JP4076902B2 - 光学式バイオセンサ - Google Patents
光学式バイオセンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4076902B2 JP4076902B2 JP2003128028A JP2003128028A JP4076902B2 JP 4076902 B2 JP4076902 B2 JP 4076902B2 JP 2003128028 A JP2003128028 A JP 2003128028A JP 2003128028 A JP2003128028 A JP 2003128028A JP 4076902 B2 JP4076902 B2 JP 4076902B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grating
- light
- total reflection
- layer
- side grating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体内の体液中に溶存する物質の量を測定するセンサに関し、特に光導波現象を用いた光学式バイオセンサに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
生体内の体液中に溶存する物質の量を測定するセンサとして、光導波現象を利用した平面光導波路型測定センサが知られている。この平面光導波路型測定センサは、図７に示す通り、光源６から光が入射する基板１上の位置に入射側グレーティング３、基板１から受光素子に向けて光を出射する位置に出射側グレーティング４を形成し、さらに基板１表面に光を透過させる単一の光導波路層２を形成し、この光導波路層２上に分子認識機能および情報変換機能を有する膜、例えばグルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）固定化膜５を形成した構造を有する。この平面光導波路型測定センサは、生体から注射器等で抽出した血液等をグルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）固定化膜５上に滴下した状態で、レーザ光を入射側グレーティング３を通して光導波路層２に入射させ、エバネッセント波を発生させ、光導波路層２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出射側グレーティング４から放出される光を受光する受光素子７により検出して、血液等に含まれる生体分子を分析するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−６１３４６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平面光導波路型測定センサで、高精度にエバネッセント波の変化量を測定できるように光導波路層２を基板１上に形成するのには、光が所望の屈折をしながら光導波路層２内を透過するようにするため、精密な製造装置と高度の技術が必要である。
【０００５】
本発明は、簡単な作製方法によって、高精度にエバネッセント波の変化量を測定できる光学式バイオ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】
本願発明は、発光素子と、前記発光素子から出射した光を回折させる入射側のグレーティングと、前記入射側のグレーティングにおいて回折した光を、ガラス層と前記ガラス層の表面に形成された酸化シリコン層とから構成される導波層内を全反射させながら透過させる全反射層と、
前記全反射層を透過する光を回折させ、前記全反射層の外に出射させる出射側のグレーティングと、前記出射側のグレーティングで回折した光を受光する受光素子と、前記酸化シリコン層に接して、前記入射側のグレーティング及び前記出射側のグレーティングの間に設けられた、酵素と発色試薬を含有するセンシング膜とを具備し、前記入射側のグレーティング及び前記出射側のグレーティングは、前記全反射層に接し、互いに離間して設けられていることを特徴とする光学式バイオセンサであることを要旨とする。
また、本願発明は、発光素子と、前記発光素子から出射した光を回折させる入射側のグレーティングと、前記入射側のグレーティングにおいて回折した光を、ガラス層と前記ガラス層の表面に形成された酸化チタン層とから構成される導波層内を全反射させながら透過させる全反射層と、
前記全反射層を透過する光を回折させ、前記全反射層の外に出射させる出射側のグレーティングと、前記出射側のグレーティングで回折した光を受光する受光素子と、前記酸化チタン層に接して、前記入射側のグレーティング及び前記出射側のグレーティングの間に設けられた、酵素と発色試薬を含有するセンシング膜とを具備し、前記入射側のグレーティング及び前記出射側のグレーティングは、前記全反射層に接し、互いに離間して設けられていることを特徴とする光学式バイオセンサであることを要旨とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明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。
【０００８】
