JP3682270B2 - Optical waveguide type glucose sensor - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グルコースセンサに関し、特に血液等の溶液中のグルコース濃度を測定するための光導波路型グルコースセンサに係わる。
【0002】
【従来の技術】
例えば特開平9−61346号公報には平面光導波路型グルコースセンサが開示されている。このグルコースセンサは、基板表面に光が入射、放出される一対のグレーティングを形成し、これらグレーティング間に位置する基板表面に単一の光導波路層を形成し、さらにこの光導波路層上に分子認識機能および情報変換機能を有する膜を形成した構造を有する。
【0003】
このような構造のグルコースセンサにおいて、検体から抽出した血液等に含まれる生体分子を分子認識機能および情報交換機能を有する膜に接触した状態でレーザ光のような光をグレーティングを通して光導波路層に入射させ、エバネッセント波を発生させ、光導波路層上の膜による血液等に含まれる生体分子との反応に起因するエバネッセント波の変化量をグレーティングから放出される光を受光する受光素子により検出して、血液等に含まれる生体分子を分析する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のグルコースセンサは光導波路層が単層で、ここで発生するエバネッセント波の変化量の検出には感度的に限界があり、また光導波路層上の膜構造から検体から抽出した血液等に含まれる極微量の生体分子分析には不向きであるという問題があった。
【0005】
本発明は、検体から抽出した、例えば体液中の極微量のグルコースを好感度かつ高精度で分析することが可能な光導波路型グルコースセンサを提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光導波路型グルコースセンサは、基板と、基板表面に形成された第1光導波路層と、第1光導波路層の両端部付近表面にそれぞれ形成された1対のグレーティングと、1対のグレーティングの間に位置する第1光導波路層上に形成され、第1光導波路層より高屈折率を有する第2光導波路層と、第2光導波路層上に形成された酵素および発色試薬を含む機能層とを具備することを特徴とするものである。
【0007】
本発明に係る別の光導波路型グルコースセンサは、基板と、基板表面に形成された第1光導波路層と、第1光導波路層の両端部付近表面にそれぞれ形成された1対のグレーティングと、1対のグレーティングの間に位置する第1光導波路層上に形成され、第1光導波路層より高屈折率を有する第2光導波路層と、第2光導波路層上に形成された発色試薬を含む発色試薬固定化層と、発色試薬固定化層上に形成された酵素を含む酵素固定化層とを具備することを特徴とするものである。
【0008】
本発明に係るさらに別の光導波路型グルコースセンサは、基板と、基板表面に形成された第1光導波路層と、第1光導波路層の両端部付近表面にそれぞれ形成された1対のグレーティングと、1対のグレーティングの間に位置する第1光導波路層上に形成され、この第1光導波路層より高屈折率を有する第2光導波路層と、第2光導波路層上に形成された発色試薬を含む発色試薬固定化層と、発色試薬固定化層上に形成された酵素と触媒を含む酵素触媒固定化層とを具備することを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の第1から第9の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。
【0011】
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサでは、図1に示すように、例えばガラスからなる基板1と、その表面に基板1より高屈折率の第1光導波路層2が形成されている。また、1対のグレーティング(回折格子)3は、第1光導波路層2より高い屈折率を有し、第1光導波路層2の両端部付近表面にそれぞれ形成されている。さらに、外周が傾斜した形状の第2光導波路層4は、第1光導波路層2より高い屈折率を有し、1対のグレーティング3の間に位置する第1光導波路層2上に形成されている。
【0012】
保護膜5は、グレーティング3に比べて低屈折率を有し、1対のグレーティング3を含む第1光導波路層2上に形成されている。第2光導波路層4上面に対応する保護膜5部分には、矩形状の開口部6が設けられている。例えば液晶表示装置に用いられるブラックマトリクス(顔料入りレジスト)から作られた迷光トラッピング層7は、保護膜5の表面(開口部6の内面を除く)に形成されている。
【0013】
なお、基板1の屈折率をη1、第1光導波路層2の屈折率をη2、1対のグレーティング3の屈折率をη3、第2光導波路層4の屈折率をη4および保護膜5の屈折率をη5、とすると、それらの屈折率の大小関係は、η4≧η3>η2>η1>η5となる。
【0014】
酵素および発色試薬を含む機能層8は、開口部6から露出した第2光導波路層4表面部分に形成されている。例えば含水ゲルから作られる多孔質膜9は、開口部6から露出した機能層8上に形成されている。電界(例えばパルス状電界)が印加されるメッシュ状導電性薄膜10は、多孔質膜9上に配置されている。第1光導波路層2は、例えばカリウム、ナトリウム等の元素をガラス成分とイオン交換することにより形成される。1対のグレーティング3は、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、ガリウム砒素(GaAs)、インジウム錫酸化物(ITO)、ポリイミド、酸化タンタル(Ta)により作られる。第2光導波路層4は、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、GaAs、ITO、ポリイミド、Taにより作られる。保護膜5は、例えばフッ素樹脂から作られる。ここで、機能層8に含有される酵素としては、例えば酸化酵素としてグルコースオキシダーゼ、酸化還元酵素としてペルオキシダーゼ、そしてα−D−グルコースをβ−D−グルコースに転換するためのムタロターゼ等を用いることができ。一方、機能層8に含有される発色試薬としては、例えばN,N−ビス(2−ヒドロキシ−3−サルフォプロピル)トリジンジカリウム塩や、3,3’,5,5’−テトラメチルベンジリデン等を用いることができる。
【0015】
機能層8としては、例えば、
1)酵素および発色色素を架橋高分子で固定化した構造のもの;
2)酵素を色素の発色機能を発現する分子構造を持つ脂質分子で固定化した構造のもの
等を挙げることができる。
【0016】
1)の機能層8で用いられる架橋高分子としては、例えば光架橋性ポリビニルアルコールのような水素結合性の官能基を含む高分子を挙げることができる。2)の機能層8で用いられる色素の発色機能を発現する分子構造を持つ脂質分子としては、例えば下記式(1)に示す構造式のものを挙げることができる。
【0017】
【化1】

Figure 0003682270
メッシュ状導電性薄膜10は、例えばチタン薄膜等から作られる。
【0018】
次に、前述した光導波路型グルコースセンサの製造方法の一例を図2、図3を参照して説明する。
【0019】
(イ)まず、図2の(a)に示すように、例えばホウケイ酸ガラスからなる基板1の表面を例えば380〜400℃の硝酸カリウム溶液塩のようなイオン交換溶液に浸漬してカリウム、ナトリウム等の高屈折率元素をイオン交換することにより第1光導波路層2を形成する。その後、この第1光導波路層2上に例えば酸化チタン、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、GaAsのような第1光導波路層2より屈折率の高い材料の層11を、化学蒸着(CVD)法等により形成する。
【0020】
(ロ)次いで、図2の(b)に示すように第1光導波路層2より屈折率の高い材料の層11をフォトエッチング技術でパターニングすることにより第1光導波路層2の中央付近に外周が傾斜した形状の第2光導波路層4を形成する。
【0021】
(ハ)つづいて、再度(イ)と同様に、全面に例えば酸化チタン、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、GaAsのような第1光導波路層2より屈折率の高い材料の層を例えばCVD法等により形成する。その後、この層をフォトエッチング技術でパターニングすることにより図2の(c)に示すように第1光導波路層2の両端部付近表面上に1対のグレーティング3を形成する。
【0022】
(ニ)次いで、1対のグレーティング3および第2光導波路層4を含む第1光導波路層2上に、例えば感光性フッ素系樹脂のようなグレーティング3に比べて低屈折率を有する材料の被膜を塗布する。つづいて、この被膜に露光、現像処理を施すことにより図2の(d)に示すように第2光導波路層4の表面に対応する箇所に矩形状の開口部6を有する感光性フッ素系樹脂からなる保護膜5を形成する。
【0023】
(ホ)次に、図3の(e)に示すように保護膜5の表面(開口部6の内面を除く)に例えば液晶表示装置に用いられるブラックマトリックスからなる迷光トラッピング層7をCVD法や真空蒸着により形成する。
【0024】
(ヘ)さらに、図3の(f)に示すように保護膜5の開口部6から露出した第2光導波路層4表面部分に酵素および発色色素を有する機能層8を形成する。具体的には、
1)酵素および発色色素を溶媒の存在下で架橋性の高分子(例えば光可溶性のポリビニルアルコール)と混合し、この溶液を保護膜5の開口部6から露出した第2光導波路層4表面部分にインクジェットまたはスピンコートにより塗布した後、光照射により光架橋性のポリビニルアルコールを架橋する;
2)酵素を色素の発色機能を発現する分子構造を持つ脂質分子の溶液を保護膜5の開口部6から露出した第2光導波路層4表面部分にインクジェットまたはスピンコートにより塗布した後、乾燥させる
等の方法により酵素および発色色素を有する機能層8を形成する。
【0025】
(ト)次いで、保護膜5の開口部6から露出した機能層8上に、例えば有機モノマー、光反応開始剤およびデカン酸メチルのような貧溶媒を含む溶液を塗布、乾燥し、光重合させた後、洗浄処理することにより図3の(g)に示すように多孔質膜9を形成する。この後、電界(例えばパルス状の電界)が印加されるメッシュ状導電性薄膜10を多孔質膜9上に配置することにより前述した図1に示す光導波路型グルコースセンサを製造する。
【0026】
次に図4を用いて検体100のグルコースの測定方法について説明する。図4に示すように、電源102の陰極をメッシュ状導電性薄膜10に配線し、電源102の陽極に電極板101を配線する。そして図1に示す光導波路型グルコースセンサの酵素および発色試薬を含む機能層8に設けられた多孔質膜9側に検体100、例えば人体の皮膚の一部を接触させ、さらに検体100の別の部位に電極板101を接触させる。ここで、この多孔質膜9の上部に配置されたメッシュ状導電性薄膜10と電極板101の間に電源102から所望の電界(例えばパルス状電界)を印加すると、検体100からグルコースを含む体液が多孔質膜9を通して機能層8に効率よく抽出される、いわゆる微浸襲作用がなされる。この体液中のグルコースは、機能層8でグルコースオキシダーゼ(GOD)等との酸化酵素反応により過酸化水素(H)を発生させ、さらに過酸化水素からペルオキシダーゼ(POD)等との酸化還元酵素反応によりラジカル酸素原子(O)が生成される。このラジカル酸素原子により発色試薬を発色させる。この反応を模式すると(2)、(3)、(4)のようになる:
グルコース + 酸化酵素(GOD等)→ H ・・・・・(2)
+ 酸化還元酵素(POD等)→ O ・・・・・(3)
+ 発色試薬 → 発色 ・・・・・(4)
このような状態で、図1に示すように光源21(例えば波長650nmの半導体レーザ)および受光素子22をそれぞれグルコースセンサの基板1の裏面左側および右側に配置する。そして光源21からレーザ光を偏光フィルタ23を通してグルコースセンサの基板1裏面側に入射する。そのレーザ光は基板1を通してグレーティング3と第1光導波路層2の界面で屈折されて、その第1光導波路層2を伝播される。第1光導波路層2を伝播されるレーザ光は、この第1光導波路層2より高屈折率の第2光導波路層4との界面で2つのモード(TMモード、TEモード)に分割され、TMモードレーザ光は第1光導波路層2を、TEモードレーザ光は第2光導波路層4を伝播する。このとき、機能層8における発色試薬の発色に基づく変化(例えば吸光度変化)によりこの機能層8直下の第2光導波路層4を伝播する光の強度が変化する。第1光導波路層2と第2光導波路層4を伝播した光は、受光素子22側端付近において第1光導波路層2と第2光導波路層4の界面で再び結合、干渉するため、第2光導波路層4を伝播する光の強度変化を増幅できる。その結果、機能層8における検体100(人体の皮膚下)のグルコースと酵素の反応による発色試薬の発色に基づく第2光導波路層4を伝播する光の極微な変化も、偏光フィルタ24を通して受光素子22で検出することが可能になる。
【0027】
したがって、図1に示す構造の第1の実施の形態の光導波路型グルコースセンサによれば、酵素および発色試薬を含む機能層8の上部にメッシュ状導電性薄膜10を配置し、図4に示した電源配線により、メッシュ状導電性薄膜10と電極板101の間に電源102から所望の電界(例えばパルス状電界)を印加することにより、検体100からグルコース(例えば人体の皮膚下のグルコースを含む体液)を機能層8に効率よく抽出する、いわゆる微浸襲作用を図ることができる。さらに光導波路を第1光導波路層2と第2光導波路層4により構成することで、機能層8における検体100(人体の皮膚下)から抽出されたグルコースと酵素の反応による発色試薬の発色に基づく第2光導波路層4を伝播する光の極微な変化を、第1光導波路層2と第2光導波路層4の界面で検出できるため、抽出された体液中の極微量のグルコースを高感度で分析することができる。
【0028】
また、図1に示すように1対のグレーティング3を含む第1光導波路層2上に保護膜5を形成することによって、第1光導波路層2および1対のグレーティング3に外部圧力が直接加わるのを防止できる。このため、第1光導波路層2およびグレーティング3に外部圧力が直接加わることに伴う部材の屈折率変化によって、その第1光導波路層2を伝播する光が外部に漏れるのを防止できる。しかも、保護膜5を第1光導波路層2に比べて低屈折率材料で形成することによって、その第1光導波路層2を伝播する光を第1光導波路層2と保護膜5との界面で効果的に全反射させて第1光導波路層2内に封じ込めることができるため、第1光導波路層2から光が外部に漏れるのを防止できる。その結果、検体100中の極微量のグルコースをより高感度で分析することが可能になる。
【0029】
さらに、迷光トラッピング層7を保護膜5の表面(開口部6の内面を除く)に形成することによって、第1光導波路層2を伝播する光が保護膜5との界面から保護膜5側に漏れた場合、その漏光を迷光トラッピング層7でトラップすることができる。
【0030】
