサー・ユニットに対して
光を照射し、上記基板に固定された上記金属微粒子を透
過した光の吸光度を測定することにより、上記基板に固
定された上記金属微粒子近傍の媒質の屈折率を検出する
ようにしたものである。From the above point of view, the invention according to claim 1 of the present invention is fixed as an arbitrary substrate and a single layer film which is separated from each other on the surface of the substrate without being aggregated. By having a sensor unit configured with metal fine particles, irradiating light to the sensor unit, by measuring the absorbance of the light transmitted through the metal fine particles fixed to the substrate, The refractive index of the medium near the metal fine particles fixed to the substrate is detected.
【００３０】また、本発明のうち請求項２に記載の発明
は、任意の基板と、上記基板の表面に凝集させずに互い
に離隔した状態にある単層膜として固定された金属微粒
子とを有して構成されるセンサー・ユニットを有し、上
記センサー・ユニットに対して光を照射し、上記基板に
固定された上記金属微粒子を透過した光の吸光度を測定
することにより、上記基板に固定された上記金属微粒子
近傍の媒質の屈折率を検出し、該検出結果に応じて、上
記センサー・ユニットの上記基板に固定された上記金属
微粒子への物質の吸着または堆積を検出するようにした
ものである。The invention according to claim 2 of the present invention comprises an arbitrary substrate and metal fine particles fixed as a single-layer film in a state of being separated from each other without being aggregated on the surface of the substrate. It is fixed to the substrate by irradiating the sensor unit with light and measuring the absorbance of the light transmitted through the metal fine particles fixed to the substrate. Further, the refractive index of the medium in the vicinity of the metal fine particles is detected, and the adsorption or deposition of the substance on the metal fine particles fixed to the substrate of the sensor unit is detected according to the detection result. is there.
【００３１】また、本発明のうち請求項３に記載の発明
は、任意の基板と、上記基板の表面に凝集させずに互い
に離隔した状態にある単層膜として固定された金属微粒
子とを有して構成されるセンサー・ユニットを有し、液
体内に配置した上記センサー・ユニットに対して光を照
射し、上記基板に固定された上記金属微粒子を透過した
光の吸光度を測定することにより、上記基板に固定され
た上記金属微粒子近傍の媒質の屈折率を検出し、該検出
結果に応じて、上記センサー・ユニットが配置された液
体の屈折率を測定するようにしたものである。The invention according to claim 3 of the present invention comprises an arbitrary substrate and metal fine particles fixed as a single-layer film in a state of being separated from each other without being aggregated on the surface of the substrate. By irradiating the sensor unit arranged in a liquid with light, and measuring the absorbance of the light transmitted through the metal fine particles fixed to the substrate, The refractive index of the medium fixed to the substrate in the vicinity of the metal fine particles is detected, and the refractive index of the liquid in which the sensor unit is arranged is measured according to the detection result.
【００３２】[0032]
【００３３】また、本発明のうち請求項４に記載の発明
は、本発明のうち請求項１、請求項２または請求項３の
いずれか１項に記載の発明において、上記センサー・ユ
ニットにおける上記基板は、ガラス製の基板であるよう
にしたものである。The invention according to claim 4 of the present invention is the invention according to any one of claim 1, claim 2 or claim 3 of the invention, wherein The substrate is a glass substrate.
【００３４】また、本発明のうち請求項５に記載の発明
は、本発明のうち請求項１、請求項２、請求項３または
請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記セ
ンサー・ユニットにおける上記金属微粒子は、直径１０
〜２０ｎｍの金の微粒子であるようにしたものである。The invention according to claim 5 of the present invention is the sensor according to any one of claim 1, claim 2, claim 3 or claim 4 of the invention. The diameter of the metal fine particles in the unit is 10
The fine particles of gold have a size of ˜20 nm.
【００３５】また、本発明のうち請求項６に記載の発明
は、本発明のうち請求項４に記載の発明において、上記
センサー・ユニットは、上記ガラス製の基板の表面に上
記金属微粒子として金の微粒子を固定して金コロイド単
層膜を形成してなり、上記金コロイド単層膜は、上記ガ
ラス製の基板を３−ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅ
ｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅの１０％メタノール溶液に１０
分間浸けた後洗浄し、さらに、直径約２０ｎｍの金コロ
イド溶液に２時間浸けることにより作製されるものであ
る。The invention according to claim 6 of the present invention is the invention according to claim 4 of the present invention, wherein the sensor unit is a metal fine particle on the surface of the glass substrate. Fine particles are fixed to form a gold colloidal single layer film, and the gold colloidal single layer film is formed by using the glass substrate made of 3-aminopropytrime.