本発明の実施の形態に係る光学式バイオセンサは、図２に示すように、入射した光が層内を全反射しながら透過する全反射層１０と、全反射層１０に接して、互いに離間して設けられた入射側グレーティング１１ａ及び出射側グレーティング１１ｂと、全反射層１０に接して、入射側グレーティング１１ａ及び出射側グレーティング１１ｂの間に設けられた酵素と発色試薬を含有するセンシング膜１２とを含む。さらに図１に示すように、センシング膜１２を囲いながら、入射側グレーティング１１ａ及び前記出射側グレーティング１１ｂを覆う保護膜１３をさらに含む。
【０００９】
続いて各部の材料や形成方法を詳細に説明する；
（イ）全反射層１０は、石英（酸化シリコン）をプレート状に成型し形成する：
（ロ）入射側グレーティング１１ａ及び出射側グレーティング１１ｂは、全反射層１０より高屈折率の材料、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、インジウム錫酸化物、ポリイミド、酸化タンタル等を化学蒸着法（ＣＶＤ）等により全反射層１０上に堆積させ、リソグラフィー技術とドライエッチング技術でパターニングすることにより形成する：
（ハ）センシング膜１２は、酵素と発色試薬をセルロース誘導体等によってゲル状に固定し形成する。例えば、測定する体液中の物質がグルコースである場合、酵素としては、ＧＯＤ、ペルオキシダーゼ（ＰＯＤ）及びムタローゼ等を用いる。発色試薬としては、３，３’，５，５’−テトラメチルベンジジン等を用いる。センシング膜がグルコースによって発色する化学反応式は（１）〜（３）のようになる。なお、右辺には本反応を理解するのに必要な事項のみを記載しており、生成される物質等のすべてを記載してはいない：
グルコース ＋ ＧＯＤ → Ｈ２Ｏ２ ・・・・・(1)
Ｈ２Ｏ２ ＋ ＰＯＤ → Ｏ＊ ・・・・・(2)
Ｏ＊ ＋ 発色試薬 → 発色 ・・・・・(3)
（ニ）保護膜１３は、フッ素系樹脂のような入射側グレーティング１１ａ及び出射側グレーティング１１ｂに比べて低屈折率の材料を塗布して形成する。
【００１０】
図２に示すように、発光素子２１より入射された光は、入射側グレーティング１１ａで回折し、全反射層１０内を全反射しながら透過していく。全反射層１０とセンシング膜１２の境界面で屈折する際に、エバネッセント波がセンシング膜１２の発色によって吸収される。したがってセンシング膜１２の発色の度合い、すなわち測定しようとする物質の量に比例して光が吸収されることになる。最終的に出射側グレーティング１１ｂに到達した光は、全反射層１０から受光素子２２に向けて出射される。そして、発光素子２１より放射した光量と、受光素子２２で受けとった光量との差から測定しようとする物質の量を算出することになる。
【００１１】
本発明の実施の形態によれば、簡単な技術により、単純な構造の光学式バイオセンサを作製することができる。
【００１２】
（第１の変形例）
本発明の実施の形態の第１の変形例に係る光学式バイオセンサは、図３に示すように、全反射層１０が、ガラス層１０ａと、ガラス層１０ａ表面に形成された酸化シリコン層１０ｂから構成させている。それ以外の構成は、前述した光学式バイオセンサと同様である。これは、全反射層１０を石英で形成すると材料が高価で、光学式バイオセンサも高価になってしまうため、安価な材料で作製しようとするものである。
【００１３】
各部の材料や形成方法を説明する；
（イ）ガラス層１０ａは、無アルカリガラスをプレート状に成型し形成する：
（ロ）酸化シリコン層１０ｂは、ＣＶＤやスパッタ等で酸化シリコンをガラス層１０ａ上に堆積させ形成する。
【００１４】
酸化シリコン層１０ｂを設けた理由は、ガラス層１０ａの表面に存在する金属が均一ではないため、ガラス層１０ａ上にセンシング膜１２を設けると、使用する無アルカリガラス材料ごとに測定に影響を及ぼしてしまうからである。図４に示したように、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）の結果、ガラス層１０ａの表面には、シリコン(Si)の他に、アルミニウム(Al)、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)が存在していることがわかる。ガラス層１０ａの表面に酸化シリコン層１０ｂを設けると、図５に示したＸＰＳの結果のように、シリコンのみが存在する表面上にセンシング膜１２を設けることができる。そして、測定への影響を除去できる。したがって、第１の変形例では、本発明の実施の形態で述べた効果を低価格で得ることができる。
【００１５】
（第２の変形例）
本発明の実施の形態の第２の変形例に係る光学式バイオセンサは、図６に示すように、全反射層１０が、ガラス層１０ａと、ガラス層１０ａ表面に形成された酸化チタン層１０ｃから構成させている。それ以外の構成は、本発明の実施の形態で述べた光学式バイオセンサと同様である。これは、第１の変形例と同様に、全反射層１０を石英で形成すると材料が高価で、光学式バイオセンサも高価になってしまうため、安価な材料で作製しようとするものである。
【００１６】
各部の材料や形成方法を説明する；
（イ）ガラス層１０ａは、無アルカリガラスをプレート状に成型し形成する：
（ロ）酸化チタン層１０ｃは、ＣＶＤやスパッタ等で酸化チタンをガラス層１０ａ上に堆積させ形成する。センシング膜１２との境界面での光の吸収量を極大とするため、酸化チタン層１０ｃの厚さは、好ましくは１８０ｎｍ〜２００ｎｍ、最も好ましくは２００ｎｍとする。