すなわち、第1光導波路層2を伝播する光が保護膜5との界面から保護膜5側に漏れると、保護膜5表面と外界(空気)との屈折率の差により漏光は保護膜5表面で全反射して第2光導波路層4に迷光として入射されるため、前述した検体100中のグルコースの検出感度を低下させる。これに対し、迷光トラッピング層7を保護膜5の表面に形成することによって、漏光が保護膜5表面で全反射することなく迷光トラッピング層7でトラップできるため、その漏光が第2光導波路層4に迷光として入射するのを防止でき、検体100中のグルコースをより高感度で分析することが可能になる。
【0031】
さらに、酵素および発色試薬を含む機能層8を多孔質膜9で覆うことによって、機能層8に対する検体100から抽出される(例えば体液)中のグルコース以外の蛋白や血球等の不純物の影響を防ぐ。つまり機能層8における酵素とグルコースの酵素反応による発色試薬の発色反応に基づく変化によりこの機能層8直下の第2光導波路層4を伝播する光の強度変化に対して作用する外乱を低減することができ、検体100から抽出された体液中の極微量のグルコースをより一層高感度で分析することが可能になる。
【0032】
(第2の実施の形態)
図5に示す光導波路型グルコースセンサは、第2光導波路層4上に発色試薬固定化層13を形成し、この発色試薬固定化層13上に酵素固定化層14を形成した構造を有する。つまり、図5に示す光導波路型グルコースセンサは、前述した第1の実施の形態の機能層8を発色試薬固定化層13と酵素固定化層14の2つの層の分離した構造を有する。
【0033】
発色試薬固定化層13は、第2光導波路層4表面に例えばN,N−ビス(2−ヒドロキシ−3−サルフォプロピル)トリジンジカリウム塩や、3,3’,5,5’−テトラメチルベンジリデンのような発色試薬を、例えばアミノアルキルトリメトキシシランのようなシランカップリング剤または光架橋ポリビニルアルコールのような架橋高分子を介して固定化することにより形成される。
【0034】
酵素固定化層14は、例えばグルコースオキシダーゼのほかに、ペルオキシダーゼやムタロターゼを、例えば下記式(5)に示す構造式の化合物のような脂質の膜で固定化することにより形成される。
【0035】
【化2】
Figure 0003682270
図5に示す構成の光導波路型グルコースセンサにおいて、図4に示した配線と同じように、メッシュ状導電性薄膜10と電極板101を電源102に配線する。そして酵素固定化層14上に設けられた多孔質膜9側に検体100、例えば人体の皮膚の一部を接触させ、さらに検体100の別の部位に電極板101を接触させる。ここで、この多孔質膜9の上部に配置されたメッシュ状導電性薄膜10と電極板101の間に電源102から所望の電界(例えばパルス状電界)を印加すると、検体100からグルコースを含む体液が多孔質膜9を通して酵素固定化層14に効率よく抽出される、いわゆる微侵襲作用がなされる。この体液中のグルコースは、酵素固定化層14中で第1の実施の形態で示した反応と同じ酵素反応を起こし、この酵素反応によるラジカル酸素原子により酵素固定化層14直下の発色試薬固定化層13の発色色素を発色させる。このような状態で、図5に示すように光源21(例えば波長650nmの半導体レーザ)および受光素子22をそれぞれグルコースセンサの基板1の裏面左側および右側に配置する。そして、光源21からレーザ光を偏光フィルタ23を通してグルコースセンサの基板1裏面側に入射する。レーザ光は基板1を通してグレーティング3と第1光導波路層2の界面で屈折されてその第1光導波路層2を伝播される。第1光導波路層2を伝播されるレーザ光は、この第1光導波路層2より高屈折率の第2光導波路層4との界面で2つのモード(TMモード、TEモード)に分割され、TMモードレーザ光は第1光導波路層2を、TEモードレーザ光は第2光導波路層4を伝播する。このとき、発色試薬固定化層13の発色に基づく変化(例えば吸光度変化)によりこの発色試薬固定化層13直下の第2光導波路層4を伝播する光の強度が変化する。第1光導波路層2と第2光導波路層4を伝播した光は、受光素子22側端付近において第1光導波路層2と第2光導波路層4の界面で再び結合、干渉するため、第2光導波路層4を伝播する光の強度変化を増幅できる。その結果、酵素固定化層14における検体100(人体の皮膚下)から抽出された体液中のグルコースと酵素の反応による発色試薬固定化層13の発色に基づく、第2光導波路層4を伝播する光の極微な変化を偏光フィルタ24を通して受光素子22で検出することが可能になる。
【0036】
したがって、図5に示す構造の第2の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサによれば、酵素固定化層14の上部にメッシュ状導電性薄膜10を配置し、図4に示した電源配線により、メッシュ状導電性薄膜10と電極板101の間に電源102から所望の電界(例えばパルス状電界)を印加することで、検体100からグルコース(例えば人体の皮膚下のグルコースを含む体液)を酵素固定化層14に効率よく抽出する、いわゆる微侵襲作用を図ることができる。さらに光導波路を第1光導波路層2と第2光導波路層4により構成することで、酵素固定化層14および発色試薬固定化層13における検体100(人体の皮膚下)から抽出されたグルコースと酵素の反応による発色に基づく第2光導波路層4を伝播する光の極微な変化を、第1光導波路層2と第2光導波路層4の界面で検出できるため、検体100から抽出された体液中の極微量のグルコースを高感度で分析することができる。
【0037】
(第3の実施の形態)
図6に示す光導波路型グルコースセンサは、1対のグレーティング3の間に位置する第1光導波路層2上にこの第1光導波路層2より高屈折率の導電性材料、例えば酸化錫(SnO2)、ITOから作られる第2光導波路層15を形成し、かつこの第2光導波路層15に所望の電界(例えばパルス状電界)を印加する構造を有する。
【0038】
このような図6に示す構成の光導波路型グルコースセンサにおいて、図4に示した配線の変形として、電源102の陰極を第2光導波路層15に配線し、電源102の陽極に電極板101を配線する。そして酵素および発色試薬を含む機能層8上に設けられた多孔質膜9側に検体100、例えば人体の皮膚の一部を接触させ、さらに検体100の別の部位に電極板101を接触させる。ここで、この多孔質膜9の後方に配置された導電性材料から作られる第2光導波路層15と電極板101の間に電源102から所望の電界(例えばパルス状電界)を印加すると、人体の皮膚下のグルコースを含む体液が多孔質膜9を通して機能層8に効率よく抽出される、いわゆる微侵襲作用がなされる。この体液中のグルコースは、機能層8の酵素との間で酵素反応がなされ、この酵素反応により生成されるラジカル酸素原子により機能層8中の発色試薬を発色させる。このような状態で、図6に示すように光源21(例えば波長650nmの半導体レーザ)および受光素子22をそれぞれグルコースセンサの基板1の裏面左側および右側に配置する。光源21からレーザ光を偏光フィルタ23を通してグルコースセンサの基板1裏面側に入射すると、そのレーザ光は基板1を通してグレーティング3と第1光導波路層2の界面で屈折されてその第1光導波路層2を伝播される。第1光導波路層2を伝播されるレーザ光は、この第1光導波路層2より高屈折率の第2光導波路層15との界面で2つのモード(TMモード、TEモード)に分割され、TMモードレーザ光は第1光導波路層2を、TEモードレーザ光は第2光導波路層15を伝播する。このとき、機能層8における発色試薬の発色に基づく変化(例えば吸光度変化)によりこの機能層8直下の第2光導波路層15を伝播する光の強度が変化する。第1光導波路層2と第2光導波路層15を伝播した光は、受光素子22側端付近において第1光導波路層2と第2光導波路層15の界面で再び結合、干渉するため、第2光導波路層15を伝播する光の強度変化を増幅できる。その結果、機能層8における検体100(人体の皮膚下)から抽出されたグルコースと酵素の反応による発色試薬の発色に基づく第2光導波路層15を伝播する光の極微な変化を偏光フィルタ24を通して受光素子22で検出することが可能になる。
【0039】
したがって、図6に示す構造の第3の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサによれば、酵素および発色試薬を含む機能層8の下方に配置された第2光導波路層15を導電性材料から作り、前述した電源配線により、この第2光導波路層15と電極板101の間に電源102から所望のパルス状電界を印加することにより検体100からグルコース(例えば人体の皮膚下のグルコースを含む体液)を機能層8に効率よく抽出する、いわゆる微侵襲作用を図ることができる。さらに光導波路を第1光導波路層2と第2光導波路層15により構成することで、機能層8における検体100(人体の皮膚下)から抽出されたグルコースと酵素の反応による発色試薬の発色に基づく第2光導波路層15を伝播する光の極微な変化を第1光導波路層2と第2光導波路層15の界面で検出できるため、検体100から抽出された体液中の極微量のグルコースを高感度で分析することができる。
【0040】
(第4の実施の形態)
図7に示す光導波路型グルコースセンサは、1対のグレーティング3の間に位置する第1光導波路層2上にこの第1光導波路層2より高屈折率の導電性材料、例えばSnO2、ITOから作られる第2光導波路層15を形成し、この第2光導波路層15上に第2の実施の形態で説明したのと同様な発色試薬固定化層13を形成し、この発色試薬固定化層13上に第2の実施の形態で説明したのと同様な酵素固定化層14を形成した構造を有する。つまり、図7に示す光導波路型グルコースセンサは前述した第3の実施の形態の機能層8を発色試薬固定化層13と酵素固定化層14の2つの層の分離した構造を有する。なお、第2光導波路層15に所望の電界(例えばパルス状電界)が印加される。
【0041】
図7に示す構成の光導波路型グルコースセンサにおいて、図4に示した配線の変形として、電源102の陰極を第2光導波路層15に配線し、電源102の陽極に電極板101を配線する。そして酵素固定化層14上に設けられた多孔質膜9側に検体100、例えば人体の皮膚の一部を接触させ、さらに検体100の別の部位に電極板101を接触させる。ここで、この多孔質膜9の下方に配置された導電性材料から作られる第2光導波路層15と電極板101の間に電源102から所望の電界(例えばパルス状電界)を印加すると、人体の皮膚下のグルコースを含む体液が多孔質膜9を通して酵素固定化層14に効率よく抽出される、いわゆる微侵襲作用がなされる。この体液中のグルコースは、酵素固定化層14の酵素との間で酵素反応がなされ、この酵素反応により生成されるラジカル酸素原子により酵素固定化層14直下の発色試薬固定化層13の発色試薬を発色させる。このような状態で、図7に示すように光源21(例えば波長650nmの半導体レーザ)および受光素子22をそれぞれグルコースセンサの基板1の裏面左側および右側に配置する。光源21からレーザ光を偏光フィルタ23を通してグルコースセンサの基板1裏面側に入射すると、そのレーザ光は基板1を通してグレーティング3と第1光導波路層2の界面で屈折されてその第1光導波路層2を伝播される。第1光導波路層2を伝播されるレーザ光は、この第1光導波路層2より高屈折率の第2光導波路層15との界面で2つのモード(TMモード、TEモード)に分割され、TMモードレーザ光は第1光導波路層2を、TEモードレーザ光は第2光導波路層15を伝播する。このとき、発色試薬固定化層13の発色に基づく変化(例えば吸光度変化)によりこの発色試薬固定化層13直下の第2光導波路層15を伝播する光の強度が変化する。第1光導波路層2と第2光導波路層15を伝播した光は、受光素子22側端付近において第1光導波路層2と第2光導波路層15の界面で再び結合、干渉するため、第2光導波路層15を伝播する光の強度変化を増幅できる。その結果、酵素固定化層14における検体100(人体の皮膚下)から抽出されたグルコースと酵素の反応による発色試薬固定化層13の発色試薬の発色に基づく第2光導波路層15を伝播する光の極微な変化を偏光フィルタ24を通して受光素子22で検出することが可能になる。
【0042】
したがって、図7に示す構造の第4の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサによれば、酵素固定化層14の下方に配置された第2光導波路層15を導電性材料から作り、前述した電源配線により、この第2光導波路層15と電極板101の間に電源102から所望のパルス状電界を印加することにより検体100のグルコース(例えば人体の皮膚下のグルコースを含む体液)を酵素固定化層14に効率よく抽出する、いわゆる微侵襲作用を図ることができる。さらに光導波路を第1光導波路層2と第2光導波路層15により構成して、酵素固定化層14および発色試薬固定化層13における検体100(人体の皮膚下)から抽出されたグルコースと酵素の反応による発色に基づく第2光導波路層15を伝播する光の極微な変化を第1光導波路層2と第2光導波路層15の界面で検出できるため、検体100から抽出された体液中の極微量のグルコースを高感度で分析することができる。
【0043】
(第5の実施の形態)
図8に示す光導波路型グルコースセンサは、図6に示した第3の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサと異なり、第1光導波路層2上に形成する第2光導波路層4が、第1光導波路層2より高屈折率の材料から形成されればよく、特に導電性を必要とはしない。その他の構造は第3の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサと同様である。
【0044】
図8に示す構成の光導波路型グルコースセンサにおいては、酵素および発色試薬を含む機能層8上に設けられた多孔質膜9に、血液や体液等のグルコースを含む溶液を滴下する。この溶液中のグルコースは、第1の実施の形態で示したように機能層8の酵素との間で酵素反応を起こし、この酵素反応により生成されるラジカル酸素原子により機能層8中の発色試薬を発色させる。このような状態で、図8に示すように光源21(例えば波長650nmの半導体レーザ)および受光素子22をそれぞれグルコースセンサの基板1の裏面左側および右側に配置し、光源21からレーザ光を偏光フィルタ23を通してグルコースセンサの基板1裏面側に入射すると、そのレーザ光は基板1を通してグレーティング3と第1光導波路層2の界面で屈折されてその第1光導波路層2を伝播される。第1光導波路層2を伝播されるレーザ光は、この第1光導波路層2より高屈折率の第2光導波路層4との界面で2つのモード(TMモード、TEモード)に分割され、TMモードレーザ光は第1光導波路層2を、TEモードレーザ光は第2光導波路層4を伝播する。このとき、機能層8における発色試薬の発色に基づく変化(例えば吸光度変化)によりこの機能層8直下の第2光導波路層4を伝播する光の強度が変化する。第1光導波路層2と第2光導波路層4を伝播した光は、受光素子22側端付近において第1光導波路層2と第2光導波路層4の界面で再び結合、干渉するため、第2光導波路層4を伝播する光の強度変化を増幅できる。その結果、機能層8における溶液中のグルコースと酵素の反応による発色試薬の発色に基づく第2光導波路層4を伝播する光の極微な変化を偏光フィルタ24を通して受光素子22で検出することが可能になる。