10% of thoxysilane in 10% methanol solution
It is prepared by immersing the substrate in a colloidal gold solution having a diameter of about 20 nm for 2 hours, after rinsing it for a minute.
【００３６】また、本発明のうち請求項７に記載の発明
は、本発明のうち請求項１、請求項２、請求項３、請求
項４、請求項５または請求項６のいずれか１項に記載の
発明において、上記基板は、曲面形状を含む任意の形状
であるようにしたものである。The invention according to claim 7 of the present invention is any one of claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, claim 5 or claim 6 of the present invention. In the invention described in (3), the substrate has an arbitrary shape including a curved shape.
【００３７】[0037]
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明による局在プラズモン共鳴センサーの実施の
形態の一例を詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an example of an embodiment of a localized plasmon resonance sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【００３８】図４には、本発明による局在プラズモン共
鳴センサーの実施の形態の一例の概念構成説明図が示さ
れている。FIG. 4 is a conceptual configuration explanatory view of an example of an embodiment of the localized plasmon resonance sensor according to the present invention.
【００３９】即ち、局在プラズモン共鳴センサーは、セ
ンサー・ユニット１０と、センサー・ユニット１０に対
して光ビームを入射するレーザーなどの光源１２と、セ
ンサー・ユニット１０を透過した光の吸収スペクトルを
測定して吸光度を得るための分光光度計１４とを有して
構成されている。That is, the localized plasmon resonance sensor measures a sensor unit 10, a light source 12 such as a laser for making a light beam incident on the sensor unit 10, and an absorption spectrum of light transmitted through the sensor unit 10. And a spectrophotometer 14 for obtaining the absorbance.
【００４０】ここで、センサー・ユニット１０は、ガラ
ス製の基板１０ａに金属微粒子として直径約１０〜２０
ｎｍ、例えば、直径約２０ｎｍの金の微粒子１０ｂを多
数固定して構成されていて、ガラス製の基板１０ａの表
面には多数の金の微粒子１０ｂにより金コロイド単層膜
が形成されることになる。Here, the sensor unit 10 has a diameter of about 10 to 20 as metal fine particles on the glass substrate 10a.
nm, for example, a large number of gold fine particles 10b having a diameter of about 20 nm are fixed, and a gold colloid single layer film is formed on the surface of the glass substrate 10a by the large number of gold fine particles 10b. .
【００４１】ここで、ガラス製の基板１０ａの表面に金
の微粒子１０ｂを多数固定して金コロイド単層膜を形成
するには、以下に示す手法を用いることができる。Here, in order to form a gold colloid single layer film by fixing a large number of gold fine particles 10b on the surface of the glass substrate 10a, the following method can be used.
【００４２】即ち、ガラス製の基板１０ａの表面に金の
微粒子１０ｂを固定して形成された金コロイド単層膜
は、ガラス製の基板１０ａを３−ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙ
ｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅの１０％メタノー
ル溶液に１０分間浸けた後洗浄し、さらに、直径約２０
ｎｍの金コロイド溶液に２時間浸けることにより作製さ
れる。That is, the gold colloid single-layer film formed by fixing the fine gold particles 10b on the surface of the glass substrate 10a has a 3-aminoproperty of the glass substrate 10a.
It is immersed in a 10% methanol solution of trimethyoxysilane for 10 minutes and then washed.
It is prepared by immersing in a gold colloidal solution of nm for 2 hours.
【００４３】図５には、ガラス製の基板１０ａの表面に
金の微粒子１０ｂを固定して形成された金コロイド単層
膜の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による像が示されてい
る。FIG. 5 shows an image by a scanning electron microscope (SEM) of a gold colloidal single layer film formed by fixing gold fine particles 10b on the surface of a glass substrate 10a.