【００１７】
この形成方法では、入射側グレーティング１１ａ及び出射側グレーティング１１ｂを、酸化チタン層１０ｃからリソグラフィー技術とドライエッチング技術でパターニングすることにより形成することが可能であり、作製が容易となる。
【００１８】
さらに、全反射層１０を、ガラス層１０ａとガラス層１０ａより高屈折率を有する酸化チタン層１０ｃで構成することで、センシング膜１２との境界面でのエバネッセント波の電場強度を増大させられる。
【００１９】
したがって、第２の変形例では、本発明の実施の形態で述べた効果を低価格で得ることができるとともに、作製手順が容易になる。
【００２０】
（その他の実施の形態）
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部位の厚さや位置関係は、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、各部位の厚さや位置関係が考え得ることは言うまでもない。
【００２１】
本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な作製方法によって、高精度にエバネッセント波の変化量を測定できる光学式バイオセンサを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光学式バイオセンサの上面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光学式バイオセンサの図１のＩ−Ｉの断面図である。
【図３】本発明の第１の変形例に係る光学式バイオセンサの断面図である。
【図４】ガラス層のＸ線光電子分光分析（ＸＰＳ）の結果である。
【図５】酸化シリコン層のＸ線光電子分光分析（ＸＰＳ）の結果である。
【図６】本発明の第２の変形例に係る光学式バイオセンサの断面図である。
【図７】従来の平面光導波路型測定センサの断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…光導波路層、３…入射側グレーティング、４…出射側グレーティング、５…ＧＯＤ固定化膜、６…光源、７…受光素子、１０…全反射層、１０ａ…ガラス層、１０ｂ…酸化シリコン層、１０ｃ…酸化チタン層、１１ａ…入射側グレーティング、１１ｂ…出射側グレーティング、１２…センシング膜、１３…保護膜、２１…発光素子、２２…受光素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体内の体液中に溶存する物質の量を測定するセンサに関し、特に光導波現象を用いた光学式バイオセンサに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
生体内の体液中に溶存する物質の量を測定するセンサとして、光導波現象を利用した平面光導波路型測定センサが知られている。この平面光導波路型測定センサは、図７に示す通り、光源６から光が入射する基板１上の位置に入射側グレーティング３、基板１から受光素子に向けて光を出射する位置に出射側グレーティング４を形成し、さらに基板１表面に光を透過させる単一の光導波路層２を形成し、この光導波路層２上に分子認識機能および情報変換機能を有する膜、例えばグルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）固定化膜５を形成した構造を有する。この平面光導波路型測定センサは、生体から注射器等で抽出した血液等をグルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）固定化膜５上に滴下した状態で、レーザ光を入射側グレーティング３を通して光導波路層２に入射させ、エバネッセント波を発生させ、光導波路層２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出射側グレーティング４から放出される光を受光する受光素子７により検出して、血液等に含まれる生体分子を分析するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−６１３４６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平面光導波路型測定センサで、高精度にエバネッセント波の変化量を測定できるように光導波路層２を基板１上に形成するのには、光が所望の屈折をしながら光導波路層２内を透過するようにするため、精密な製造装置と高度の技術が必要である。
【０００５】
本発明は、簡単な作製方法によって、高精度にエバネッセント波の変化量を測定できる光学式バイオ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】
本願発明は、発光素子と、前記発光素子から出射した光を回折させる入射側のグレーティングと、前記入射側のグレーティングにおいて回折した光を、ガラス層と前記ガラス層の表面に形成された酸化シリコン層とから構成される導波層内を全反射させながら透過させる全反射層と、