【0045】
したがって、図8に示す構造の第5の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサによれば、光導波路を第1光導波路層2と第2光導波路層4により構成して、機能層8における溶液中のグルコースと酵素の反応による発色試薬の発色に基づく第2光導波路層4を伝播する光の極微な変化を第1光導波路層2と第2光導波路層4の界面で検出できるため、溶液中の極微量のグルコースを高感度で分析することができる。
【0046】
(第6の実施の形態)
図9に示す光導波路型グルコースセンサは、図7に示した第4の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサと異なり、第1光導波路層2上に形成する第2光導波路層4が、この第1光導波路層2より高屈折率の材料から形成されればよく、特に導電性を必要とはしない。その他の構造は第4の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサと同様である。
【0047】
図9に示す構成の光導波路型グルコースセンサにおいては、酵素を含む酵素固定化層14上に設けられた多孔質膜9に、血液や体液等のグルコースを含む溶液を滴下する。この溶液中のグルコースは、酵素固定化層14の酵素との間で酵素反応を起こし、この酵素反応により生成されるラジカル酸素原子により酵素固定化層14直下の発色試薬固定化層13の発色試薬を発色させる。このような状態で、図9に示すように光源21(例えば波長650nmの半導体レーザ)および受光素子22をそれぞれグルコースセンサの基板1の裏面左側および右側に配置し、光源21からレーザ光を偏光フィルタ23を通してグルコースセンサの基板1裏面側に入射すると、そのレーザ光は基板1を通してグレーティング3と第1光導波路層2の界面で屈折されてその第1光導波路層2を伝播される。第1光導波路層2を伝播されるレーザ光は、この第1光導波路層2より高屈折率の第2光導波路層4との界面で2つのモード(TMモード、TEモード)に分割され、TMモードレーザ光は第1光導波路層2を、TEモードレーザ光は第2光導波路層4を伝播する。このとき、発色試薬固定化層13の発色に基づく変化(例えば吸光度変化)によりこの発色試薬固定化層13直下の第2光導波路層4を伝播する光の強度が変化する。第1光導波路層2と第2光導波路層4を伝播した光は、受光素子22側端付近において第1光導波路層2と第2光導波路層4の界面で再び結合、干渉するため、第2光導波路層4を伝播する光の強度変化を増幅できる。その結果、酵素固定化層14における溶液中のグルコースと酵素の反応による発色試薬固定化層13の発色に基づく第2光導波路層4を伝播する光の極微な変化を偏光フィルタ24を通して受光素子22で検出することが可能になる。
【0048】
したがって、図9に示す構造の第6の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサによれば、光導波路を第1光導波路層2と第2光導波路層4により構成して、酵素固定化層14および発色試薬固定化層13における溶液中のグルコースと酵素の反応による発色に基づく第2光導波路層4を伝播する光の極微な変化を第1光導波路層2と第2光導波路層4の界面で検出できるため、溶液中の極微量のグルコースを高感度で分析することができる。
【0049】
(第7の実施の形態)
図10に示す光導波路型グルコースセンサは、第2光導波路層4上に発色試薬固定化層13を形成し、この発色試薬固定化層13上に酵素触媒固定化層16を形成した構造を有する。つまり、図10に示す光導波路型グルコースセンサは前述した第1の実施の形態の機能層8を発色試薬固定化層13と酵素触媒固定化層16の2つの層の分離した構造を有する。
【0050】
発色試薬固定化層13は、第2光導波路層4表面に例えばN,N−ビス(2−ヒドロキシ−3−サルフォプロピル)トリジンジカリウム塩や、3,3’,5,5’−テトラメチルベンジリデンのような発色試薬を、例えばアミノアルキルトリメトキシシランのようなシランカップリング剤または光架橋ポリビニルアルコールのような架橋高分子を介して固定化することにより形成される。
【0051】
酵素触媒固定化層16は、グルコースオキシダーゼと白金(Pt)とを含水ゲルに混合することにより形成される。この酵素触媒固定化層16と前述の酵素固定化層14との違いは、ペルオキシダーゼ等の酵素によってラジカル酸素原子を生成していた反応を、金属触媒を使用して起こすように、ペルオキシダーゼ等の酵素に代わって白金を含むようにした点である。
【0052】
図10に示す構成の光導波路型グルコースセンサにおいて、図4に示した配線と同じように、メッシュ状導電性薄膜10と電極板101を電源102に配線する。そして酵素触媒固定化層16上に設けられた多孔質膜9側に検体100、例えば人体の皮膚の一部を接触させ、さらに検体100の別の部位に電極板101を接触させる。ここで、この多孔質膜9の上部に配置されたメッシュ状導電性薄膜10と電極板101の間に電源102から所望の電界(例えばパルス状電界)を印加すると、人体の皮膚下のグルコースを含む体液が多孔質膜9を通して酵素触媒固定化層16に効率よく抽出される、いわゆる微侵襲作用がなされる。この体液中のグルコースは、酵素触媒固定化層16でグルコースオキシダーゼとの酵素反応により過酸化水素(H2O2)を発生させる。さらに過酸化水素から白金を触媒としてラジカル酸素原子(O*)が生成される。このラジカル酸素原子により酵素触媒固定化層16直下の発色試薬固定化層13の発色試薬を発色させる。つまり第1の実施の形態にて示した反応模式(2)〜(4)のうち、(3)が下記の(6)に置き換わる:
H2O2 + Pt → O* ・・・・・(6)
グルコース量を測定する方法は、第2の実施の形態と同様であり、発色試薬固定化層13の発色試薬を発色による第2光導波路層4を伝播する光の極微な変化を偏光フィルタ24を通して受光素子22で検出する。
【0053】
したがって、図10に示す構造の第7の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサによれば、酵素触媒固定化層16の上部にメッシュ状導電性薄膜10を配置し、図4に示した電源配線により、メッシュ状導電性薄膜10と電極板101の間に電源102から所望の電界(例えばパルス状電界)を印加することで、検体100からグルコース(例えば人体の皮膚下のグルコースを含む体液)を酵素触媒固定化層16に効率よく抽出する、いわゆる微侵襲作用を図ることができる。さらに光導波路を第1光導波路層2と第2光導波路層4により構成して、酵素触媒固定化層16および発色試薬固定化層13における検体100(人体の皮膚下)から抽出されたグルコースと酵素および触媒の反応による発色に基づく第2光導波路層4を伝播する光の極微な変化を第1光導波路層2と第2光導波路層4の界面で検出できるため、検体100から抽出された体液中の極微量のグルコースを高感度で分析することができる。
【0054】
(第8の実施の形態)
図11に示す光導波路型グルコースセンサは、1対のグレーティング3の間に位置する第1光導波路層2上にこの第1光導波路層2より高屈折率の導電性材料、例えばSnO2、ITOから作られる第2光導波路層15を形成し、この第2光導波路層15上に第7の実施の形態で説明したのと同様な発色試薬固定化層13を形成し、この発色試薬固定化層13上に第7の実施の形態で説明したのと同様な酵素触媒固定化層16を形成した構造を有する。つまり、図11に示す光導波路型グルコースセンサは前述した第3の実施の形態の機能層8を発色試薬固定化層13と酵素触媒固定化層16の2つの層の分離した構造を有する。なお、第2光導波路層15に所望の電界(例えばパルス状電界)が印加される。
【0055】
図11に示す構成の光導波路型グルコースセンサにおいて、図4に示した配線の変形として、電源102の陰極を第2光導波路層15に配線し、電源102の陽極に電極板101を配線する。そして酵素触媒固定化層16上に設けられた多孔質膜9側に検体100、例えば人体の皮膚の一部を接触させ、さらに検体100の別の部位に電極板101を接触させる。ここで、この多孔質膜9の下方に配置された導電性材料から作られる第2光導波路層15と電極板101の間に電源102から所望の電界(例えばパルス状電界)を印加すると、人体の皮膚下のグルコースを含む体液が多孔質膜9を通して酵素触媒固定化層16に効率よく抽出される、いわゆる微侵襲作用がなされる。この体液中のグルコースは、前述した第7の実施の形態と同様に酵素触媒固定化層16のグルコースオキシダーゼとの酵素反応により過酸化水素(H)を発生させ、さらに過酸化水素から白金を触媒としてラジカル酸素原子(O)が生成される。このラジカル酸素原子により酵素触媒固定化層16直下の発色試薬固定化層13の発色試薬を発色させる。
【0056】
グルコース量を測定する方法は、第4の実施の形態と同様であり、発色試薬固定化層13の発色試薬を発色による第2光導波路層15を伝播する光の極微な変化を偏光フィルタ24を通して受光素子22で検出する。
【0057】
したがって、図11に示す構造の第8の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサによれば、酵素触媒固定化層16の下方に配置された第2光導波路層15を導電性材料から作り、前述した電源配線により、この第2光導波路層15と電極板101の間に電源102から所望のパルス状電界を印加することにより検体100からグルコース(例えば人体の皮膚下のグルコースを含む体液)を酵素固定化層14に効率よく抽出する、いわゆる微侵襲作用を図ることができる。さらに光導波路を第1光導波路層2と第2光導波路層15により構成して、酵素触媒固定化層16および発色試薬固定化層13における検体100(人体の皮膚下)から抽出した体液中のグルコースと酵素および触媒の反応による発色に基づく第2光導波路層15を伝播する光の極微な変化を第1光導波路層2と第2光導波路層15の界面で検出できるため、検体100中の極微量のグルコースを高感度で分析することができる。
【0058】
(第9の実施の形態)
図12に示す光導波路型グルコースセンサは、図11に示した第8の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサと異なり、第1光導波路層2上に形成する第2光導波路層4が、この第1光導波路層2より高屈折率の材料から形成されればよく、特に導電性を必要とはしない。その他の構造は第8の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサと同様である。
【0059】
図12に示す構成の光導波路型グルコースセンサにおいては、酵素触媒固定化層16上に設けられた多孔質膜9に、血液や体液等のグルコースを含む溶液を滴下する。この溶液中のグルコースは、前述した第7の実施の形態と同様に酵素触媒固定化層16のグルコースオキシダーゼとの酵素反応により過酸化水素(H)を発生させる。さらに過酸化水素から白金を触媒としてラジカル酸素原子(O)が生成される。このラジカル酸素原子により酵素触媒固定化層16直下の発色試薬固定化層13の発色試薬を発色させる。
【0060】
グルコース量を測定する方法は、第4の実施の形態と同様であり、発色試薬固定化層13の発色試薬を発色による第2光導波路層4を伝播する光の極微な変化を偏光フィルタ24を通して受光素子22で検出する。
【0061】
したがって、図12に示す構造の第9の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサによれば、光導波路を第1光導波路層2と第2光導波路層4により構成して、酵素触媒固定化層16および発色試薬固定化層13における溶液中のグルコースと酵素および触媒の反応による発色に基づく第2光導波路層4を伝播する光の極微な変化を第1光導波路層2と第2光導波路層4の界面で検出できるため、溶液中の極微量のグルコースを高感度で分析することができる。
【0062】
ここで、第2の実施の形態ないし第9の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサにおいて、グレーティング3を含む第1光導波路層2上に保護膜5を形成することによって、第1の実施の形態で説明したように第1光導波路層2およびグレーティング3に外部圧力が直接加わるのを防止でき、検体100中の極微量のグルコースをより高感度で分析することが可能になる。
【0063】
さらに、第2の実施の形態ないし第9の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサにおいて、迷光トラッピング層7を保護膜5の表面(開口部6の内面を除く)に形成することによって、第1の実施の形態で説明したように第1光導波路層2を伝播する光が保護膜5との界面から保護膜5側に漏れた場合、その漏光を迷光トラッピング層7でトラップすることができる。
【0064】
さらに、第2の実施の形態ないし第9の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサにおいて、機能層8、酵素固定化層14または酵素触媒固定化層16を多孔質膜9で覆うことによって、機能層8、酵素固定化層14または酵素触媒固定化層16に対する検体100(例えば体液)や溶液中のグルコース以外の不純物、例えば蛋白や血球の影響、つまり機能層8、酵素固定化層14または酵素触媒固定化層16および発色試薬固定化層13における酵素反応と発色反応に基づく、機能層8または発色試薬固定化層13直下の第2光導波路層(4または15)を伝播する光の強度変化に対して作用する外乱を低減でき、検体100から抽出された体液や溶液中の極微量のグルコースをより一層高感度で分析することが可能になる。
【0065】
本発明の実施の形態を説明するために各図において示した各層と膜の厚さ、また隣接する層または膜との位置関係は、あくまでも例示であって、本発明の機能を実現するために限定したものでない。よって、本発明の機能が実現可能な範囲において、種々の各層と膜の厚さや位置関係が考え得ることは言うまでもない。
【0066】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、検体100から抽出される、例えば体液中の極微量のグルコースを高感度かつ高精度で分析することが可能な光導波路型グルコースセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサを示す断面図である。
【図2】図1の光導波路型グルコースセンサの製造工程を示す行程断面図である(その1)。
【図3】図1の光導波路型グルコースセンサの製造工程を示す行程断面図である(その2)。