【００４４】この図５に示す走査型電子顕微鏡による像
から明らかなように、金コロイド単層膜を形成する金の
微粒子１０ｂは、ほとんど凝集せずに、互いに離れた状
態で固定されている。As is clear from the image obtained by the scanning electron microscope shown in FIG. 5, the gold fine particles 10b forming the gold colloid single layer film are fixed in a state of being separated from each other with almost no aggregation.
【００４５】そして、上記した手法によりガラス製の基
板１０ａの表面に形成された金コロイド単層膜は、水や
アルコールなどの有機物に対しても安定している。The colloidal gold monolayer film formed on the surface of the glass substrate 10a by the above-described method is stable against organic substances such as water and alcohol.
【００４６】以上の構成において、金コロイド単層膜を
形成する金の微粒子１０ｂに物質が吸着あるいは堆積す
ると、透過光の吸光度が変化することになり、金の微粒
子１０ｂに物質が吸着あるいは堆積したことを検出する
ことがきる。In the above structure, when a substance is adsorbed or deposited on the gold fine particles 10b forming the gold colloid single layer film, the absorbance of transmitted light changes, and the substance is adsorbed or deposited on the gold fine particles 10b. It is possible to detect that.
【００４７】即ち、このセンサー・ユニット１０に対し
て光源１２から光ビームを照射し、分光光度計１４によ
って基板１０ａに固定した金の微粒子１０ｂを透過した
光の吸収スペクトルを測定して吸光度を得ることによ
り、基板１０ａに固定した金の微粒子１０ｂの表面近傍
（具体的には、基板１０ａに固定した金の微粒子１０ｂ
の直径程度の距離まで）にある媒質の屈折率の変化を検
出することができるので、その結果、センサー・ユニッ
ト１０の基板１０ａに固定された金の微粒子１０ｂへの
物質の吸着や堆積を検出することができるようになる。That is, the sensor unit 10 is irradiated with a light beam from the light source 12, and the spectrophotometer 14 measures the absorption spectrum of the light transmitted through the fine gold particles 10b fixed to the substrate 10a to obtain the absorbance. As a result, the vicinity of the surface of the gold fine particles 10b fixed on the substrate 10a (specifically, the gold fine particles 10b fixed on the substrate 10a).
Since it is possible to detect a change in the refractive index of the medium within a distance (about the diameter of the), as a result, it is possible to detect the adsorption or deposition of the substance on the fine gold particles 10b fixed to the substrate 10a of the sensor unit 10. You will be able to.
【００４８】例えば、図６に示すように基板１０ａに固
定された金の微粒子１０ｂにＰＭＭＡ薄膜１００が堆積
した場合には、図７に示すように堆積したＰＭＭＡ薄膜
１００の膜厚が厚くなるに従って、共鳴ピークの吸光度
は大きくなり、長波長側へシフトするようになる。For example, when the PMMA thin film 100 is deposited on the fine gold particles 10b fixed to the substrate 10a as shown in FIG. 6, as the deposited PMMA thin film 100 becomes thicker as shown in FIG. , The absorbance of the resonance peak becomes large and shifts to the longer wavelength side.
【００４９】従って、この場合には、センサー・ユニッ
ト１０から出射される透過光の吸光度の変化を検出する
ことにより、金の微粒子１０ｂにＰＭＭＡ薄膜１００が
堆積したか否か、さらには堆積したＰＭＭＡ薄膜１００
の厚さも検出することができるようになる。Therefore, in this case, by detecting the change in the absorbance of the transmitted light emitted from the sensor unit 10, it is determined whether or not the PMMA thin film 100 is deposited on the gold fine particles 10b, and further, the deposited PMMA. Thin film 100
The thickness of the can also be detected.
【００５０】上記の例は、基板１０ａに固定された金の
微粒子１０ｂにＰＭＭＡ薄膜１００が堆積した場合であ
るが、他の物質が吸着したり堆積した場合も同様であ
る。In the above example, the PMMA thin film 100 is deposited on the gold fine particles 10b fixed on the substrate 10a, but the same applies when other substances are adsorbed or deposited.
