JP3878872B2

JP3878872B2 - 表面プラズモン共鳴センサ

Info

Publication number: JP3878872B2
Application number: JP2002083092A
Authority: JP
Inventors: 浩樹山崎; 義介酒井; 高明松村; 鈴木　　孝治; 一嘉栗原
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; Techno Medica Co Ltd; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; Techno Medica Co Ltd; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2022-03-25
Also published as: JP2003279475A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面プラズモン共鳴センサの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面プラズモン共鳴センサは、プリズムの裏面に金属薄膜を形成し、その金属薄膜の表面に試料液を直接接触させ、前記プリズムに前記金属薄膜と試料液との界面で全反射する条件で光を入射し、それにより生じる反射光や透過光の屈折率や吸収率を光検出手段で検出して、その検出結果に基づいて試料液内の物質状態を分析するセンサとして知られている。
上記した表面プラズモン共鳴センサを用いて物質状態の分析を行う場合、通常、分析対象物質と特異的に反応する反応物を金属薄膜上に予め固定しておき、その上に、分析対象物質を含む試料液を供給して、分析対象物質と反応物との反応に伴なう屈曲率や吸収率の変化を測定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の表面プラズモン共鳴センサは、分析対象物質と反応物とが反応する測定領域が一箇所しかない。そのため、例えば、試料液中に、測定したい分析対象物が２種類含まれている場合、始めに、一方の測定対象物と反応する反応物を金属薄膜に固定したセンサで測定した後、次に、他方の測定対象物と反応する反応物を金属薄膜に固定したセンサで測定するという２回の測定作業を強いられることになるという問題があった。このように一つの試料液に対して２回の測定作業を強いられることは、作業効率が悪いという問題だけに止まらず、試料液の量が制限されている場合には、全ての分析対象物を測定することができなくなるという深刻な問題に発展する可能性があるので重大な問題である。
また、例えば、ＤＮＡを用いて体質検査を行う場合には、患者の血液や体液等の試料液中に含まれているＤＮＡの中から体質に関連するＤＮＡの一本鎖を生成し、金属薄膜上には、予め体質が分かっているサンプル提供者のＤＮＡの一本鎖を固定しておく。そして、試料液中のＤＮＡの一本鎖が固定されたＤＮＡの一本鎖と結合するか否かを状態変化として測定し、結合すれば、サンプル提供者と同様の体質であり、結合しなければ、サンプル提供者の体質とは異なる体質であると判断する。このような検査の場合、患者のＤＮＡ一本鎖を含む試料液を、様々なサンプル提供者のＤＮＡ一本鎖と反応させなければならないので、測定作業を何度も行わなければならず、上記した問題と同様の問題が発生する。この問題は、ＤＮＡを用いた検査に限らず、ＲＮＡを用いた検査や免疫物質である抗原抗体反応を用いた検査においても同様である。
さらにまた、上記センサの測定精度を上げるために、始めに反応物を固定していない状態で測定を行い、次に、反応物を固定させて測定を行い、両者を比較することで不純物による測定誤差を補正することが考えられるが、この場合も、作業が複数回に分かれるので上記した問題と同様の問題が生じる。
さらにまた、上記センサの測定精度を上げるために、同じ測定を複数回繰り返し、その平均をとることも考えられるが、この場合も、作業が複数回に分かれるので上記した問題と同様の問題が生じる。
本発明は、上記した従来の表面プラズモン共鳴センサにおける測定領域が１箇所しかないという問題点を解消し、複数の測定領域を得ることができる表面プラズモン共鳴センサを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る表面プラズモン共鳴センサは、プリズムの裏面に金属薄膜を形成し、該金属薄膜の表面に試料液を直接接触させると共に、前記プリズムに前記金属薄膜と試料液との界面で全反射する条件で光を入射し、その反射光に基づいて試料液内の物質状態の分析を行うことができるように構成された表面プラズモン共鳴センサにおいて、前記プリズムの短手方向断面が台形形状であり、前記プリズムが、その対向する一方の平行面に前記金属薄膜が形成され、その一方の斜面から入射した光が内部で全反射を繰り返した後、その他方の斜面から出射するように構成され、前記プリズムの短手方向に沿って伸び、かつ、前記プリズムに形成された金属薄膜の表面と交差する測定領域を、少なくとも２箇所形成するようにジグザグに曲げられた連続する一本の水平な試料液供給通路を備え、前記試料液供給通路が一枚のプレート上に形成され、該試料液供給通路の上流端から試料液を試料液供給通路の内部に導入できるように構成されている
ことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面に示した一実施例を参照しながら本発明に係る表面プラズモン共鳴センサの実施の形態について説明していく。
図１は、本発明に係る表面プラズモン共鳴センサの概略展開斜視図、図２は、図１に示した表面プラズモン共鳴センサの概略上面図、そして、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図を各々示している。
図面に示すように、この表面プラズモン共鳴センサは、２枚のハウジング板１及び２を重ね合わせてセンサ本体を構成する。
下側に位置するハウジング板２には、裏面に金属薄膜３が形成された短手方向断面が台形形状（図１及び３参照）のプリズム４が設けられている。
そして、特に図２に示すように、同ハウジング板２には、前記プリズム４の金属薄膜３と６回交差するように、ジグザグに曲げられた試料液供給通路５が形成されており、この内部を通過する試料液は、試料液供給通路５がプリズム４との交差する位置Ｐ１〜Ｐ６で前記金属薄膜３の表面と直接接触する。以下、この交点を測定領域と称する。
上記したように構成された下側のハウジング板２に上側のハウジング板１を重ね合わせて接着することにより、前記試料液供給通路５の上面は塞がれる。
上側のハウジング板１における試料液供給通路５の上流端に対応する位置には試料液供給口６が形成されており、この試料液供給口６から、例えば、シリンジ等を用いて、試料液が試料液供給通路５の内部に導入される。
また、図３における符号１０及び１１は、光源及び光検出装置を示しており、試料液供給口６を介して試料液を試料液供給通路５内に供給し、試料液が全ての測定領域Ｐ１〜Ｐ６）の上面に到達した時点で、光源１０からプリズム１に前記金属薄膜２と試料液との界面で全反射する条件で光を入射させる。
入射した光は、図３に点線で示すように、断面台形のプリズム４内で全反射を繰り返しながら全ての測定領域Ｐ１〜Ｐ６における金属薄膜２と試料液との界面で全反射し、最終的にプリズム４から出て光検出装置１１で検出される。
【０００６】
上記したように、本実施例にかかる表面プラズモン共鳴センサは、光源１から照射した光が６箇所で全反射するので、同時に６種類の測定結果を得ることができる。
従って、例えば、全ての測定領域Ｐ１〜Ｐ６に、同じ反応体を固定しておけば、一つの試料液に対する測定を１回の測定で６回分得ることが可能になり、測定精度を高めることが可能になる。
また、例えば、最も上流側にある測定領域Ｐ１にだけ反応物を固定しない状態で測定を行えば、反応物が無い状態での測定が可能になり不純物による測定誤差の補正に役立つ。
さらに、例えば、各測定領域に異なる反応物を固定しておけば、６種類の反応物に対する測定を同時に行うことが可能になる。
【０００７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る表面プラズモン共鳴センサは、プリズムの裏面に金属薄膜を形成し、該金属薄膜の表面に試料液を直接接触させると共に、前記プリズムに前記金属薄膜と試料液との界面で全反射する条件で光を入射し、その反射光に基づいて試料液内の物質状態の分析を行うことができるように構成された表面プラズモン共鳴センサにおいて、前記プリズムの短手方向断面が台形形状であり、前記プリズムが、その対向する一方の平行面に前記金属薄膜が形成され、その一方の斜面から入射した光が内部で全反射を繰り返した後、その他方の斜面から出射するように構成され、前記プリズムの短手方向に沿って伸び、かつ、前記プリズムに形成された金属薄膜の表面と交差する測定領域を、少なくとも２箇所形成するようにジグザグに曲げられた連続する一本の水平な試料液供給通路を備え、前記試料液供給通路が一枚のプレート上に形成され、該試料液供給通路の上流端から試料液を試料液供給通路の内部に導入できるように構成されているので、全ての測定領域に同じ反応物を固定しておけば一つの試料液に対する複数回の測定を同時に行うことが可能になり、また、各測定領域に異なる反応物を固定しておけば、異なる反応物に対する反応を同時に測定することが可能になり、さらに、反応物が固定されていない測定領域を確保しておけば、反応物がない状態での測定も同時に行うことができるようになるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面プラズモン共鳴センサの概略展開斜視図
【図２】図１に示した表面プラズモン共鳴センサの概略上面図
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
１ハウジング板（上側）
２ハウジング板（下側）
３金属薄膜
４プリズム
５試料液供給通路
６試料液供給口
１０光源
１１光検出装置
Ｐ１〜Ｐ６測定領域