【図4】図1の光導波路型グルコースセンサを用いた光導波路型グルコース測定方法の図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサを示す断面図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサを示す断面図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサを示す断面図である。
【図8】本発明の第5の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサを示す断面図である。
【図9】本発明の第6の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサを示す断面図である。
【図10】本発明の第7の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサを示す断面図である。
【図11】本発明の第8の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサを示す断面図である。
【図12】本発明の第9の実施の形態に係る光導波路型グルコースセンサを示す断面図である。
【符号の説明】
1…基板
2…第1光導波路層
3…グレーティング
4…第2光導波路層
5…保護膜
6…開口部
7…迷光トラッピング層
8…機能層
9…多孔質膜
10…メッシュ状導電性薄膜
11…第1光導波路層より屈折率の高い材料の層
13…発色試薬固定化層
14…酵素固定化層
15…第2光導波路層
16…酵素触媒固定化層
21…光源
22…受光素子
23…偏光フィルタ
24…偏光フィルタ
100…検体
101…電極板
102…電源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a glucose sensor, and more particularly to an optical waveguide glucose sensor for measuring a glucose concentration in a solution such as blood.
[0002]
[Prior art]
For example, JP-A-9-61346 discloses a planar optical waveguide type glucose sensor. This glucose sensor forms a pair of gratings where light enters and exits the substrate surface, forms a single optical waveguide layer on the substrate surface located between the gratings, and further recognizes molecules on this optical waveguide layer. It has a structure in which a film having a function and an information conversion function is formed.
[0003]
In a glucose sensor with such a structure, light such as laser light is incident on the optical waveguide layer through the grating in a state in which biomolecules contained in blood extracted from the specimen are in contact with a film having a molecular recognition function and an information exchange function. The evanescent wave is generated, and the amount of change in the evanescent wave caused by the reaction with the biomolecule contained in the blood or the like by the film on the optical waveguide layer is detected by the light receiving element that receives the light emitted from the grating, Analyzes biomolecules contained in blood and the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional glucose sensor has a single optical waveguide layer, and there is a limit in sensitivity in detecting the amount of change in the evanescent wave generated here, and blood extracted from the specimen from the film structure on the optical waveguide layer, etc. There is a problem that it is not suitable for analysis of a trace amount of biomolecules contained in.
[0005]
An object of the present invention is to provide an optical waveguide glucose sensor capable of analyzing a very small amount of glucose extracted from a specimen, for example, in body fluid with good sensitivity and high accuracy.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An optical waveguide glucose sensor according to the present invention includes a substrate, a first optical waveguide layer formed on the surface of the substrate, a pair of gratings formed on surfaces near both ends of the first optical waveguide layer, A second optical waveguide layer formed on the first optical waveguide layer located between the gratings and having a refractive index higher than that of the first optical waveguide layer, and an enzyme and a coloring reagent formed on the second optical waveguide layer. And a functional layer including the functional layer.
[0007]
Another optical waveguide glucose sensor according to the present invention includes a substrate, a first optical waveguide layer formed on the surface of the substrate, a pair of gratings formed on the surfaces near both ends of the first optical waveguide layer, A second optical waveguide layer formed on the first optical waveguide layer located between the pair of gratings and having a higher refractive index than the first optical waveguide layer; and a coloring reagent formed on the second optical waveguide layer. A coloring reagent-immobilizing layer containing the enzyme, and an enzyme-immobilizing layer containing an enzyme formed on the coloring reagent-immobilizing layer.
[0008]
Still another optical waveguide glucose sensor according to the present invention includes a substrate, a first optical waveguide layer formed on the surface of the substrate, and a pair of gratings formed on surfaces near both ends of the first optical waveguide layer. The second optical waveguide layer formed on the first optical waveguide layer positioned between the pair of gratings and having a higher refractive index than the first optical waveguide layer, and the color formed on the second optical waveguide layer It comprises a coloring reagent immobilization layer containing a reagent, and an enzyme catalyst immobilization layer containing an enzyme and a catalyst formed on the coloring reagent immobilization layer.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, first to ninth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic.
[0011]
(First embodiment)
In the optical waveguide glucose sensor according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, a substrate 1 made of glass, for example, and a first optical waveguide layer 2 having a higher refractive index than the substrate 1 on the surface thereof. Is formed. The pair of gratings (diffraction gratings) 3 has a higher refractive index than that of the first optical waveguide layer 2 and is formed on the surfaces near both ends of the first optical waveguide layer 2. Further, the second optical waveguide layer 4 having an inclined outer periphery has a higher refractive index than the first optical waveguide layer 2 and is formed on the first optical waveguide layer 2 positioned between the pair of gratings 3. ing.
[0012]
The protective film 5 has a lower refractive index than the grating 3 and is formed on the first optical waveguide layer 2 including the pair of gratings 3. A rectangular opening 6 is provided in the protective film 5 corresponding to the upper surface of the second optical waveguide layer 4. For example, the stray light trapping layer 7 made of a black matrix (pigment-containing resist) used in a liquid crystal display device is formed on the surface of the protective film 5 (excluding the inner surface of the opening 6).
[0013]
Note that the refractive index of the substrate 1 is η 1 , The refractive index of the first optical waveguide layer 2 is η 2 The refractive index of a pair of gratings 3 is η Three , The refractive index of the second optical waveguide layer 4 is η Four And the refractive index of the protective film 5 is η Five , Then the magnitude relationship of their refractive indices is η Four ≧ η Three > Η 2 > Η 1 > Η Five It becomes.