【００５１】なお、ガラス製の基板１０ａの表面に金の
微粒子１０ｂを固定して形成された金コロイド単層膜
は、ガラス製の基板１０ａを３−ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙ
ｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅの１０％メタノー
ル溶液に１０分間浸けた後洗浄し、さらに、直径約２０
ｎｍの金コロイド溶液に２時間浸けることにより作製す
ることができ、しかも、水やアルコールなどの有機物に
対しても安定しているので、図８に示すように所定の溶
媒を溶解した溶液を通過させる管体状にセンサー・ユニ
ット１０を構成したり、図９に示すように所定の溶媒を
溶解した溶液を収容する容器状にセンサー・ユニット１
０を構成することができ、この場合には、当該溶液の屈
折率を測定することができるとともに、金の微粒子１０
ｂへの所定の溶媒の吸着や堆積を検出することもでき
る。The gold colloid single-layer film formed by fixing the fine gold particles 10b on the surface of the glass substrate 10a has a 3-aminoproperty of the glass substrate 10a.
It is immersed in a 10% methanol solution of trimethyoxysilane for 10 minutes and then washed.
It can be prepared by immersing in a colloidal gold solution of 2 nm for 2 hours, and is stable against organic substances such as water and alcohol. Therefore, as shown in FIG. The sensor unit 10 is configured in the shape of a tubular body, or as shown in FIG. 9, the sensor unit 1 is in the shape of a container that stores a solution in which a predetermined solvent is dissolved.
0 can be configured, and in this case, the refractive index of the solution can be measured and the gold fine particles 10
It is also possible to detect the adsorption or deposition of a predetermined solvent on b.
【００５２】従って、上記した局在プラズモン共鳴セン
サーによれば、図１０に示すように、センサー・ユニッ
ト１０の基板１０ａに固定した金の微粒子１０ｂに所定
の受容体１０２を吸着させた場合には、センサー・ユニ
ット１０からの透過光の吸光度が変化するためその受容
体１０２の吸着を検出でき、また、受容体１０２に所定
の物質１０４が吸着した場合にも、センサー・ユニット
１０からの透過光の吸光度が変化するためその所定の物
質１０４の吸着も検出することができるので、抗原抗体
反応における抗原の吸着の有無を検出するアフィニティ
ー・センサーとして用いると効果的である。Therefore, according to the above-mentioned localized plasmon resonance sensor, as shown in FIG. 10, when the predetermined receptor 102 is adsorbed to the gold fine particles 10b fixed to the substrate 10a of the sensor unit 10, as shown in FIG. Since the absorbance of the transmitted light from the sensor unit 10 changes, the adsorption of the receptor 102 can be detected, and even when the predetermined substance 104 is adsorbed on the receptor 102, the transmitted light from the sensor unit 10 can be detected. Since the absorbance of the substance changes, it is possible to detect the adsorption of the predetermined substance 104. Therefore, it is effective to use it as an affinity sensor for detecting the presence or absence of the adsorption of the antigen in the antigen-antibody reaction.
【００５３】なお、この実施の形態においては、金属微
粒子として金の微粒子を用いたが、これに限られるもの
ではないことは勿論であり、銀やその他の金属微粒子を
用いることができる。In this embodiment, gold fine particles are used as the metal fine particles, but needless to say, it is not limited to this, and silver or other metal fine particles can be used.
【００５４】ただし、金属微粒子として金の微粒子を用
いた場合には、金は安定した物質であるためにその取り
扱いが容易であり、また、金属微粒子として銀の微粒子
を用いた場合には、感度のよい測定を行うことができ
る。However, when gold microparticles are used as the metal microparticles, gold is a stable substance and therefore is easy to handle, and when silver microparticles are used as the metal microparticles, the sensitivity is low. You can make good measurements.
【００５５】また、この実施の形態においては、基板と
してガラス製の基板を用いたが、これに限られるもので
はないことは勿論であり、ガラス以外の誘電体や金属ま
たは半導体などの任意の材料の基板を用いることができ
る。In this embodiment, a glass substrate is used as the substrate, but it goes without saying that the substrate is not limited to this, and any material other than glass, such as a dielectric, metal or semiconductor, can be used. The substrate of can be used.
【００５６】[0056]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、狭隘な場所に配置することを可能にした局
在プラズモン共鳴センサーを提供することができるとい
う優れた効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it has an excellent effect that it can provide a localized plasmon resonance sensor that can be arranged in a narrow place.