Claims

プリズムの裏面に金属薄膜を形成し、該金属薄膜の表面に試料液を直接接触させると共に、前記プリズムに前記金属薄膜と試料液との界面で全反射する条件で光を入射し、その反射光に基づいて試料液内の物質状態の分析を行うことができるように構成された表面プラズモン共鳴センサにおいて、
前記プリズムの短手方向断面が台形形状であり、前記プリズムが、その対向する一方の平行面に前記金属薄膜が形成され、その一方の斜面から入射した光が内部で全反射を繰り返した後、その他方の斜面から出射するように構成され、
前記プリズムの短手方向に沿って伸び、かつ、前記プリズムに形成された金属薄膜の表面と交差する測定領域を、少なくとも２箇所形成するようにジグザグに曲げられた連続する一本の水平な試料液供給通路を備え、
前記試料液供給通路が一枚のプレート上に形成され、該試料液供給通路の上流端から試料液を試料液供給通路の内部に導入できるように構成されている
ことを特徴とする表面プラズモン共鳴センサ。
各測定領域に、試料液の測定対象物と特異的に反応する反応物を固定したことを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共鳴センサ。
各測定領域に異なる反応物を固定したことを特徴とする請求項２に記載の表面プラズモン共鳴センサ。
反応物が固定されていない測定領域を少なくとも一つ備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載の表面プラズモン共鳴センサ。