[0014]
The functional layer 8 containing an enzyme and a coloring reagent is formed on the surface portion of the second optical waveguide layer 4 exposed from the opening 6. For example, the porous film 9 made of a hydrogel is formed on the functional layer 8 exposed from the opening 6. The mesh conductive thin film 10 to which an electric field (for example, a pulsed electric field) is applied is disposed on the porous film 9. The first optical waveguide layer 2 is formed, for example, by ion exchange of an element such as potassium or sodium with a glass component. The pair of gratings 3 includes, for example, titanium oxide, zinc oxide, lithium niobate, gallium arsenide (GaAs), indium tin oxide (ITO), polyimide, tantalum oxide (Ta 2 O 5 ). The second optical waveguide layer 4 is made of, for example, titanium oxide, zinc oxide, lithium niobate, GaAs, ITO, polyimide, Ta 2 O 5 Made by. The protective film 5 is made of, for example, a fluororesin. Here, as the enzyme contained in the functional layer 8, for example, glucose oxidase as an oxidase, peroxidase as an oxidoreductase, and mutarotase for converting α-D-glucose into β-D-glucose are used. Yes. On the other hand, examples of the coloring reagent contained in the functional layer 8 include N, N-bis (2-hydroxy-3-sulfopropyl) tolidine dipotassium salt, 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzylidene, and the like. Can be used.
[0015]
As the functional layer 8, for example,
1) A structure in which an enzyme and a coloring dye are immobilized with a crosslinked polymer;
2) A structure in which an enzyme is immobilized with a lipid molecule having a molecular structure that expresses the coloring function of the dye.
Etc.
[0016]
Examples of the crosslinked polymer used in the functional layer 8 of 1) include a polymer containing a hydrogen bonding functional group such as photocrosslinkable polyvinyl alcohol. Examples of the lipid molecule having a molecular structure that expresses the coloring function of the dye used in the functional layer 8 of 2) include those having the structural formula shown in the following formula (1).
[0017]
[Chemical 1]
Figure 0003682270
The mesh conductive thin film 10 is made of, for example, a titanium thin film.
[0018]
Next, an example of a method for manufacturing the above-described optical waveguide glucose sensor will be described with reference to FIGS.
[0019]
(A) First, as shown in FIG. 2A, the surface of the substrate 1 made of, for example, borosilicate glass is immersed in an ion exchange solution such as a potassium nitrate solution salt at 380 to 400 ° C. The first optical waveguide layer 2 is formed by ion exchange of the high refractive index elements. Thereafter, a layer 11 made of a material having a higher refractive index than that of the first optical waveguide layer 2 such as titanium oxide, zinc oxide, lithium niobate, or GaAs is formed on the first optical waveguide layer 2 by a chemical vapor deposition (CVD) method or the like. To form.
[0020]
(B) Next, as shown in FIG. 2B, the outer periphery of the first optical waveguide layer 2 is formed near the center of the first optical waveguide layer 2 by patterning the layer 11 having a higher refractive index than that of the first optical waveguide layer 2 by a photoetching technique. The second optical waveguide layer 4 having an inclined shape is formed.
[0021]
(C) Subsequently, as in (a) again, a layer of a material having a higher refractive index than the first optical waveguide layer 2 such as titanium oxide, zinc oxide, lithium niobate, GaAs, etc. is applied to the entire surface, for example, by CVD. To form. Thereafter, this layer is patterned by a photo-etching technique to form a pair of gratings 3 on the surfaces near both ends of the first optical waveguide layer 2 as shown in FIG.
[0022]
(D) Next, on the first optical waveguide layer 2 including the pair of gratings 3 and the second optical waveguide layer 4, for example, a coating of a material having a lower refractive index than the grating 3 such as a photosensitive fluorine-based resin. Apply. Subsequently, by exposing and developing this film, a photosensitive fluorine-based resin having a rectangular opening 6 at a position corresponding to the surface of the second optical waveguide layer 4 as shown in FIG. A protective film 5 is formed.
[0023]
(E) Next, as shown in FIG. 3E, a stray light trapping layer 7 made of, for example, a black matrix used in a liquid crystal display device is formed on the surface of the protective film 5 (excluding the inner surface of the opening 6) by a CVD method or the like. Formed by vacuum evaporation.
[0024]
(F) Furthermore, as shown in FIG. 3F, a functional layer 8 having an enzyme and a coloring dye is formed on the surface portion of the second optical waveguide layer 4 exposed from the opening 6 of the protective film 5. In particular,
1) The surface portion of the second optical waveguide layer 4 in which the enzyme and the coloring dye are mixed with a crosslinkable polymer (for example, photosoluble polyvinyl alcohol) in the presence of a solvent, and this solution is exposed from the opening 6 of the protective film 5. After coating by inkjet or spin coating, photocrosslinkable polyvinyl alcohol is crosslinked by light irradiation;
2) Apply a solution of a lipid molecule having a molecular structure that expresses the coloring function of the dye to the surface portion of the second optical waveguide layer 4 exposed from the opening 6 of the protective film 5 by inkjet or spin coating, and then dry.
The functional layer 8 having an enzyme and a coloring dye is formed by such a method.
[0025]
(G) Next, on the functional layer 8 exposed from the opening 6 of the protective film 5, a solution containing an organic monomer, a photoinitiator and a poor solvent such as methyl decanoate is applied, dried, and photopolymerized. Thereafter, the porous film 9 is formed by performing a cleaning process as shown in FIG. Thereafter, a mesh-like conductive thin film 10 to which an electric field (for example, a pulsed electric field) is applied is disposed on the porous film 9 to manufacture the optical waveguide glucose sensor shown in FIG.
[0026]
Next, a method for measuring glucose in the specimen 100 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the cathode of the power source 102 is wired to the mesh-like conductive thin film 10, and the electrode plate 101 is wired to the anode of the power source 102. Then, a specimen 100, for example, a part of the human skin is brought into contact with the porous membrane 9 provided on the functional layer 8 containing the enzyme and the coloring reagent of the optical waveguide glucose sensor shown in FIG. The electrode plate 101 is brought into contact with the site. Here, when a desired electric field (for example, a pulsed electric field) is applied from the power source 102 between the mesh-like conductive thin film 10 disposed on the porous film 9 and the electrode plate 101, a bodily fluid containing glucose from the specimen 100. Is effectively extracted into the functional layer 8 through the porous film 9, so-called micro-invasion action is performed. The glucose in the body fluid is converted into hydrogen peroxide (H by the oxidase reaction with glucose oxidase (GOD) etc. in the functional layer 8. 2 O 2 ) And oxygen radicals (O) by oxidoreductase reaction from hydrogen peroxide with peroxidase (POD) and the like. * ) Is generated. The coloring reagent is colored by the radical oxygen atoms. This reaction can be modeled as (2), (3), (4):
Glucose + oxidase (GOD, etc.) → H 2 O 2 (2)
H 2 O 2 + Oxidoreductase (POD etc.) → O * (3)
O * + Color reagent → Color development (4)
In such a state, as shown in FIG. 1, the light source 21 (for example, a semiconductor laser having a wavelength of 650 nm) and the light receiving element 22 are disposed on the left side and the right side of the back surface of the substrate 1 of the glucose sensor, respectively. Laser light from the light source 21 is incident on the back side of the substrate 1 of the glucose sensor through the polarizing filter 23. The laser light is refracted through the substrate 1 at the interface between the grating 3 and the first optical waveguide layer 2 and propagates through the first optical waveguide layer 2. Laser light propagating through the first optical waveguide layer 2 is divided into two modes (TM mode and TE mode) at the interface with the second optical waveguide layer 4 having a higher refractive index than the first optical waveguide layer 2. The TM mode laser light propagates through the first optical waveguide layer 2, and the TE mode laser light propagates through the second optical waveguide layer 4. At this time, the intensity of light propagating through the second optical waveguide layer 4 immediately below the functional layer 8 is changed by a change (for example, a change in absorbance) based on the color of the coloring reagent in the functional layer 8. The light propagated through the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4 is coupled and interferes again at the interface between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4 in the vicinity of the end on the light receiving element 22 side. 2 A change in intensity of light propagating through the optical waveguide layer 4 can be amplified. As a result, a slight change in the light propagating through the second optical waveguide layer 4 based on the coloration of the coloring reagent due to the reaction between glucose and the enzyme in the specimen 100 (under the skin of the human body) in the functional layer 8 is also detected through the polarizing filter 24. 22 can be detected.
[0027]
Therefore, according to the optical waveguide glucose sensor of the first embodiment having the structure shown in FIG. 1, the mesh-like conductive thin film 10 is arranged on the upper part of the functional layer 8 containing the enzyme and the coloring reagent, and is shown in FIG. By applying a desired electric field (for example, a pulsed electric field) from the power source 102 between the mesh-like conductive thin film 10 and the electrode plate 101 by using the power supply wiring, glucose (for example, glucose under the skin of the human body is included) from the specimen 100. It is possible to achieve a so-called micro-invasion effect that efficiently extracts (body fluid) into the functional layer 8. Further, by forming the optical waveguide by the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4, it is possible to develop the coloring reagent by the reaction of glucose and enzyme extracted from the specimen 100 (under the human skin) in the functional layer 8. Since the minute change of the light propagating through the second optical waveguide layer 4 can be detected at the interface between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4, a very small amount of glucose in the extracted body fluid is highly sensitive. Can be analyzed.
[0028]
Further, as shown in FIG. 1, by forming the protective film 5 on the first optical waveguide layer 2 including the pair of gratings 3, external pressure is directly applied to the first optical waveguide layer 2 and the pair of gratings 3. Can be prevented. For this reason, it is possible to prevent light propagating through the first optical waveguide layer 2 from leaking to the outside due to a change in the refractive index of the member caused by external pressure being directly applied to the first optical waveguide layer 2 and the grating 3. In addition, the protective film 5 is formed of a material having a lower refractive index than that of the first optical waveguide layer 2, so that light propagating through the first optical waveguide layer 2 is transmitted to the interface between the first optical waveguide layer 2 and the protective film 5. Thus, the light can be effectively totally reflected and contained in the first optical waveguide layer 2, so that light can be prevented from leaking outside from the first optical waveguide layer 2. As a result, an extremely small amount of glucose in the specimen 100 can be analyzed with higher sensitivity.
[0029]
Further, by forming the stray light trapping layer 7 on the surface of the protective film 5 (excluding the inner surface of the opening 6), the light propagating through the first optical waveguide layer 2 moves from the interface with the protective film 5 to the protective film 5 side. In the case of leakage, the leakage light can be trapped by the stray light trapping layer 7.
[0030]
That is, when light propagating through the first optical waveguide layer 2 leaks from the interface with the protective film 5 to the protective film 5 side, the light leakage is caused by the difference in refractive index between the surface of the protective film 5 and the outside (air). Therefore, the detection sensitivity of glucose in the specimen 100 described above is lowered since it is totally reflected and incident on the second optical waveguide layer 4 as stray light. On the other hand, by forming the stray light trapping layer 7 on the surface of the protective film 5, the light leakage can be trapped by the stray light trapping layer 7 without being totally reflected on the surface of the protective film 5. Can be prevented from entering as stray light, and glucose in the specimen 100 can be analyzed with higher sensitivity.
[0031]
Further, by covering the functional layer 8 containing the enzyme and the coloring reagent with the porous membrane 9, the influence of impurities other than glucose and proteins such as blood cells in the sample extracted from the specimen 100 (for example, body fluid) against the functional layer 8 is prevented. . That is, the disturbance acting on the intensity change of the light propagating through the second optical waveguide layer 4 immediately below the functional layer 8 is reduced by the change based on the color reaction of the color reagent due to the enzyme reaction between the enzyme and glucose in the functional layer 8. Therefore, it is possible to analyze a very small amount of glucose in the body fluid extracted from the specimen 100 with higher sensitivity.
[0032]
(Second Embodiment)
The optical waveguide glucose sensor shown in FIG. 5 has a structure in which a coloring reagent immobilization layer 13 is formed on the second optical waveguide layer 4 and an enzyme immobilization layer 14 is formed on the coloring reagent immobilization layer 13. That is, the optical waveguide type glucose sensor shown in FIG. 5 has a structure in which the functional layer 8 of the first embodiment described above is separated into two layers, the coloring reagent immobilization layer 13 and the enzyme immobilization layer 14.