【００５７】また、本発明は、以上説明したように構成
されているので、曲面形状を含む任意の形状の試料に対
して用いることを可能にした局在プラズモン共鳴センサ
ーを提供することができるという優れた効果を奏する。Further, since the present invention is configured as described above, it is possible to provide a localized plasmon resonance sensor that can be used for a sample having an arbitrary shape including a curved shape. It has an excellent effect.
【００５８】さらに、本発明は、以上説明したように構
成されているので、ガラス管などの管状体の内面におい
て構築することを可能とした局在プラズモン共鳴センサ
ーを提供することができるという優れた効果を奏する。Further, since the present invention is configured as described above, it is excellent in that it can provide a localized plasmon resonance sensor that can be constructed on the inner surface of a tubular body such as a glass tube. Produce an effect.
【図１】本発明による局在プラズモン共鳴センサーの概
念説明図である。FIG. 1 is a conceptual explanatory view of a localized plasmon resonance sensor according to the present invention.
【図２】本発明による局在プラズモン共鳴センサーの透
過光の吸光度を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the absorbance of transmitted light of the localized plasmon resonance sensor according to the present invention.
【図３】本発明による局在プラズモン共鳴センサーの概
念説明図である。FIG. 3 is a conceptual explanatory view of a localized plasmon resonance sensor according to the present invention.
【図４】本発明による局在プラズモン共鳴センサーの実
施の形態の一例の概念構成説明図である。FIG. 4 is a conceptual configuration explanatory diagram of an example of an embodiment of a localized plasmon resonance sensor according to the present invention.
【図５】ガラス製の基板の表面に金の微粒子を固定して
形成された金コロイド単層膜の走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）による像である。FIG. 5: Scanning electron microscope (SE) of a gold colloid single layer film formed by fixing fine gold particles on the surface of a glass substrate.
Image by M).
【図６】センサー・ユニットの金の微粒子にＰＭＭＡ薄
膜が堆積した状態を示す概念説明図である。FIG. 6 is a conceptual explanatory view showing a state in which a PMMA thin film is deposited on gold fine particles of a sensor unit.
【図７】センサー・ユニットの金の微粒子にＰＭＭＡ薄
膜が堆積した局在プラズモン共鳴センサーの透過光の吸
光度を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the absorbance of transmitted light of a localized plasmon resonance sensor in which a PMMA thin film is deposited on gold fine particles of a sensor unit.
【図８】管体状に構成したセンサー・ユニットの概念説
明図である。FIG. 8 is a conceptual explanatory view of a sensor unit configured in a tubular shape.
【図９】容器状に構成したセンサー・ユニットの概念説
明図である。FIG. 9 is a conceptual explanatory view of a sensor unit configured in a container shape.
【図１０】本発明による局在プラズモン共鳴センサーを
アフィニティー・センサーとして用いた場合における概
念説明図である。FIG. 10 is a conceptual explanatory view when the localized plasmon resonance sensor according to the present invention is used as an affinity sensor.
１，１’ センサー・ユニット ２、２’ 基板 ３、３’ 金属微粒子 １０ センサー・ユニット １０ａ ガラス製の基板 １０ｂ 金の微粒子 １２ 光源 １４ 分光光度計 １００ ＰＭＭＡ薄膜 １０２ 受容体 １０４ 物質 1,1 'sensor unit 2, 2'substrate 3, 3'Metallic fine particles 10 sensor unit 10a glass substrate 10b Gold particles 12 light sources 14 spectrophotometer 100 PMMA thin film 102 receptor 104 substances
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Claims (7)
せずに互いに離隔した状態にある単層膜として固定され
た金属微粒子とを有して構成されるセンサー・ユニット
を有し、 前記センサー・ユニットに対して光を照射し、前記基板
に固定された前記金属微粒子を透過した光の吸光度を測
定することにより、前記基板に固定された前記金属微粒
子近傍の媒質の屈折率を検出するものである局在プラズ
モン共鳴センサー。1. A sensor unit comprising: an arbitrary substrate; and metal fine particles fixed on the surface of the substrate as a monolayer film in a state of being separated from each other without being aggregated, By irradiating the sensor unit with light and measuring the absorbance of light transmitted through the metal fine particles fixed to the substrate, the refractive index of the medium near the metal fine particles fixed to the substrate is detected. A localized plasmon resonance sensor.