前記全反射層を透過する光を回折させ、前記全反射層の外に出射させる出射側のグレーティングと、前記出射側のグレーティングで回折した光を受光する受光素子と、前記酸化シリコン層に接して、前記入射側のグレーティング及び前記出射側のグレーティングの間に設けられた、酵素と発色試薬を含有するセンシング膜とを具備し、前記入射側のグレーティング及び前記出射側のグレーティングは、前記全反射層に接し、互いに離間して設けられていることを特徴とする光学式バイオセンサであることを要旨とする。
また、本願発明は、発光素子と、前記発光素子から出射した光を回折させる入射側のグレーティングと、前記入射側のグレーティングにおいて回折した光を、ガラス層と前記ガラス層の表面に形成された酸化チタン層とから構成される導波層内を全反射させながら透過させる全反射層と、
前記全反射層を透過する光を回折させ、前記全反射層の外に出射させる出射側のグレーティングと、前記出射側のグレーティングで回折した光を受光する受光素子と、前記酸化チタン層に接して、前記入射側のグレーティング及び前記出射側のグレーティングの間に設けられた、酵素と発色試薬を含有するセンシング膜とを具備し、前記入射側のグレーティング及び前記出射側のグレーティングは、前記全反射層に接し、互いに離間して設けられていることを特徴とする光学式バイオセンサであることを要旨とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明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。
【０００８】
本発明の実施の形態に係る光学式バイオセンサは、図２に示すように、入射した光が層内を全反射しながら透過する全反射層１０と、全反射層１０に接して、互いに離間して設けられた入射側グレーティング１１ａ及び出射側グレーティング１１ｂと、全反射層１０に接して、入射側グレーティング１１ａ及び出射側グレーティング１１ｂの間に設けられた酵素と発色試薬を含有するセンシング膜１２とを含む。さらに図１に示すように、センシング膜１２を囲いながら、入射側グレーティング１１ａ及び前記出射側グレーティング１１ｂを覆う保護膜１３をさらに含む。
【０００９】
続いて各部の材料や形成方法を詳細に説明する；
（イ）全反射層１０は、石英（酸化シリコン）をプレート状に成型し形成する：
（ロ）入射側グレーティング１１ａ及び出射側グレーティング１１ｂは、全反射層１０より高屈折率の材料、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、インジウム錫酸化物、ポリイミド、酸化タンタル等を化学蒸着法（ＣＶＤ）等により全反射層１０上に堆積させ、リソグラフィー技術とドライエッチング技術でパターニングすることにより形成する：
（ハ）センシング膜１２は、酵素と発色試薬をセルロース誘導体等によってゲル状に固定し形成する。例えば、測定する体液中の物質がグルコースである場合、酵素としては、ＧＯＤ、ペルオキシダーゼ（ＰＯＤ）及びムタローゼ等を用いる。発色試薬としては、３，３’，５，５’−テトラメチルベンジジン等を用いる。センシング膜がグルコースによって発色する化学反応式は（１）〜（３）のようになる。なお、右辺には本反応を理解するのに必要な事項のみを記載しており、生成される物質等のすべてを記載してはいない：
グルコース ＋ ＧＯＤ → Ｈ２Ｏ２ ・・・・・(1)
Ｈ２Ｏ２ ＋ ＰＯＤ → Ｏ＊ ・・・・・(2)
Ｏ＊ ＋ 発色試薬 → 発色 ・・・・・(3)
（ニ）保護膜１３は、フッ素系樹脂のような入射側グレーティング１１ａ及び出射側グレーティング１１ｂに比べて低屈折率の材料を塗布して形成する。
【００１０】
図２に示すように、発光素子２１より入射された光は、入射側グレーティング１１ａで回折し、全反射層１０内を全反射しながら透過していく。全反射層１０とセンシング膜１２の境界面で屈折する際に、エバネッセント波がセンシング膜１２の発色によって吸収される。したがってセンシング膜１２の発色の度合い、すなわち測定しようとする物質の量に比例して光が吸収されることになる。最終的に出射側グレーティング１１ｂに到達した光は、全反射層１０から受光素子２２に向けて出射される。そして、発光素子２１より放射した光量と、受光素子２２で受けとった光量との差から測定しようとする物質の量を算出することになる。
【００１１】
本発明の実施の形態によれば、簡単な技術により、単純な構造の光学式バイオセンサを作製することができる。
【００１２】
（第１の変形例）
本発明の実施の形態の第１の変形例に係る光学式バイオセンサは、図３に示すように、全反射層１０が、ガラス層１０ａと、ガラス層１０ａ表面に形成された酸化シリコン層１０ｂから構成させている。それ以外の構成は、前述した光学式バイオセンサと同様である。これは、全反射層１０を石英で形成すると材料が高価で、光学式バイオセンサも高価になってしまうため、安価な材料で作製しようとするものである。
【００１３】
各部の材料や形成方法を説明する；
（イ）ガラス層１０ａは、無アルカリガラスをプレート状に成型し形成する：
（ロ）酸化シリコン層１０ｂは、ＣＶＤやスパッタ等で酸化シリコンをガラス層１０ａ上に堆積させ形成する。
【００１４】