[0033]
For example, N, N-bis (2-hydroxy-3-sulfopropyl) tolidine dipotassium salt or 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl is formed on the surface of the second optical waveguide layer 4. It is formed by immobilizing a coloring reagent such as benzylidene via, for example, a silane coupling agent such as aminoalkyltrimethoxysilane or a crosslinking polymer such as photocrosslinked polyvinyl alcohol.
[0034]
The enzyme immobilization layer 14 is formed, for example, by immobilizing peroxidase or mutarotase in addition to glucose oxidase, for example, with a lipid membrane such as a compound having the structural formula shown in the following formula (5).
[0035]
[Chemical formula 2]
Figure 0003682270
In the optical waveguide glucose sensor having the configuration shown in FIG. 5, as in the case of the wiring shown in FIG. The mesh-like conductive thin film 10 and the electrode plate 101 are used as a power source 102. Wiring. Then, the specimen 100, for example, a part of the human skin is brought into contact with the porous membrane 9 provided on the enzyme immobilization layer 14, and the electrode plate 101 is brought into contact with another part of the specimen 100. Here, when a desired electric field (for example, a pulsed electric field) is applied from the power source 102 between the mesh-like conductive thin film 10 disposed on the porous film 9 and the electrode plate 101, a bodily fluid containing glucose from the specimen 100. Is extracted through the porous membrane 9 into the enzyme-immobilized layer 14 so that a so-called microinvasive action is performed. The glucose in the body fluid causes the same enzyme reaction as the reaction shown in the first embodiment in the enzyme immobilization layer 14, and the coloring reagent immobilization immediately below the enzyme immobilization layer 14 is caused by radical oxygen atoms generated by this enzyme reaction. The coloring dye of the layer 13 is colored. In this state, as shown in FIG. 5, the light source 21 (for example, a semiconductor laser having a wavelength of 650 nm) and the light receiving element 22 are arranged on the left side and the right side of the back surface of the substrate 1 of the glucose sensor, respectively. Then, laser light from the light source 21 is incident on the back side of the substrate 1 of the glucose sensor through the polarizing filter 23. The laser light is refracted through the substrate 1 at the interface between the grating 3 and the first optical waveguide layer 2 and propagates through the first optical waveguide layer 2. Laser light propagating through the first optical waveguide layer 2 is divided into two modes (TM mode and TE mode) at the interface with the second optical waveguide layer 4 having a higher refractive index than the first optical waveguide layer 2. The TM mode laser light propagates through the first optical waveguide layer 2, and the TE mode laser light propagates through the second optical waveguide layer 4. At this time, the intensity of light propagating through the second optical waveguide layer 4 immediately below the color reagent immobilization layer 13 changes due to a change (for example, a change in absorbance) based on the color development of the color reagent immobilization layer 13. The light propagated through the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4 is coupled and interferes again at the interface between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4 in the vicinity of the end on the light receiving element 22 side. 2 A change in intensity of light propagating through the optical waveguide layer 4 can be amplified. As a result, it propagates through the second optical waveguide layer 4 based on the color development of the coloring reagent immobilization layer 13 by the reaction between glucose and the enzyme in the body fluid extracted from the specimen 100 (under the human skin) in the enzyme immobilization layer 14. It becomes possible to detect a minute change in light by the light receiving element 22 through the polarizing filter 24.
[0036]
Therefore, according to the optical waveguide glucose sensor according to the second embodiment having the structure shown in FIG. 5, the mesh-like conductive thin film 10 is disposed on the enzyme immobilization layer 14 and the power supply wiring shown in FIG. By applying a desired electric field (for example, a pulsed electric field) from the power source 102 between the mesh-like conductive thin film 10 and the electrode plate 101, glucose (for example, body fluid containing glucose under the skin of the human body) is obtained from the specimen 100. A so-called microinvasive action that efficiently extracts the enzyme-immobilized layer 14 can be achieved. Furthermore, by configuring the optical waveguide by the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4, glucose extracted from the specimen 100 (under the skin of the human body) in the enzyme-immobilized layer 14 and the coloring reagent-immobilized layer 13; Since a minute change in the light propagating through the second optical waveguide layer 4 based on the color developed by the reaction of the enzyme can be detected at the interface between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4, the body fluid extracted from the specimen 100 A very small amount of glucose in the medium can be analyzed with high sensitivity.
[0037]
(Third embodiment)
An optical waveguide glucose sensor shown in FIG. 6 is formed on a first optical waveguide layer 2 positioned between a pair of gratings 3, such as a conductive material having a higher refractive index than the first optical waveguide layer 2, such as tin oxide (SnO). 2 ), A second optical waveguide layer 15 made of ITO is formed, and a desired electric field (for example, a pulsed electric field) is applied to the second optical waveguide layer 15.
[0038]
In the optical waveguide glucose sensor having the configuration shown in FIG. 6, as a modification of the wiring shown in FIG. 4, the cathode of the power source 102 is wired to the second optical waveguide layer 15, and the electrode plate 101 is attached to the anode of the power source 102. Wiring. Then, the specimen 100, for example, a part of the human skin is brought into contact with the porous film 9 provided on the functional layer 8 containing the enzyme and the coloring reagent, and the electrode plate 101 is brought into contact with another part of the specimen 100. Here, when a desired electric field (for example, a pulsed electric field) is applied from the power source 102 between the second optical waveguide layer 15 made of a conductive material disposed behind the porous film 9 and the electrode plate 101, the human body The body fluid containing glucose under the skin is efficiently extracted into the functional layer 8 through the porous membrane 9, so-called microinvasive action is performed. The glucose in the body fluid undergoes an enzymatic reaction with the enzyme in the functional layer 8, and the coloring reagent in the functional layer 8 is colored by radical oxygen atoms generated by this enzymatic reaction. In this state, as shown in FIG. 6, the light source 21 (for example, a semiconductor laser having a wavelength of 650 nm) and the light receiving element 22 are arranged on the left side and the right side of the back surface of the substrate 1 of the glucose sensor, respectively. When laser light from the light source 21 enters the back side of the substrate 1 of the glucose sensor through the polarizing filter 23, the laser light is refracted through the substrate 1 at the interface between the grating 3 and the first optical waveguide layer 2, and the first optical waveguide layer 2. Is propagated. The laser light propagated through the first optical waveguide layer 2 is divided into two modes (TM mode and TE mode) at the interface with the second optical waveguide layer 15 having a higher refractive index than the first optical waveguide layer 2. The TM mode laser light propagates through the first optical waveguide layer 2, and the TE mode laser light propagates through the second optical waveguide layer 15. At this time, the intensity of light propagating through the second optical waveguide layer 15 immediately below the functional layer 8 changes due to a change (for example, a change in absorbance) based on the color of the coloring reagent in the functional layer 8. The light propagated through the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 15 is recombined and interferes at the interface between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 15 in the vicinity of the light receiving element 22 side end. 2 The intensity change of light propagating through the optical waveguide layer 15 can be amplified. As a result, a minute change in the light propagating through the second optical waveguide layer 15 based on the color of the coloring reagent generated by the reaction between glucose extracted from the specimen 100 (under the human skin) in the functional layer 8 and the enzyme is transmitted through the polarizing filter 24. Detection by the light receiving element 22 becomes possible.
[0039]
Therefore, according to the optical waveguide glucose sensor according to the third embodiment having the structure shown in FIG. 6, the second optical waveguide layer 15 disposed below the functional layer 8 containing the enzyme and the coloring reagent is used as the conductive material. By applying a desired pulsed electric field from the power source 102 between the second optical waveguide layer 15 and the electrode plate 101 by the power supply wiring described above, glucose from the specimen 100 (for example, glucose under the skin of the human body is included). A so-called microinvasive action that efficiently extracts body fluid) into the functional layer 8 can be achieved. Further, by forming the optical waveguide by the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 15, it is possible to develop a coloring reagent by the reaction of glucose and enzyme extracted from the specimen 100 (under the human skin) in the functional layer 8. Since the minute change of the light propagating through the second optical waveguide layer 15 can be detected at the interface between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 15, a very small amount of glucose in the body fluid extracted from the specimen 100 can be detected. It can be analyzed with high sensitivity.
[0040]
(Fourth embodiment)
The optical waveguide glucose sensor shown in FIG. 7 is made of a conductive material having a higher refractive index than that of the first optical waveguide layer 2 on the first optical waveguide layer 2 located between the pair of gratings 3, such as SnO2 and ITO. The produced second optical waveguide layer 15 is formed, and the coloring reagent immobilization layer 13 similar to that described in the second embodiment is formed on the second optical waveguide layer 15, and this coloring reagent immobilization layer is formed. 13 has a structure in which an enzyme immobilization layer 14 similar to that described in the second embodiment is formed. That is, the optical waveguide glucose sensor shown in FIG. 7 has a structure in which the functional layer 8 of the above-described third embodiment is separated into two layers, a coloring reagent immobilization layer 13 and an enzyme immobilization layer 14. A desired electric field (for example, a pulsed electric field) is applied to the second optical waveguide layer 15.
[0041]
In the optical waveguide glucose sensor having the configuration shown in FIG. 7, as a modification of the wiring shown in FIG. 4, the cathode of the power source 102 is wired to the second optical waveguide layer 15, and the electrode plate 101 is wired to the anode of the power source 102. Then, the specimen 100, for example, a part of the human skin is brought into contact with the porous membrane 9 provided on the enzyme immobilization layer 14, and the electrode plate 101 is brought into contact with another part of the specimen 100. Here, when a desired electric field (for example, a pulsed electric field) is applied from the power source 102 between the second optical waveguide layer 15 made of a conductive material disposed below the porous film 9 and the electrode plate 101, the human body A body fluid containing glucose under the skin is efficiently extracted into the enzyme-immobilized layer 14 through the porous membrane 9, so-called microinvasive action is performed. The glucose in the body fluid undergoes an enzyme reaction with the enzyme of the enzyme immobilization layer 14, and the color reagent of the color reagent immobilization layer 13 immediately below the enzyme immobilization layer 14 by radical oxygen atoms generated by this enzyme reaction. To develop color. In such a state, as shown in FIG. 7, the light source 21 (for example, a semiconductor laser having a wavelength of 650 nm) and the light receiving element 22 are arranged on the left side and the right side of the back surface of the substrate 1 of the glucose sensor, respectively. When laser light from the light source 21 enters the back side of the substrate 1 of the glucose sensor through the polarizing filter 23, the laser light is refracted through the substrate 1 at the interface between the grating 3 and the first optical waveguide layer 2, and the first optical waveguide layer 2. Is propagated. The laser light propagated through the first optical waveguide layer 2 is divided into two modes (TM mode and TE mode) at the interface with the second optical waveguide layer 15 having a higher refractive index than the first optical waveguide layer 2. The TM mode laser light propagates through the first optical waveguide layer 2, and the TE mode laser light propagates through the second optical waveguide layer 15. At this time, the intensity of light propagating through the second optical waveguide layer 15 immediately below the color reagent immobilization layer 13 changes due to a change (for example, a change in absorbance) based on the color development of the color reagent immobilization layer 13. The light propagated through the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 15 is recombined and interferes at the interface between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 15 in the vicinity of the light receiving element 22 side end. 2 The intensity change of light propagating through the optical waveguide layer 15 can be amplified. As a result, the light propagating through the second optical waveguide layer 15 based on the coloration of the color reagent of the color reagent immobilization layer 13 by the reaction between glucose extracted from the specimen 100 (under the human skin) in the enzyme immobilization layer 14 and the enzyme. It is possible for the light receiving element 22 to detect a slight change in the above through the polarizing filter 24.
[0042]
Therefore, according to the optical waveguide glucose sensor according to the fourth embodiment having the structure shown in FIG. 7, the second optical waveguide layer 15 disposed below the enzyme-immobilized layer 14 is made of a conductive material, and By applying a desired pulsed electric field from the power source 102 between the second optical waveguide layer 15 and the electrode plate 101 by the power supply wiring thus prepared, the glucose of the specimen 100 (for example, body fluid containing glucose under the skin of the human body) is enzyme A so-called microinvasive action that efficiently extracts to the immobilization layer 14 can be achieved. Furthermore, the optical waveguide is constituted by the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 15, and glucose and enzyme extracted from the specimen 100 (under the human skin) in the enzyme immobilization layer 14 and the coloring reagent immobilization layer 13. Since the minute change of the light propagating through the second optical waveguide layer 15 based on the color developed by the reaction of the first optical waveguide layer 2 can be detected at the interface between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 15, A trace amount of glucose can be analyzed with high sensitivity.
[0043]
(Fifth embodiment)
The optical waveguide glucose sensor shown in FIG. 8 is different from the optical waveguide glucose sensor according to the third embodiment shown in FIG. 6 in that the second optical waveguide layer 4 formed on the first optical waveguide layer 2 includes: What is necessary is just to form from the material of higher refractive index than the 1st optical waveguide layer 2, and especially electroconductivity is not required. Other structures are the same as those of the optical waveguide glucose sensor according to the third embodiment.
[0044]
In the optical waveguide glucose sensor having the configuration shown in FIG. 8, a solution containing glucose such as blood or body fluid is dropped onto the porous film 9 provided on the functional layer 8 containing an enzyme and a coloring reagent. As shown in the first embodiment, the glucose in the solution causes an enzyme reaction with the enzyme of the functional layer 8, and the coloring reagent in the functional layer 8 is generated by radical oxygen atoms generated by the enzyme reaction. To develop color. In this state, as shown in FIG. 8, the light source 21 (for example, a semiconductor laser having a wavelength of 650 nm) and the light receiving element 22 are arranged on the left side and the right side of the back surface of the substrate 1 of the glucose sensor, respectively. When the laser beam is incident on the back side of the substrate 1 of the glucose sensor through 23, the laser light is refracted at the interface between the grating 3 and the first optical waveguide layer 2 through the substrate 1 and propagates through the first optical waveguide layer 2. Laser light propagating through the first optical waveguide layer 2 is divided into two modes (TM mode and TE mode) at the interface with the second optical waveguide layer 4 having a higher refractive index than the first optical waveguide layer 2. The TM mode laser light propagates through the first optical waveguide layer 2, and the TE mode laser light propagates through the second optical waveguide layer 4. At this time, the intensity of light propagating through the second optical waveguide layer 4 immediately below the functional layer 8 is changed by a change (for example, a change in absorbance) based on the color of the coloring reagent in the functional layer 8. The light propagated through the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4 is coupled and interferes again at the interface between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4 in the vicinity of the end on the light receiving element 22 side. 2 A change in intensity of light propagating through the optical waveguide layer 4 can be amplified. As a result, it is possible for the light receiving element 22 to detect a minute change in the light propagating through the second optical waveguide layer 4 based on the coloring of the coloring reagent due to the reaction between glucose in the solution and the enzyme in the functional layer 8. become.
[0045]
Therefore, according to the optical waveguide glucose sensor according to the fifth embodiment having the structure shown in FIG. 8, the optical waveguide is configured by the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4. Since a very small change in the light propagating through the second optical waveguide layer 4 based on the coloration of the coloring reagent due to the reaction between glucose and the enzyme in the solution can be detected at the interface between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4, A very small amount of glucose in the solution can be analyzed with high sensitivity.
[0046]
(Sixth embodiment)
The optical waveguide glucose sensor shown in FIG. 9 differs from the optical waveguide glucose sensor according to the fourth embodiment shown in FIG. 7 in that the second optical waveguide layer 4 formed on the first optical waveguide layer 2 is What is necessary is just to form from the material of higher refractive index than this 1st optical waveguide layer 2, and electroconductivity is not required especially. Other structures are the same as those of the optical waveguide glucose sensor according to the fourth embodiment.
[0047]
In the optical waveguide glucose sensor having the configuration shown in FIG. 9, a solution containing glucose such as blood or body fluid is dropped onto the porous membrane 9 provided on the enzyme-immobilized layer 14 containing the enzyme. Glucose in this solution causes an enzyme reaction with the enzyme of the enzyme immobilization layer 14, and the color reagent of the color reagent immobilization layer 13 immediately below the enzyme immobilization layer 14 by radical oxygen atoms generated by this enzyme reaction. To develop color. In this state, as shown in FIG. 9, the light source 21 (for example, a semiconductor laser having a wavelength of 650 nm) and the light receiving element 22 are respectively disposed on the left side and the right side of the back surface of the substrate 1 of the glucose sensor. When the laser beam is incident on the back side of the substrate 1 of the glucose sensor through 23, the laser light is refracted at the interface between the grating 3 and the first optical waveguide layer 2 through the substrate 1 and propagates through the first optical waveguide layer 2. Laser light propagating through the first optical waveguide layer 2 is divided into two modes (TM mode and TE mode) at the interface with the second optical waveguide layer 4 having a higher refractive index than the first optical waveguide layer 2. The TM mode laser light propagates through the first optical waveguide layer 2, and the TE mode laser light propagates through the second optical waveguide layer 4. At this time, the intensity of light propagating through the second optical waveguide layer 4 immediately below the color reagent immobilization layer 13 changes due to a change (for example, a change in absorbance) based on the color development of the color reagent immobilization layer 13. The light propagated through the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4 is coupled and interferes again at the interface between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4 in the vicinity of the end on the light receiving element 22 side. 2 A change in intensity of light propagating through the optical waveguide layer 4 can be amplified. As a result, the light receiving element 22 transmits the minute change of the light propagating through the second optical waveguide layer 4 based on the color development of the coloring reagent immobilization layer 13 due to the reaction between glucose in the solution and the enzyme in the enzyme immobilization layer 14 through the polarizing filter 24. It becomes possible to detect with.
[0048]
Therefore, according to the optical waveguide glucose sensor according to the sixth embodiment having the structure shown in FIG. 9, the optical waveguide is constituted by the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4, and the enzyme-immobilized layer. 14 and the coloring reagent immobilization layer 13, the minute change of the light propagating through the second optical waveguide layer 4 based on the color development caused by the reaction between glucose in the solution and the enzyme is changed between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4. Since it can be detected at the interface, a very small amount of glucose in the solution can be analyzed with high sensitivity.
[0049]
(Seventh embodiment)
The optical waveguide glucose sensor shown in FIG. 10 has a structure in which a coloring reagent immobilization layer 13 is formed on the second optical waveguide layer 4 and an enzyme catalyst immobilization layer 16 is formed on the coloring reagent immobilization layer 13. . That is, the optical waveguide glucose sensor shown in FIG. 10 has a structure in which the functional layer 8 of the first embodiment described above is separated into two layers, the coloring reagent immobilization layer 13 and the enzyme catalyst immobilization layer 16.
[0050]
For example, N, N-bis (2-hydroxy-3-sulfopropyl) tolidine dipotassium salt or 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl is formed on the surface of the second optical waveguide layer 4. It is formed by immobilizing a coloring reagent such as benzylidene via, for example, a silane coupling agent such as aminoalkyltrimethoxysilane or a crosslinking polymer such as photocrosslinked polyvinyl alcohol.
[0051]
The enzyme catalyst immobilization layer 16 is formed by mixing glucose oxidase and platinum (Pt) in a hydrogel. The difference between the enzyme-catalyzed immobilization layer 16 and the enzyme immobilization layer 14 described above is that an enzyme such as peroxidase is used to cause a reaction that generates radical oxygen atoms by an enzyme such as peroxidase to occur using a metal catalyst. Instead of platinum.
[0052]
In the optical waveguide glucose sensor having the configuration shown in FIG. 10, the same as the wiring shown in FIG. The mesh-like conductive thin film 10 and the electrode plate 101 are used as a power source 102. Wiring. Then, the specimen 100, for example, a part of the human skin is brought into contact with the porous membrane 9 provided on the enzyme catalyst immobilization layer 16, and the electrode plate 101 is brought into contact with another part of the specimen 100. Here, when a desired electric field (for example, a pulsed electric field) is applied from the power source 102 between the mesh-like conductive thin film 10 disposed on the porous film 9 and the electrode plate 101, glucose under the skin of the human body is converted. A so-called microinvasive action in which the contained body fluid is efficiently extracted to the enzyme catalyst immobilization layer 16 through the porous membrane 9 is performed. The glucose in the body fluid generates hydrogen peroxide (H 2 O 2) by an enzyme reaction with glucose oxidase in the enzyme catalyst immobilization layer 16. Furthermore, radical oxygen atoms (O *) are generated from hydrogen peroxide using platinum as a catalyst. The color reagent of the color reagent immobilization layer 13 immediately below the enzyme catalyst immobilization layer 16 is colored by this radical oxygen atom. That is, in the reaction schemes (2) to (4) shown in the first embodiment, (3) is replaced with the following (6):
H2O2 + Pt → O * (6)
The method for measuring the amount of glucose is the same as in the second embodiment, and a minute change in the light propagating through the second optical waveguide layer 4 due to the coloring of the coloring reagent of the coloring reagent immobilization layer 13 is transmitted through the polarizing filter 24. Detection is performed by the light receiving element 22.
[0053]
Therefore, according to the optical waveguide type glucose sensor according to the seventh embodiment having the structure shown in FIG. 10, the mesh-like conductive thin film 10 is disposed on the enzyme catalyst immobilization layer 16, and the power source shown in FIG. By applying a desired electric field (for example, pulsed electric field) from the power source 102 between the mesh-like conductive thin film 10 and the electrode plate 101 by wiring, glucose (for example, body fluid containing glucose under the skin of the human body) from the specimen 100 is applied. Can be efficiently extracted into the enzyme catalyst-immobilized layer 16 to achieve a so-called microinvasive action. Further, the optical waveguide is constituted by the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4, and glucose extracted from the specimen 100 (under the human skin) in the enzyme catalyst-immobilized layer 16 and the coloring reagent-immobilized layer 13; Extracted from the specimen 100 because a minute change in the light propagating through the second optical waveguide layer 4 based on the color developed by the reaction between the enzyme and the catalyst can be detected at the interface between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4. A very small amount of glucose in a body fluid can be analyzed with high sensitivity.
[0054]
(Eighth embodiment)
An optical waveguide type glucose sensor shown in FIG. 11 is formed on a first optical waveguide layer 2 positioned between a pair of gratings 3 and has a higher refractive index than that of the first optical waveguide layer 2, for example, SnO. 2 A second optical waveguide layer 15 made of ITO is formed, and a coloring reagent immobilization layer 13 similar to that described in the seventh embodiment is formed on the second optical waveguide layer 15, and this coloring reagent is formed. It has a structure in which an enzyme catalyst immobilization layer 16 similar to that described in the seventh embodiment is formed on the immobilization layer 13. That is, the optical waveguide glucose sensor shown in FIG. 11 has a structure in which the functional layer 8 of the above-described third embodiment is separated into two layers, a coloring reagent immobilization layer 13 and an enzyme catalyst immobilization layer 16. A desired electric field (for example, a pulsed electric field) is applied to the second optical waveguide layer 15.
[0055]
In the optical waveguide glucose sensor having the configuration shown in FIG. 11, as a modification of the wiring shown in FIG. 4, the cathode of the power source 102 is wired to the second optical waveguide layer 15, and the electrode plate 101 is wired to the anode of the power source 102. Then, the specimen 100, for example, a part of the human skin is brought into contact with the porous membrane 9 provided on the enzyme catalyst immobilization layer 16, and the electrode plate 101 is brought into contact with another part of the specimen 100. Here, when a desired electric field (for example, a pulsed electric field) is applied from the power source 102 between the second optical waveguide layer 15 made of a conductive material disposed below the porous film 9 and the electrode plate 101, the human body A body fluid containing glucose under the skin is efficiently extracted into the enzyme catalyst-immobilized layer 16 through the porous membrane 9, so-called microinvasive action is performed. Glucose in the body fluid is converted into hydrogen peroxide (H by an enzyme reaction with glucose oxidase in the enzyme catalyst immobilization layer 16 as in the seventh embodiment. 2 O 2 ) And radical oxygen atoms (O * ) Is generated. The color reagent of the color reagent immobilization layer 13 immediately below the enzyme catalyst immobilization layer 16 is colored by this radical oxygen atom.
[0056]
The method for measuring the amount of glucose is the same as in the fourth embodiment, and a minute change in the light propagating through the second optical waveguide layer 15 due to the coloring of the coloring reagent of the coloring reagent immobilization layer 13 is transmitted through the polarizing filter 24. Detection is performed by the light receiving element 22.
[0057]
Therefore, according to the optical waveguide glucose sensor according to the eighth embodiment having the structure shown in FIG. 11, the second optical waveguide layer 15 disposed below the enzyme catalyst immobilization layer 16 is made of a conductive material, By applying a desired pulsed electric field from the power supply 102 between the second optical waveguide layer 15 and the electrode plate 101 by the power supply wiring described above, glucose (for example, body fluid containing glucose under the skin of the human body) is obtained from the specimen 100. A so-called microinvasive action that efficiently extracts the enzyme-immobilized layer 14 can be achieved. Further, the optical waveguide is constituted by the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 15, and is extracted from the specimen 100 (under the human skin) in the enzyme catalyst-immobilized layer 16 and the coloring reagent-immobilized layer 13. Since a very small change in the light propagating through the second optical waveguide layer 15 based on the color developed by the reaction of glucose, enzyme and catalyst can be detected at the interface between the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 15, A trace amount of glucose can be analyzed with high sensitivity.
[0058]
(Ninth embodiment)
Unlike the optical waveguide glucose sensor according to the eighth embodiment shown in FIG. 11, the optical waveguide glucose sensor shown in FIG. 12 has a second optical waveguide layer 4 formed on the first optical waveguide layer 2. What is necessary is just to form from the material of higher refractive index than this 1st optical waveguide layer 2, and electroconductivity is not required especially. Other structures are the same as those of the optical waveguide glucose sensor according to the eighth embodiment.
[0059]
In the optical waveguide glucose sensor having the configuration shown in FIG. 12, a solution containing glucose, such as blood or body fluid, is dropped onto the porous membrane 9 provided on the enzyme catalyst immobilization layer 16. Glucose in the solution is converted into hydrogen peroxide (H by an enzyme reaction with glucose oxidase in the enzyme catalyst immobilization layer 16 as in the seventh embodiment. 2 O 2 ). Furthermore, radical oxygen atoms (O * ) Is generated. The color reagent of the color reagent immobilization layer 13 immediately below the enzyme catalyst immobilization layer 16 is colored by this radical oxygen atom.
[0060]
The method for measuring the amount of glucose is the same as in the fourth embodiment, and the minute change of the light propagating through the second optical waveguide layer 4 due to the color development of the color development reagent immobilization layer 13 is transmitted through the polarization filter 24. Detection is performed by the light receiving element 22.
[0061]
Therefore, according to the optical waveguide glucose sensor according to the ninth embodiment having the structure shown in FIG. 12, the optical waveguide is constituted by the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide layer 4, and is immobilized on the enzyme catalyst. In the first optical waveguide layer 2 and the second optical waveguide, a slight change in the light propagating through the second optical waveguide layer 4 based on the color development caused by the reaction between glucose in the solution, the enzyme and the catalyst in the layer 16 and the coloring reagent immobilization layer 13 is shown. Since it can be detected at the interface of the layer 4, a very small amount of glucose in the solution can be analyzed with high sensitivity.
[0062]
Here, in the optical waveguide glucose sensor according to the second embodiment to the ninth embodiment, the protective film 5 is formed on the first optical waveguide layer 2 including the grating 3 to thereby perform the first implementation. As described in the embodiment, it is possible to prevent external pressure from being directly applied to the first optical waveguide layer 2 and the grating 3, and it is possible to analyze a trace amount of glucose in the specimen 100 with higher sensitivity.
[0063]
Furthermore, in the optical waveguide glucose sensor according to the second to ninth embodiments, the stray light trapping layer 7 is formed on the surface of the protective film 5 (excluding the inner surface of the opening 6). As described in the first embodiment, when light propagating through the first optical waveguide layer 2 leaks from the interface with the protective film 5 to the protective film 5 side, the leakage light can be trapped by the stray light trapping layer 7. .
[0064]
Furthermore, in the optical waveguide glucose sensor according to the second to ninth embodiments, by covering the functional layer 8, the enzyme immobilization layer 14 or the enzyme catalyst immobilization layer 16 with the porous membrane 9, The influence of impurities other than glucose in the specimen 100 (for example, body fluid) and solution, such as proteins and blood cells, on the functional layer 8, the enzyme immobilization layer 14 or the enzyme catalyst immobilization layer 16, that is, the functional layer 8, the enzyme immobilization layer 14 or Intensity of light propagating through the second optical waveguide layer (4 or 15) immediately below the functional layer 8 or the color reagent immobilization layer 13 based on the enzyme reaction and color reaction in the enzyme catalyst immobilization layer 16 and the color reagent immobilization layer 13 Disturbances acting on changes can be reduced, and extremely small amounts of glucose in body fluids and solutions extracted from the specimen 100 can be analyzed with higher sensitivity.
[0065]
The thicknesses of the layers and films shown in the drawings for explaining the embodiment of the present invention, and the positional relationship between adjacent layers or films are merely examples, and the functions of the present invention are realized. Not limited. Therefore, it goes without saying that various layers and film thicknesses and positional relationships can be considered within the range in which the function of the present invention can be realized.
[0066]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an optical waveguide glucose sensor capable of analyzing a very small amount of glucose extracted from the specimen 100, for example, in a body fluid with high sensitivity and high accuracy. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an optical waveguide glucose sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the optical waveguide glucose sensor of FIG. 1 (No. 1).
3 is a process cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the optical waveguide glucose sensor of FIG. 1 (part 2);
4 is a diagram of an optical waveguide glucose measuring method using the optical waveguide glucose sensor of FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an optical waveguide glucose sensor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing an optical waveguide glucose sensor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an optical waveguide glucose sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an optical waveguide glucose sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view showing an optical waveguide glucose sensor according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view showing an optical waveguide glucose sensor according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an optical waveguide glucose sensor according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a sectional view showing an optical waveguide glucose sensor according to a ninth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Board
2 ... 1st optical waveguide layer
3 ... Grating
4. Second optical waveguide layer
5 ... Protective film
6 ... Opening
7 ... Stray light trapping layer
8 ... Functional layer
9 ... Porous membrane
10 ... Mesh-like conductive thin film
11: Layer of material having a higher refractive index than the first optical waveguide layer
13 ... Coloring reagent immobilization layer
14 ... Enzyme immobilization layer
15 ... Second optical waveguide layer
16 ... Enzyme catalyst immobilization layer
21 ... Light source
22. Light receiving element
23 ... Polarizing filter
24 ... Polarizing filter
100 ... Sample
101 ... Electrode plate
102 ... Power supply

Claims (10)

基板と、
前記基板表面に形成された第1光導波路層と、
前記第1光導波路層の両端部付近表面にそれぞれ形成された1対のグレーティングと、
前記1対のグレーティングの間に位置する前記第1光導波路層上に形成され、前記第1光導波路層より高屈折率を有する第2光導波路層と、
前記第2光導波路層上に形成された酵素および発色試薬を含む機能層と、
前記機能層上部に配置される検体に接触可能な電極板
とを具備することを特徴とする光導波路型グルコースセンサ。
A substrate,
A first optical waveguide layer formed on the substrate surface;
A pair of gratings respectively formed on surfaces near both ends of the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer formed on the first optical waveguide layer located between the pair of gratings and having a higher refractive index than the first optical waveguide layer;
A functional layer containing an enzyme and a coloring reagent formed on the second optical waveguide layer;
An optical waveguide glucose sensor comprising: an electrode plate that can contact a specimen disposed on the functional layer .
前記機能層と前記電極板の間に電界を印加する電源をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の光導波路型グルコースセンサ。The optical waveguide glucose sensor according to claim 1, further comprising a power source that applies an electric field between the functional layer and the electrode plate. 前記機能層の上部に、メッシュ状導電性薄膜をさらに具備することを特徴とする請求項1又は2に記載の光導波路型グルコースセンサ。  The optical waveguide glucose sensor according to claim 1 or 2, further comprising a mesh-like conductive thin film on the functional layer. 前記第2光導波路層が、導電性材料からなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光導波路型グルコースセンサ。  The optical waveguide glucose sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the second optical waveguide layer is made of a conductive material. 前記機能層が、前記酵素および前記発色色素を架橋高分子で固定化した層であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光導波路型グルコースセンサ。  The optical waveguide glucose sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the functional layer is a layer in which the enzyme and the coloring dye are immobilized with a crosslinked polymer. 前記架橋高分子が、水素結合性の官能基を含むことを特徴とする請求項5に記載の光導波路型グルコースセンサ。  The optical waveguide glucose sensor according to claim 5, wherein the crosslinked polymer contains a hydrogen bonding functional group. 多孔質膜が、前記機能層上にさらに形成されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光導波路型グルコースセンサ。  The optical waveguide glucose sensor according to claim 1, wherein a porous membrane is further formed on the functional layer. 基板と、
前記基板表面に形成された第1光導波路層と、
前記第1光導波路層の両端部付近表面にそれぞれ形成された1対のグレーティングと、
前記1対のグレーティングの間に位置する前記第1光導波路層上に形成され、前記第1光導波路層より高屈折率を有する第2光導波路層と、
前記第2光導波路層上に形成された発色試薬を含む発色試薬固定化層と、
前記発色試薬固定化層上に形成された酵素を含む酵素固定化層と、
前記酵素固定化層上に設けられたメッシュ状導電性薄膜
とを具備することを特徴とする光導波路型グルコースセンサ。
A substrate,
A first optical waveguide layer formed on the substrate surface;
A pair of gratings respectively formed on surfaces near both ends of the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer formed on the first optical waveguide layer located between the pair of gratings and having a higher refractive index than the first optical waveguide layer;
A coloring reagent immobilization layer containing a coloring reagent formed on the second optical waveguide layer;
An enzyme immobilization layer containing an enzyme formed on the color reagent immobilization layer;
An optical waveguide glucose sensor comprising a mesh-like conductive thin film provided on the enzyme immobilization layer .
基板と、
前記基板表面に形成された第1光導波路層と、
前記第1光導波路層の両端部付近表面にそれぞれ形成された1対のグレーティングと、
前記1対のグレーティングの間に位置する前記第1光導波路層上に形成され、前記第1光導波路層より高屈折率を有する第2光導波路層と、
前記第2光導波路層上に形成された発色試薬を含む発色試薬固定化層と、
前記発色試薬固定化層上に形成された酵素と触媒を含む酵素触媒固定化層と、
前記酵素固定化層上に設けられたメッシュ状導電性薄膜
とを具備することを特徴とする光導波路型グルコースセンサ。
A substrate,
A first optical waveguide layer formed on the substrate surface;
A pair of gratings respectively formed on surfaces near both ends of the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer formed on the first optical waveguide layer located between the pair of gratings and having a higher refractive index than the first optical waveguide layer;
A coloring reagent immobilization layer containing a coloring reagent formed on the second optical waveguide layer;
An enzyme catalyst immobilization layer comprising an enzyme and a catalyst formed on the color reagent immobilization layer;
An optical waveguide glucose sensor comprising a mesh-like conductive thin film provided on the enzyme immobilization layer .
前記酵素に、少なくともグルコースオキシダーゼを含むことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光導波路型グルコースセンサ。  The optical waveguide glucose sensor according to claim 1, wherein the enzyme contains at least glucose oxidase.
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