せずに互いに離隔した状態にある単層膜として固定され
た金属微粒子とを有して構成されるセンサー・ユニット
を有し、 前記センサー・ユニットに対して光を照射し、前記基板
に固定された前記金属微粒子を透過した光の吸光度を測
定することにより、前記基板に固定された前記金属微粒
子近傍の媒質の屈折率を検出し、該検出結果に応じて、
前記センサー・ユニットの前記基板に固定された前記金
属微粒子への物質の吸着または堆積を検出するものであ
る局在プラズモン共鳴センサー。2. A sensor unit comprising an arbitrary substrate and metal fine particles fixed on the surface of the substrate as a single-layer film in a state of being separated from each other without being aggregated, By irradiating the sensor unit with light and measuring the absorbance of the light transmitted through the metal fine particles fixed to the substrate, the refractive index of the medium near the metal fine particles fixed to the substrate is detected. , According to the detection result,
A localized plasmon resonance sensor for detecting adsorption or deposition of a substance on the metal fine particles fixed to the substrate of the sensor unit.
せずに互いに離隔した状態にある単層膜として固定され
た金属微粒子とを有して構成されるセンサー・ユニット
を有し、 液体内に配置した前記センサー・ユニットに対して光を
照射し、前記基板に固定された前記金属微粒子を透過し
た光の吸光度を測定することにより、前記基板に固定さ
れた前記金属微粒子近傍の媒質の屈折率を検出し、該検
出結果に応じて、前記センサー・ユニットが配置された
液体の屈折率を測定するものである局在プラズモン共鳴
センサー。3. A sensor unit comprising an arbitrary substrate and metal fine particles fixed on the surface of the substrate as a monolayer film in a state of being separated from each other without being aggregated, By irradiating light to the sensor unit disposed inside, and measuring the absorbance of the light transmitted through the metal fine particles fixed to the substrate, the medium near the metal fine particles fixed to the substrate A localized plasmon resonance sensor which detects a refractive index and measures the refractive index of a liquid in which the sensor unit is arranged according to the detection result.
ずれか１項に記載の局在プラズモン共鳴センサーにおい
て、 前記センサー・ユニットにおける前記基板は、ガラス製
の基板であるものである局在プラズモン共鳴センサー。4. The localized plasmon resonance sensor according to claim 1, 2, or 3, wherein the substrate in the sensor unit is a glass substrate. Plasmon resonance sensor.
求項４のいずれか１項に記載の局在プラズモン共鳴セン
サーにおいて、 前記センサー・ユニットにおける前記金属微粒子は、直
径１０〜２０ｎｍの金の微粒子であるものである局在プ
ラズモン共鳴センサー。5. The localized plasmon resonance sensor according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the metal fine particles in the sensor unit have a diameter of 10 to 20 nm. A localized plasmon resonance sensor that is a fine particle of gold.
ンサーにおいて、 前記センサー・ユニットは、前記ガラス製の基板の表面
に前記金属微粒子として金の微粒子を固定して金コロイ
ド単層膜を形成してなり、 前記金コロイド単層膜は、前記ガラス製の基板を３−ａ
ｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎ
ｅの１０％メタノール溶液に１０分間浸けた後洗浄し、
さらに、直径約２０ｎｍの金コロイド溶液に２時間浸け
ることにより作製されるものである局在プラズモン共鳴
センサー。6. The localized plasmon resonance sensor according to claim 4, wherein the sensor unit fixes gold fine particles as the metal fine particles on the surface of the glass substrate to form a gold colloid single layer film. The gold colloid single-layer film is formed on the glass substrate by 3-a.
minopropyltrimethyoxysilan
Soak in 10% methanol solution of e for 10 minutes and wash,
Furthermore, the localized plasmon resonance sensor is produced by immersing in a gold colloid solution having a diameter of about 20 nm for 2 hours.
４、請求項５または請求項６のいずれか１項に記載の局
在プラズモン共鳴センサーにおいて、 前記基板は、曲面形状を含む任意の形状であるものであ
る局在プラズモン共鳴センサー。7. The localized plasmon resonance sensor according to claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, claim 5, or claim 6, wherein the substrate has a curved surface shape. A localized plasmon resonance sensor that is of any shape including.
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