酸化シリコン層１０ｂを設けた理由は、ガラス層１０ａの表面に存在する金属が均一ではないため、ガラス層１０ａ上にセンシング膜１２を設けると、使用する無アルカリガラス材料ごとに測定に影響を及ぼしてしまうからである。図４に示したように、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）の結果、ガラス層１０ａの表面には、シリコン(Si)の他に、アルミニウム(Al)、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)が存在していることがわかる。ガラス層１０ａの表面に酸化シリコン層１０ｂを設けると、図５に示したＸＰＳの結果のように、シリコンのみが存在する表面上にセンシング膜１２を設けることができる。そして、測定への影響を除去できる。したがって、第１の変形例では、本発明の実施の形態で述べた効果を低価格で得ることができる。
【００１５】
（第２の変形例）
本発明の実施の形態の第２の変形例に係る光学式バイオセンサは、図６に示すように、全反射層１０が、ガラス層１０ａと、ガラス層１０ａ表面に形成された酸化チタン層１０ｃから構成させている。それ以外の構成は、本発明の実施の形態で述べた光学式バイオセンサと同様である。これは、第１の変形例と同様に、全反射層１０を石英で形成すると材料が高価で、光学式バイオセンサも高価になってしまうため、安価な材料で作製しようとするものである。
【００１６】
各部の材料や形成方法を説明する；
（イ）ガラス層１０ａは、無アルカリガラスをプレート状に成型し形成する：
（ロ）酸化チタン層１０ｃは、ＣＶＤやスパッタ等で酸化チタンをガラス層１０ａ上に堆積させ形成する。センシング膜１２との境界面での光の吸収量を極大とするため、酸化チタン層１０ｃの厚さは、好ましくは１８０ｎｍ〜２００ｎｍ、最も好ましくは２００ｎｍとする。
【００１７】
この形成方法では、入射側グレーティング１１ａ及び出射側グレーティング１１ｂを、酸化チタン層１０ｃからリソグラフィー技術とドライエッチング技術でパターニングすることにより形成することが可能であり、作製が容易となる。
【００１８】
さらに、全反射層１０を、ガラス層１０ａとガラス層１０ａより高屈折率を有する酸化チタン層１０ｃで構成することで、センシング膜１２との境界面でのエバネッセント波の電場強度を増大させられる。
【００１９】
したがって、第２の変形例では、本発明の実施の形態で述べた効果を低価格で得ることができるとともに、作製手順が容易になる。
【００２０】
（その他の実施の形態）
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部位の厚さや位置関係は、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、各部位の厚さや位置関係が考え得ることは言うまでもない。
【００２１】
本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な作製方法によって、高精度にエバネッセント波の変化量を測定できる光学式バイオセンサを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光学式バイオセンサの上面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光学式バイオセンサの図１のＩ−Ｉの断面図である。
【図３】本発明の第１の変形例に係る光学式バイオセンサの断面図である。
【図４】ガラス層のＸ線光電子分光分析（ＸＰＳ）の結果である。
【図５】酸化シリコン層のＸ線光電子分光分析（ＸＰＳ）の結果である。
【図６】本発明の第２の変形例に係る光学式バイオセンサの断面図である。
【図７】従来の平面光導波路型測定センサの断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…光導波路層、３…入射側グレーティング、４…出射側グレーティング、５…ＧＯＤ固定化膜、６…光源、７…受光素子、１０…全反射層、１０ａ…ガラス層、１０ｂ…酸化シリコン層、１０ｃ…酸化チタン層、１１ａ…入射側グレーティング、１１ｂ…出射側グレーティング、１２…センシング膜、１３…保護膜、２１…発光素子、２２…受光素子
Claims (7)
- 発光素子と、
前記発光素子から出射した光を回折させる入射側のグレーティングと、
前記入射側のグレーティングにおいて回折した光を、ガラス層と前記ガラス層の表面に形成さ
れた酸化シリコン層とから構成される導波層内を全反射させながら透過させる全反射層と、
前記全反射層を透過する光を回折させ、前記全反射層の外に出射させる出射側のグレーティン
グと、
前記出射側のグレーティングで回折した光を受光する受光素子と、
前記酸化シリコン層に接して、前記入射側のグレーティング及び前記出射側のグレーティングの間に設けられた、酵素と発色試薬を含有するセンシング膜とを具備し、
前記入射側のグレーティング及び前記出射側のグレーティングは、前記全反射層に接し、互いに離間して設けられていることを特徴とする光学式バイオセンサ。 - 発光素子と、
前記発光素子から出射した光を回折させる入射側のグレーティングと、
前記入射側のグレーティングにおいて回折した光を、ガラス層と前記ガラス層の表面に形成さ
れた酸化チタン層とから構成される導波層内を全反射させながら透過させる全反射層と、
前記全反射層を透過する光を回折させ、前記全反射層の外に出射させる出射側のグレーティン
グと、
前記出射側のグレーティングで回折した光を受光する受光素子と、
前記酸化チタン層に接して、前記入射側のグレーティング及び前記出射側のグレーティングの間に設けられた、酵素と発色試薬を含有するセンシング膜とを具備し、
前記入射側のグレーティング及び前記出射側のグレーティングは、前記全反射層に接し、互いに離間して設けられていることを特徴とする光学式バイオセンサ。 - 前記入射側グレーティング及び前記出射側グレーティングは、前記全反射層よりも高屈折率の材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の光学式バイオセンサ。
- 前記入射側グレーティング及び前記出射側グレーティングを覆う保護膜をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光学式バイオセンサ。
- 前記酵素は、グルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ及びムタローゼの内の少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学式バイオセンサ。
- 前記発色試薬は、３，３’，５，５’−テトラメチルベンジジンであることを特徴とする請求項１または２に記載の光学式バイオセンサ。
- 前記センシング膜が、セルロース誘導体を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光学式バイオセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003128028A JP4076902B2 (ja) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | 光学式バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003128028A JP4076902B2 (ja) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | 光学式バイオセンサ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007325278A Division JP4649467B2 (ja) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | 光学式バイオセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004333250A JP2004333250A (ja) | 2004-11-25 |
| JP4076902B2 true JP4076902B2 (ja) | 2008-04-16 |
Family
ID=33504331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003128028A Expired - Fee Related JP4076902B2 (ja) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | 光学式バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4076902B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4673714B2 (ja) * | 2004-12-27 | 2011-04-20 | 株式会社東芝 | 光導波路型バイオケミカルセンサチップおよびその製造方法 |
| JP4823330B2 (ja) * | 2004-12-27 | 2011-11-24 | 株式会社東芝 | 光導波路型バイオケミカルセンサチップ及びその測定対象物の測定方法 |
| CN101726462B (zh) | 2005-09-29 | 2013-01-23 | 株式会社东芝 | 光波导型生物化学传感器芯片及其制造方法 |
| JP2007178325A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Toshiba Corp | 光学測定装置検査用チップ、光学測定装置の検査方法、光学測定装置の製造方法、及び光学測定装置の使用方法 |
| JP4846467B2 (ja) * | 2006-06-30 | 2011-12-28 | 株式会社東芝 | 発色反応検出機器及びその製造方法 |
| JP4836699B2 (ja) * | 2006-07-20 | 2011-12-14 | 株式会社東芝 | 光学式グルコースセンサチップおよびその製造方法 |
| KR100899811B1 (ko) * | 2006-12-05 | 2009-05-27 | 한국전자통신연구원 | 유기물 고굴절 재료를 포함하는 공진 반사광 필터와 이를구비한 광 바이오센서 |
| JP2012021936A (ja) | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Toshiba Corp | 光導波路型センサチップおよび光導波路型センサ |
-
2003
- 2003-05-06 JP JP2003128028A patent/JP4076902B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004333250A (ja) | 2004-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1940529B (zh) | 光波导型生物化学传感器芯片及其制造方法 | |
| US6320991B1 (en) | Optical sensor having dielectric film stack | |
| JP4673714B2 (ja) | 光導波路型バイオケミカルセンサチップおよびその製造方法 | |
| JPH06507708A (ja) | 分析方法 | |
| US7505641B1 (en) | Optical biosensor incorporating wavelength encoding of multiple unlabeled analytes | |
| US7829327B2 (en) | Optical waveguide type antibody chip and method of measuring antigen concentration | |
| JP2007501432A (ja) | 回折格子結合導波路の感度向上のための基板屈折率変更 | |
| WO1990008318A1 (en) | Improvements in or relating to optical biosensors | |
| JP4076902B2 (ja) | 光学式バイオセンサ | |
| JP2003531361A (ja) | センサーエレメントおよびその製造方法並びに検体検出方法 | |
| JP4649467B2 (ja) | 光学式バイオセンサ | |
| JP2006208359A5 (ja) | ||
| Saini et al. | Lossy mode resonance-based refractive index sensor for sucrose concentration measurement | |
| KR101725970B1 (ko) | 그루브 슬릿 그루브 구조를 갖는 포도당 검출 플라즈모닉 바이오센서 | |
| Nikitin et al. | Spectral-phase interference method for detecting biochemical reactions on a surface | |
| US20200187832A1 (en) | Implantable optical sensor | |
| Kumar et al. | Nanomaterial-based surface plasmon resonance sensing chip for detection of skin and breast cancer | |
| JP2012021936A (ja) | 光導波路型センサチップおよび光導波路型センサ | |
| JP4823330B2 (ja) | 光導波路型バイオケミカルセンサチップ及びその測定対象物の測定方法 | |
| WO2004092730A2 (en) | Method and device for detecting the presence of an analyte | |
| JP5777277B2 (ja) | 光導波路型バイオケミカルセンサチップ | |
| US7678567B2 (en) | Optical biosensor | |
| CN100449313C (zh) | 光学式生物传感器 | |
| JP2004212188A (ja) | 光導波路型グルコースセンサ及び発色試薬膜固定化方法 | |
| CN101368912B (zh) | 光学式生物传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051004 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070608 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070619 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070807 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071016 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071217 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080122 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080130 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130208 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140208 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |