JP4761867B2 - Optical sensor chip - Google Patents
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Description
本発明は、光学式センサチップに関し、詳しくは例えば生体物質および化学物質のような被測定物を吸光度測定、吸収スペクトル測定のような光学的手段により分析する光学式センサチップに係る。 The present invention relates to an optical sensor chip, and more particularly to an optical sensor chip that analyzes an object to be measured such as a biological substance and a chemical substance by optical means such as absorbance measurement and absorption spectrum measurement.
従来、次のような構造のスラブ型光導波路層を有する光学式センサチップが提案されている。ガラス基板は、表面にその基板よりも屈折率の高い光導波路層が形成されている。例えばプリズム、グレーティングのような第1光結合手段は、前記光導波路層上に設けている。例えばプリズム、グレーティングのような第2光結合手段は、前記第1光結合手段と反対側の前記光導波路層の端部上に設けられている。 Conventionally, an optical sensor chip having a slab type optical waveguide layer having the following structure has been proposed. The glass substrate has an optical waveguide layer having a refractive index higher than that of the substrate on the surface. For example, first optical coupling means such as a prism and a grating are provided on the optical waveguide layer. For example, the second optical coupling means such as a prism and a grating is provided on the end of the optical waveguide layer on the opposite side to the first optical coupling means.
このような構成の光学式センサチップにおいて、外部からの光を前記第1光結合手段を通して前記光導波路層内に導く。光導波路層内に導かれた光は、その光導波路層内を伝播する際に一部をエバネッセント光として前記光導波路層の外部に滲み出させる。被測定物を前記光が伝播される光導波路層に接触して配置することにより、前記被測定物は前記エバネッセント光と相互作用がなされ、エバネッセント光の一部をその特性に応じて吸収する。被測定物と相互作用を受けた導波光を前記第2光結合手段から光導波路層の外部に放射し、受光素子で受光する。この受光素子の信号を解析することにより被測定物の特性を分析する。 In the optical sensor chip having such a configuration, light from the outside is guided into the optical waveguide layer through the first optical coupling means. A part of the light guided into the optical waveguide layer oozes out of the optical waveguide layer as evanescent light when propagating through the optical waveguide layer. By disposing the device under test in contact with the optical waveguide layer through which the light is propagated, the device under test interacts with the evanescent light and absorbs a part of the evanescent light according to its characteristics. The guided light that has interacted with the object to be measured is emitted from the second optical coupling means to the outside of the optical waveguide layer, and is received by the light receiving element. The characteristics of the object to be measured are analyzed by analyzing the signal of the light receiving element.
前記ガラス基板に形成される光導波路層としては、光を多重反射できる膜厚を有するマルチモード光導波路層と多重反射できない膜厚を有するシングルモード光導波路層とがある。シングルモードの光導波路層は、マルチモードのそれに比べて高感度化を図ることが可能であるため有利である。 As the optical waveguide layer formed on the glass substrate, there are a multi-mode optical waveguide layer having a film thickness capable of multiple reflection of light and a single mode optical waveguide layer having a film thickness not capable of multiple reflection. The single-mode optical waveguide layer is advantageous because it can achieve higher sensitivity than that of the multi-mode.
しかしながら、シングルモードの光導波路層はマルチモードの光導波路層に比べてその膜厚が薄いため、外部から光を導入するための条件が厳しくなる。その上、シングルモードの光導波路層の入射可能な光はレーザ光以外の光では難しく、実質的にレーザ光に限られている。このため、次のような問題を生じる。 However, since the thickness of the single mode optical waveguide layer is smaller than that of the multimode optical waveguide layer, conditions for introducing light from the outside become severe. In addition, the light that can be incident on the single-mode optical waveguide layer is difficult for light other than laser light, and is substantially limited to laser light. This causes the following problems.
(1)レーザ光をプリズム、グレーティングのような光結合手段を通して光導波路層に導入する際、レーザ光の入射位置、入射角度のマージンが非常に少ないため、微調整ができる機構が不可欠になり、装置コストが高価になる。 (1) When laser light is introduced into the optical waveguide layer through an optical coupling means such as a prism or a grating, since the margin of the incident position and incident angle of the laser light is very small, a mechanism capable of fine adjustment becomes indispensable. The equipment cost is expensive.
(2)レーザ光は、単色性が良好で、そのスペクトル幅が非常に狭い。その結果、レーザ光と光導波路層の組み合わせで被測定物の光吸収を測定する場合、レーザ光のスペクトル幅が非常に狭い波長域での吸光度のみしか測定できず、被測定物の種類が制限される。 (2) Laser light has good monochromaticity and a very narrow spectrum width. As a result, when measuring the light absorption of an object to be measured with a combination of laser light and an optical waveguide layer, only the absorbance in a wavelength range where the spectral width of the laser light is very narrow can be measured, and the types of objects to be measured are limited. Is done.
本発明は、簡易な構造で、レーザ光に比べて広い波長域の光を厚さの薄いシングルモードの光導波路層に容易に導入させることが可能な光学式センサチップを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical sensor chip that has a simple structure and can easily introduce light having a wider wavelength range than a laser beam into a single-mode optical waveguide layer having a small thickness. To do.
本発明によると、伝播する光の強度または光量の変化から被測定物の特性を分析するために用いられる光学式センサチップであって、
基板と、
前記基板の表面に形成され、その基板の屈折率よりも高い屈折率を持つ、前記光が伝播するシングルモード光導波路層と、
前記光導波路層表面の一部に形成され、カットオフよりも薄い厚さを有し、励起光の照射で光を放出する自己発光層と、
前記光導波路層上の一部に配置され、前記光導波路層を伝播する光を外部に放出するための光学要素と、
前記自己発光層と前記光学要素の間に位置する前記光導波路層の箇所に配置されるセンシング膜と
を備えることを特徴とする光学式センサチップが提供される。
また本発明によると、伝播する光の強度または光量の変化から被測定物の特性を分析するために用いられる光学式センサチップであって、
基板と、
前記基板の表面に形成され、その基板の屈折率よりも高い屈折率を持つ、前記光が伝播するシングルモード光導波路層と、
前記光導波路層表面の一部に形成され、カットオフよりも薄い厚さを有し、励起光の照射で光を放出する自己発光層と、
前記光導波路層上の一部に配置され、前記光導波路層を伝播する光を外部に放出するための光学要素と、
前記自己発光層と前記光学要素の間に位置する前記光導波路層の箇所に固定化される免疫反応を生じる抗体と
を備えることを特徴とする光学式センサチップが提供される。
さらに本発明によると、伝播する光の強度または光量の変化から被測定物の特性を分析するために用いられる光学式センサチップであって、
基板と、
前記基板の表面に形成され、その基板の屈折率よりも高い屈折率を持つ、前記光が伝播するシングルモード光導波路層と、
前記光導波路層表面の一部に形成され、カットオフよりも薄い厚さを有し、励起光の照射で光を放出する自己発光層と、
前記光導波路層上の一部に配置され、前記光導波路層を伝播する光を外部に放出するための光学要素と、
前記自己発光層と前記光学要素の間に位置する前記光導波路層の箇所に固定化される金微粒子と
を備えることを特徴とする光学式センサチップが提供される。
According to the present invention, there is provided an optical sensor chip used for analyzing the characteristics of an object to be measured from a change in intensity or light amount of propagating light,
A substrate,
A single mode optical waveguide layer through which the light propagates, formed on the surface of the substrate and having a refractive index higher than that of the substrate;
A self-luminous layer formed on a part of the surface of the optical waveguide layer, having a thickness smaller than a cutoff, and emitting light upon irradiation with excitation light;
An optical element disposed on a part of the optical waveguide layer for emitting light propagating through the optical waveguide layer to the outside;
An optical sensor chip comprising: a sensing film disposed at a position of the optical waveguide layer located between the self-light-emitting layer and the optical element .
Further, according to the present invention, there is provided an optical sensor chip used for analyzing characteristics of an object to be measured from a change in intensity or amount of light that propagates,
A substrate,
A single mode optical waveguide layer through which the light propagates, formed on the surface of the substrate and having a refractive index higher than that of the substrate;
A self-luminous layer formed on a part of the surface of the optical waveguide layer, having a thickness smaller than a cutoff, and emitting light upon irradiation with excitation light;
An optical element disposed on a part of the optical waveguide layer for emitting light propagating through the optical waveguide layer to the outside;
An antibody that causes an immune reaction immobilized at a position of the optical waveguide layer located between the self-luminous layer and the optical element;
An optical sensor chip is provided.
Furthermore, according to the present invention, there is provided an optical sensor chip used for analyzing the characteristics of an object to be measured from a change in intensity or amount of light transmitted,
A substrate,
A single mode optical waveguide layer through which the light propagates, formed on the surface of the substrate and having a refractive index higher than that of the substrate;
A self-luminous layer formed on a part of the surface of the optical waveguide layer, having a thickness smaller than a cutoff, and emitting light upon irradiation with excitation light;
An optical element disposed on a part of the optical waveguide layer for emitting light propagating through the optical waveguide layer to the outside;
Gold fine particles immobilized on the optical waveguide layer located between the self-light-emitting layer and the optical element;
An optical sensor chip is provided.
本発明によれば、簡易な構造で、かつレーザ光に比べて広い波長域の光を厚さの薄いシングルモードの光導波路層に容易に導入させることが可能であるため、従来のように光導波路層に光の入射位置や角度を厳密に調整することを目的とする微調整機構が不要で低コスト化を実現でき、さらに被測定物対象の拡大を図ることが可能な光学式センサチップを提供できる。 According to the present invention, light having a simple structure and a wider wavelength range than laser light can be easily introduced into a single-mode optical waveguide layer having a small thickness. An optical sensor chip that does not require a fine adjustment mechanism that strictly adjusts the incident position and angle of light on the waveguide layer, can be realized at low cost, and can further expand the object to be measured. Can be provided.
以下、本発明の実施形態に係る光学式センサチップを詳細に説明する。 Hereinafter, an optical sensor chip according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
(第1実施形態)
この第1実施形態に係る光学式センサチップは、ガラス基板の主面にシングルモードの光導波路層が形成されている。カットオフよりも薄い厚さを有する自己発光層は、前記光導波路層の一部、例えば一端側付近に配置されている。前記光導波路層を伝播する光を外部に放出するための光学要素は、前記自己発光層と反対側の前記光導波路層の他端側に配置されている。
(First embodiment)
In the optical sensor chip according to the first embodiment, a single mode optical waveguide layer is formed on the main surface of a glass substrate. The self-light-emitting layer having a thickness smaller than the cut-off is disposed in a part of the optical waveguide layer, for example, near one end side. An optical element for emitting light propagating through the optical waveguide layer to the outside is disposed on the other end side of the optical waveguide layer opposite to the self-light-emitting layer.
前記シングルモード光導波路層は、例えばガラス基板の表面をKイオンで交換して低屈折率にすることにより形成することができる。この光導波路層は、3μm以下、より好ましくは1.5〜2.5μmの厚さを有することが望ましい。 The single mode optical waveguide layer can be formed, for example, by changing the surface of a glass substrate with K ions to have a low refractive index. The optical waveguide layer desirably has a thickness of 3 μm or less, more preferably 1.5 to 2.5 μm.
前記カットオフについて以下に詳述する。 The cut-off will be described in detail below.
多層薄膜を構成するある薄膜に着目すると、その薄膜中を伝播する光に対する屈折率は薄膜を構成するバルク材料の屈折率とは異なり等価屈折率で表現される。等価屈折率は光が導波する薄膜のバルク材料の屈折率、膜厚、接する他の薄膜のバルク材料の屈折率などによって決まるもので、特にシングルモード光導波路層のように膜厚が薄い場合、等価屈折率は膜厚とともに変化し、ある膜厚より薄くなると光がその薄膜中を伝播できなくなる。この条件をカットオフと呼んでいる。光導波路層が空気と接するスラブ型光導波路層では、カットオフ条件になると導波する光は光導波路層を伝播できなくなり基板側に漏れ出す。前記自己発光層をガラス基板の光導波路層上に設けた場合、その自己発光層も光導波路層と同様な光の伝播がなされる。ガラス基板を自己発光層および光導波路層より屈折率を低くし、自己発光層の膜厚がカットオフ条件より薄くすると、自己発光層の等価屈折率は光導波路層の等価屈折率とほぼ同じ値になるため、自己発光層内で発生した光は自己発光層に閉じ込められることはなく、光導波路層側や空気層側に放射される。 When attention is paid to a certain thin film constituting the multilayer thin film, the refractive index for light propagating in the thin film is expressed by an equivalent refractive index, unlike the refractive index of the bulk material constituting the thin film. The equivalent refractive index is determined by the refractive index and thickness of the bulk material of the thin film through which light is guided, and the refractive index of the bulk material of the other thin film that comes into contact. Especially when the film thickness is thin, such as a single-mode optical waveguide layer The equivalent refractive index changes with the film thickness. When the film becomes thinner than a certain film thickness, light cannot propagate through the thin film. This condition is called cut-off. In a slab type optical waveguide layer in which the optical waveguide layer is in contact with air, light that is guided cannot propagate through the optical waveguide layer and leaks to the substrate side under the cutoff condition. When the self-luminous layer is provided on the optical waveguide layer of the glass substrate, the self-luminous layer also propagates the same light as the optical waveguide layer. When the refractive index of the glass substrate is lower than that of the self-emitting layer and the optical waveguide layer, and the film thickness of the self-emitting layer is thinner than the cutoff condition, the equivalent refractive index of the self-emitting layer is almost the same value as the equivalent refractive index of the optical waveguide layer. Therefore, the light generated in the self-light-emitting layer is not confined in the self-light-emitting layer and is emitted to the optical waveguide layer side or the air layer side.
前記自己発光層は、励起光の照射で光を放出する材料、例えば種々の無機エレクトロルミネッセンス材料(蛍光体)または有機エレクトロルミネッセンス材料(有機EL材料)から作ることが可能である。特に、自己発光層は前記カットオフ条件を満たすことが必要であることから有機EL材料で形成されることが好ましい。 The self-luminous layer can be made of a material that emits light when irradiated with excitation light, such as various inorganic electroluminescent materials (phosphors) or organic electroluminescent materials (organic EL materials). In particular, the self-emitting layer is preferably formed of an organic EL material because it is necessary to satisfy the above-described cutoff condition.
すなわち、自己発光層は前記カットオフよりも薄い厚さにすることが必要である。前記無機エレクトロルミネッセンス材料(蛍光体)は、粒子状で発光する形態を有するため、粒子径をカットオフが可能な微細寸法にすることはその発光メカニズムから制限される。 That is, the self-luminous layer needs to be thinner than the cutoff. Since the inorganic electroluminescent material (phosphor) has a form that emits light in the form of particles, the light emission mechanism restricts the particle size to be a fine dimension that can be cut off.
一方、有機EL材料は発光メカニズムとの関係で厚さの制限を受けないために自己発光層の材料として好適である。また、有機EL材料は一般に発光スペクトルの幅が広く、様々な材料が実用化されているため可視光領域の殆ど全ての波長を得ることができ、さらにその材料選択により三原色の発光が可能である。有機EL材料としては、例えばトリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体(Alq3)、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(III)[Ir(ppy)3]、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル{α−NPD}等を挙げることができる。 On the other hand, the organic EL material is suitable as a material for the self-light emitting layer because it is not limited in thickness due to the light emission mechanism. In addition, organic EL materials generally have a wide emission spectrum, and various materials have been put to practical use, so that almost all wavelengths in the visible light region can be obtained, and further, emission of three primary colors is possible by selecting the materials. . Examples of the organic EL material include tris (8-quinolinolato) aluminum complex (Alq 3 ), tris (2-phenylpyridine) iridium (III) [Ir (ppy) 3 ], 4,4′-bis [N- (1 -Naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl {α-NPD} and the like.
前記有機EL材料からなる自己発光層は、例えば1)膜形成部位に穴加工が施されたステンレス板のような金属板をガラス基板の光導波路層に密着させた後、真空蒸着機のチャンバ内にその金属板が蒸着るつぼと対向するように設置し、有機EL材料を蒸着るつぼから蒸発させ、金属板の穴から露出する光導波路層を含む基板表面に蒸着する方法、2)有機EL材料を有機溶媒に溶解した溶液をスピンコートやインクジェットなどの手段でガラス基板の光導波路層の所定部位に塗布する方法により形成することができる。 The self-luminous layer made of the organic EL material is, for example, 1) after a metal plate such as a stainless plate having a hole formed in a film forming portion is closely attached to the optical waveguide layer of the glass substrate, The metal plate is placed so as to face the deposition crucible, the organic EL material is evaporated from the deposition crucible, and is deposited on the surface of the substrate including the optical waveguide layer exposed from the hole of the metal plate. 2) The organic EL material is It can be formed by a method in which a solution dissolved in an organic solvent is applied to a predetermined portion of the optical waveguide layer of the glass substrate by means such as spin coating or ink jet.
前記光学要素は、石英プリズム、グレーティングまたは三角溝を切り込んだ樹脂性シートであるプリズムシートを用いることができる。 As the optical element, a quartz sheet, a grating, or a prism sheet that is a resin sheet into which a triangular groove is cut can be used.
次に、この第1実施形態に係る光学式センサチップを図1を参照して具体的に説明する。 Next, the optical sensor chip according to the first embodiment will be specifically described with reference to FIG.
ガラス基板1の主面には、厚さ2μmのシングルモード光導波路層2が形成されている。このシングルモードの光導波路層2は、例えば松浪硝子工業株式会社製の#200番のガラス基板1(厚さ1.15mm)を400℃の硝酸カリウム溶融塩に2時間浸漬してKイオン交換を行うことにより形成される。カットオフよりも薄い厚さ、(例えば厚さ約100nm)のトリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体(Alq3)からなる自己発光層3は、前記光導波路層2の一部、例えば一端側付近に形成されている。この自己発光層3は、膜形成部位に穴加工が施されたステンレス板のような金属板をガラス基板1の光導波路層2に密着させた後、真空蒸着機のチャンバ内にその金属板が蒸着るつぼと対向するように設置し、Alq3を蒸着るつぼから蒸発させ、金属板の穴から露出する光導波路層2を含むガラス基板1表面に蒸着することにより形成される。前記光導波路層2を伝播する光を外部に放出するための光学要素である高屈折率ガラスプリズム(オハラ社製商標名;S−LAM2)4は、前記自己発光層3と反対側の前記光導波路層2の他端側に配置されている。ヨウ化メチレンを光導波路層2を含むガラス基板1と高屈折率ガラスプリズム4の間に介在し、それらの間の界面反射を抑制することが好ましい。
A single mode
このような構成の光学式センサチップの作用を図2を参照して説明する。 The operation of the optical sensor chip having such a configuration will be described with reference to FIG.
励起光光源21から紫外光を励起光としてAlq3からなる自己発光層3に照射すると、自己発光層3からフォトルミネッセンスによる蛍光(500nm付近の光をピークとして100nm以上スペクトル幅のある光)が放射される。このとき、Alq3からなる自己発光層3の膜厚はカットオフの膜厚以下で形成され、自己発光層3の等価屈折率は光導波路層2の等価屈折率とほぼ同じ値となるため、自己発光層3で発生した光の一部は空気側およびガラス基板1側に漏れるが、高い効率で光導波路層2を伝播させることが可能となる。なお、励起光光源21としてブラックライト(東芝ライテック株式会社製商品名:FL20S・BLB−A)とUV−LED(日亜化学工業製商品名:NSHU590B)を用いて紫外光を自己発光層3に照射したところ、いずれも蛍光を励起することができた。
When the self-
前記光導波路層2内に導かれた光は、その光導波路層2内を伝播する際に一部をエバネッセント光として前記光導波路層の外部に滲み出させる。被測定物を前記自己発光層3と高屈折率ガラスプリズム4の間に位置する光が伝播される光導波路層2部分に接触して配置することにより、前記被測定物は前記エバネッセント光と相互作用がなされ、エバネッセント光の一部をその特性に応じて吸収する。被測定物と相互作用を受けた導波光を前記高屈折率ガラスプリズム4から光導波路層の外部に放射し、受光素子22でその強度を測定する。この受光素子22の強度信号を解析することにより被測定物の特性を分析することが可能になる。
A part of the light guided into the
なお、高屈折率ガラスプリズム4から外部に放射される光はシングルモード光導波路層2を通過するため、ガラス基板1の垂直方向に非常に指向性が高く、ガラス基板1の面方向(自己発光層3の形成面)に指向性のない光学特性を示す。このため、受光素子22への入射光量を増加させる目的でシリンドリカルレンズを用いてもよい。
In addition, since the light radiated | emitted from the high refractive
以上説明した第1実施形態によれば、励起光は自己発光層から蛍光のような光を放射させる目的で照射するため、励起光の入射角度はガラス基板に対して厳密に制御する必要がなく、事実上、励起光の入射角に関する制約がない。その結果、従来のように光を外部から光導波路層に導入するための光結合手段(プリズム、グレーティングなど)を用いることなく、自己発光層から光を光導波路層に効率よく導入できるため、入射光の角度、位置の微調整機構が不要になり、簡易で、低コストの光学式センサチップを実現できる。 According to the first embodiment described above, since the excitation light is emitted for the purpose of emitting light such as fluorescence from the self-luminous layer, it is not necessary to strictly control the incident angle of the excitation light with respect to the glass substrate. In fact, there is no restriction on the incident angle of the excitation light. As a result, light can be efficiently introduced into the optical waveguide layer from the self-emitting layer without using an optical coupling means (prism, grating, etc.) for introducing light from the outside into the optical waveguide layer as in the past. A light angle and position fine adjustment mechanism is not required, and a simple and low-cost optical sensor chip can be realized.
また、有機EL材料からなる自己発光層は発光スペクトルの幅が広く、様々な材料が実用化されているため可視光領域の殆ど全ての波長を得ることができる。例えばAlq3からなる自己発光層は500nm付近の光をピークとして100nm以上スペクトル幅のある光を光導波路層2内に伝播させることができる。
In addition, a self-emitting layer made of an organic EL material has a wide emission spectrum, and various materials have been put to practical use, so that almost all wavelengths in the visible light region can be obtained. For example, a self-emitting layer made of Alq 3 can propagate light having a spectral width of 100 nm or more into the
さらに、複数の有機EL材料を同時に蒸着して自己発光層を光導波路層に形成することも可能である。具体的には、青色、例えば450nm付近にピークを持つ有機EL材料、緑色、例えば520nm付近にピークを持つ有機EL材料、赤色、例えば630nm付近にピークを持つ有機EL材料を同時に蒸着して自己発光層を光導波路層に形成することにより、可視光領域全体をカバーする白色光をシングルモード光導波路層に伝播させることも可能となる。 Furthermore, it is also possible to form a self-emitting layer on the optical waveguide layer by simultaneously depositing a plurality of organic EL materials. Specifically, blue, for example, an organic EL material having a peak in the vicinity of 450 nm, a green color, for example, an organic EL material having a peak in the vicinity of 520 nm, and a red color, for example, an organic EL material having a peak in the vicinity of 630 nm, are simultaneously evaporated. By forming the layer in the optical waveguide layer, white light covering the entire visible light region can be propagated to the single mode optical waveguide layer.
なお、前記自己発光層で励起光の照射により発生した蛍光のような光が光導波路層に伝播されず、ガラス基板に入射すると、その光は光強度の測定において外乱の原因になる可能性がある。この場合、前記自己発光層から放出される光を吸収する色素を含む光吸収層は、前記光導波路層を除く前記基板領域に形成することが好ましい。具体的には、図3に示すようにガラス基板1の裏面に自己発光層から放出される光を吸収する色素を含む光吸収層5を設ける形態を採用できる。この光吸収層5は、自己発光層3に用いられる有機EL材料がAlq3である場合、赤色の粘着テープ、赤色のラッカーペイントの塗膜により形成できる。
In addition, when light such as fluorescence generated by irradiation of excitation light in the self-emitting layer is not propagated to the optical waveguide layer and is incident on the glass substrate, the light may cause disturbance in light intensity measurement. is there. In this case, it is preferable that a light absorption layer containing a dye that absorbs light emitted from the self-light-emitting layer is formed in the substrate region excluding the optical waveguide layer. Specifically, as shown in FIG. 3, a mode in which a
(第2実施形態)
図4は、この第2実施形態に係る光学式センサチップを備えた検査装置を示す断面図である。なお、図4において図1と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an inspection apparatus provided with the optical sensor chip according to the second embodiment. In FIG. 4, the same members as those in FIG.
第2実施形態に係る光学式センサチップは、図4に示すように例えばAlq3からなる自己発光層3と光学要素である高屈折率ガラスプリズム4の間に位置する光導波路層2上にセンシング膜6を設けた構造を有する。このセンシング膜6は、例えば被測定物と化学反応を起こして光吸収特性が変化し、光導波路層2を伝播する光の一部を吸収するようにデザインすることができる。
As shown in FIG. 4, the optical sensor chip according to the second embodiment senses on the
このような構成の光学式センサチップにおいて、ブラックライトまたはUV−LEDのような励起光光源21から紫外光を励起光としてAlq3からなる自己発光層3に照射すると、自己発光層3からフォトルミネッセンスによる蛍光が放射される。このとき、Alq3からなる自己発光層3の膜厚はカットオフの膜厚以下で形成することにより、前述した実施形態1と同様、自己発光層3で発生した光の一部は空気側およびガラス基板1側に漏れるが、高い効率で光導波路層2を伝播させることが可能となる。被測定物質をセンシング膜6に接触させると、センシング膜が前記被測定物と化学反応を起こして光吸収特性が変化し、光導波路層2を伝播する光の一部を吸収する。センシング膜6下の光導波路層2を伝播された光を高屈折率ガラスプリズム4を通して受光素子22に放出し、ここでその光の透過光量を測定する。この透過光量は、前記被測定物の濃度に応じて変化するため、この透過光量の変化から被測定物の濃度を求めることが可能になる。
The optical sensor chip having such a configuration, when emitted from the pumping
前記センシング膜は、例えば以下の(1)グルコースセンシング膜、(2)アルカリ性ガスセンシング膜が挙げられる。 Examples of the sensing membrane include the following (1) glucose sensing membrane and (2) alkaline gas sensing membrane.
(1)グルコースセンシング膜
このグルコースセンシング膜は、例えば発色剤、グルコースを酸化または還元させる第1の酵素、前記酵素の生成物と反応することにより前記発色剤を発色させる物質を発生する第2の酵素が、膜形成高分子化合物を含む膜体に保持されている。
(1) Glucose Sensing Membrane This glucose sensing membrane is, for example, a color former, a first enzyme that oxidizes or reduces glucose, and a second substance that generates a substance that develops color by reacting with the product of the enzyme. The enzyme is held in a film body containing a film-forming polymer compound.
前記グルコースセンシング膜中の酵素および発色剤は、例えば下記表1に示す組み合わせで用いられる。
前記グルコースセンシング膜に用いる膜形成高分子化合物としては、例えばカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等を含むセルロース系高分子化合物を挙げることができる。 Examples of the film-forming polymer compound used for the glucose sensing membrane include cellulose polymer compounds containing carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and the like.
前記グルコースセンシング膜を有する光学式センサチップを具体的に説明する。 An optical sensor chip having the glucose sensing membrane will be specifically described.
厚さ1.15mmのガラス基板1(松浪硝子工業株式会社製の#200番ガラス基板)の主面には、厚さ2μmのシングルモード光導波路層2が前述した第1実施形態と同様な方法により形成されている。カットオフよりも薄い厚さ、(例えば厚さ約100nm)のAlq3からなる自己発光層3は、前記光導波路層2の一部、例えば一端側付近に前述した第1実施形態と同様な方法により形成されている。前記光導波路層2を伝播する光を外部に放出するための光学要素である高屈折率ガラスプリズム4は、前記自己発光層3と反対側の前記光導波路層2の他端側に界面反射を防ぐためのヨウ化メチレンを介して配置されている。グルコースのセンシング膜6は、前記自己発光層3と光学要素である高屈折率ガラスプリズム4の間に位置する光導波路層2上に形成されている。このグルコースのセンシング膜6は、グルコース酸化酵素であるグルコースオキシダーゼ(GOD)発色剤を発色させる物質を発生する試薬であるペルオキシターゼ(POD)、発色剤である3,3’、5,5’−テトラメチルベンジジン(TMBZ)、膜形成材であるカルボキシメチルセルロース(CMC)およびポリエチレングリコール(PEG)を含む。
On the main surface of a
このようなグルコースのセンシング膜を有する光学式センサチップにおいて、ブラックライトまたはUV−LEDのような励起光光源21から紫外光を励起光としてAlq3からなる自己発光層3に照射すると、自己発光層3からフォトルミネッセンスによる蛍光が放射され、その放射光は高い効率で光導波路層2に導入され、伝播される。グルコースを含む水溶液をグルコースのセンシング膜6に滴下すると、グルコースとセンシング膜6中のGODの反応により過酸化水素が発生し、過酸化水素が同センシング膜6中のPODで分解される際にPOD基質であるTMBZが酸化され、無色から青色に変化する。センシング膜6中のTMBZの発色に伴い光導波路層2中を伝播する光が吸収されるので、受光素子22の受光面に580nmの光を選択的に透過させる干渉フィルタ(図示せず)を配置することによって、光導波路層2から高屈折率ガラスプリズム4を通して放射される光の透過光量の減少を確認できる。この透過光量の減少量からグルコース濃度を検出することができる。
In the optical sensor chip having a sensing film having such a glucose, is irradiated from the
(2)アルカリ性ガスセンシング膜
アルカリ性ガスセンシング膜は、アルカリ性ガスの検出が可能なブロモチモールブルー(C27H28Br2O5S)またはクレゾールレッドを含む。このようなアルカリ性ガスセンシング膜を備えた光学式センサチップは、アルカリ性ガス、特にアンモニアに対して優れた感度を有する。
(2) alkaline gas sensing membrane alkaline gas sensing film includes bromothymol blue (C 27 H 28 Br 2 O 5 S) or cresol red can detect alkaline gas. An optical sensor chip including such an alkaline gas sensing film has excellent sensitivity to alkaline gas, particularly ammonia.
前記アルカリ性ガスセンシング膜を有する光学式センサチップを具体的に説明する。 An optical sensor chip having the alkaline gas sensing film will be specifically described.
この光学式センサチップは、前述したグルコースセンシング膜を有する光学式センサチップと同様、ガラス基板1に光導波路層2が形成され、この光導波路層の両側にカットオフよりも薄い厚さ、(例えば厚さ約100nm)のAlq3からなる自己発光層3および高屈折率ガラスプリズム4が配置されている。アルカリ性ガスのセンシング膜6は、前記自己発光層3と光学要素である高屈折率ガラスプリズム4の間に位置する光導波路層2上に形成されている。このアルカリ性ガスのセンシング膜6は、膜形成部位に穴加工が施されたステンレス板のような金属板をガラス基板1の光導波路層2に密着させた後、真空蒸着機のチャンバ内にその金属板が蒸着るつぼと対向するように設置し、ブロモチモールブルーを蒸着るつぼから蒸発させ、金属板の穴から露出する光導波路層2を含むガラス基板1表面に厚さが約100nmになるように蒸着することにより形成した。
In this optical sensor chip, the
このようなアルカリ性ガスのセンシング膜を有する光学式センサチップにおいて、ブラックライトまたはUV−LEDのような励起光光源21から紫外光を励起光としてAlq3からなる自己発光層3に照射すると、自己発光層3からフォトルミネッセンスによる蛍光が放射され、その放射光は高い効率で光導波路層2に導入され、伝播される。アンモニアを含むガスをアルカリ性ガスのセンシング膜6上を流通させると、センシング膜6中のブロモチモールブルーが黄色(pH=6.0以下の時)から青紫色(pH=7.6以上)に変化する。センシング膜6中のブロモチモールブルーの色変化に伴い光導波路層2中を伝播する光が吸収されるので、受光素子22の受光面に580nmの光を選択的に透過させる干渉フィルタ(図示せず)を配置することによって、光導波路層2から高屈折率ガラスプリズム4を通して放射される光の透過光量の減少を確認できる。この透過光量の減少量からアンモニア濃度を検出できる。
In the optical sensor chip having a sensing membrane of such alkaline gas, is irradiated from the
(第3実施形態)
図5は、この第3実施形態に係る光学式センサチップを備えた検査装置を示す断面図である。なお、図5において図1と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a sectional view showing an inspection apparatus provided with the optical sensor chip according to the third embodiment. In FIG. 5, the same members as those in FIG.
第3実施形態に係る光学式センサチップは、図5に示すように例えばAlq3からなる自己発光層3と光学要素である高屈折率ガラスプリズム4の間に位置する光導波路層2部分に金微粒子7を設けた構造を有する。金微粒子(金コロイド)の表面には、表面プラズモンによる非常に強い電場が発生しているため、蛍光色素の励起に好適である。金微粒子は、表面プラズモンによる共鳴のため光を吸収して赤色に見えるが、吸収スペクトルが前記自己発光層に用いられるAlq3の発光スペクトルと重なっているため非常に効率の良い組み合わせとなる。このような金微粒子は、5〜100nmの平均粒径を有することが好ましい。
As shown in FIG. 5, the optical sensor chip according to the third embodiment is made of gold on the
前記金微粒子が固定化された光学式センサチップを具体的に説明する。 The optical sensor chip on which the gold fine particles are fixed will be specifically described.
厚さ1.15mmのガラス基板1(松浪硝子工業株式会社製の#200番ガラス基板)の主面には、厚さ2μmのシングルモード光導波路層2が前述した第1実施形態と同様な方法により形成されている。カットオフよりも薄い厚さ、(例えば厚さ約100nm)のAlq3からなる自己発光層3は、前記光導波路層2の一部、例えば一端側付近に前述した第1実施形態と同様な方法により形成されている。前記光導波路層2を伝播する光を外部に放出するための光学要素である高屈折率ガラスプリズム4は、前記自己発光層3と反対側の前記光導波路層2の他端側に界面反射を防ぐためのヨウ化メチレンを介して配置されている。例えば平均粒径10nmの金微粒子7は、前記自己発光層3と光学要素である高屈折率ガラスプリズム4の間に位置する光導波路層2部分に固定化されている。この金微粒子7は、光導波路層2上の所定部位に3メルカプトプロピルトリメトキシシラン溶液を塗布した後、180℃でベーキングして光導波路層2表面にチオール基を導入し、このチオール基に金コロイド溶液を反応させて光導波路層2表面に金微粒子を析出させることにより固定化されている。
On the main surface of a
このような構成の光学式センサチップにおいて、ブラックライトまたはUV−LEDのような励起光光源21から紫外光を励起光としてAlq3からなる自己発光層3に照射すると、自己発光層3からフォトルミネッセンスによる蛍光が放射され、その放射光は高い効率で光導波路層2に導入され、伝播される。金微粒子に1本鎖DNAを固定化し、Cy3標識したDNAをハイブリダイズさせると、光導波路層2上でCy3の強い蛍光が生じる。放射された蛍光を光導波路層2に伝播させ、高屈折率ガラスプリズム4を通して受光素子22でその強度を測定する。この受光素子22の強度信号を解析することによりハイブリダイズされたDNAを同定することができる。
The optical sensor chip having such a configuration, when emitted from the pumping
(第4実施形態)
図6は、この第4実施形態に係る光学式センサチップを示す断面図、図7は図6の光学式センサチップを備えた検査装置を示す断面図である。なお、図6、図7において図1と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
(Fourth embodiment)
6 is a cross-sectional view showing an optical sensor chip according to the fourth embodiment, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing an inspection apparatus provided with the optical sensor chip of FIG. In FIGS. 6 and 7, the same members as those in FIG.
第4実施形態に係る光学式センサチップは、図6に示すように例えばAlq3からなる自己発光層3と光学要素である高屈折率ガラスプリズム4の間に位置する光導波路層2上に1次抗体8を固定化した、光学式免疫センサチップである。この光学式免疫センサチップは、抗体を固定化して酵素標識した2次抗体や色素標識した2次抗体、金微粒子で標識した2次抗体を利用することができる。特に、金コロイドは吸収スペクトルが前記自己発光層3に用いられるAlq3の発光スペクトルと重なっているため、金微粒子で標識した2次抗体を使用する免疫センサチップでは自己発光層の有機EL材料としてAlq3が好適である。
As shown in FIG. 6, the optical sensor chip according to the fourth embodiment is formed on the
前記光学式免疫センサチップを以下に具体的に説明する。 The optical immunosensor chip will be specifically described below.
厚さ1.15mmのガラス基板1(松浪硝子工業株式会社製の#200番ガラス基板)の主面には、厚さ2μmのシングルモード光導波路層2が前述した第1実施形態と同様な方法により形成されている。カットオフよりも薄い厚さ、(例えば厚さ約100nm)のAlq3からなる自己発光層3は、前記光導波路層2の一部、例えば一端側付近に前述した第1実施形態と同様な方法により形成されている。前記光導波路層2を伝播する光を外部に放出するための光学要素である高屈折率ガラスプリズム4は、前記自己発光層3と反対側の前記光導波路層2の他端側に界面反射を防ぐためのヨウ化メチレンを介して配置されている。1次抗体8は、前記自己発光層3と光学要素である高屈折率ガラスプリズム4の間に位置する光導波路層2上に固定化されている。すなわち、光導波路層2上の所定部位に3アミノプロピルトリメトキシシラン溶液を塗布後180℃でベーキングして光導波路層表面にアミノ基を導入し、このアミノ基を導入した部分にグルタルアルデヒドで1次抗体8を固定化している。
On the main surface of a
このような構成の光学式免疫センサチップにおいて、図7に示すように1次抗体8の固定化部位にその1次抗体8と反応するタンパク9を含む溶液を反応させ、洗浄した後、金微粒子で標識した2次抗体10を反応させる。この状態で、ブラックライトまたはUV−LEDのような励起光光源21から紫外光を励起光としてAlq3からなる自己発光層3に照射すると、自己発光層3からフォトルミネッセンスによる蛍光が放射され、その放射光は高い効率で光導波路層2に導入され、伝播される。光導波路層2を伝播する光は、2次抗体10に標識されている金微粒子によって吸収されるため光導波路層2を伝播する光量が減少する。受光素子22の受光面に520nmの光を選択的に透過させる干渉フィルタ(図示せず)を配置することよって、光導波路層2から高屈折率ガラスプリズム4を通して放射される光の透過光量変化を測定することができる。したがって、この透過光量変化からターゲットタンパク濃度を検出することができる。
In the optical immunosensor chip having such a configuration, as shown in FIG. 7, a solution containing the protein 9 that reacts with the
なお、蛍光物質が導波光を吸収できる色素で標識した2次抗体を用いることによっても同様の効果が得られる。また、酵素標識した2次抗体の場合、2次抗体反応後に基質溶液を反応させるが、反応後の基質として導波光を吸収できる基質を用いることで同様の効果を得ることができる。 The same effect can be obtained by using a secondary antibody labeled with a dye whose fluorescent substance can absorb guided light. In the case of an enzyme-labeled secondary antibody, the substrate solution is reacted after the secondary antibody reaction, but the same effect can be obtained by using a substrate capable of absorbing guided light as the substrate after the reaction.
(第5実施形態)
この第5実施形態に係る光学式センサチップは、ガラス基板に複数の光導波路層が形成され、かつ各光導波路層上の一部にカットオフよりも薄い厚さを有する自己発光層を形成し、さらに各光導波路層上の一部に各光導波路層を伝播する光を外部に放出するための光学要素を配置した構成を有する。
(Fifth embodiment)
In the optical sensor chip according to the fifth embodiment, a plurality of optical waveguide layers are formed on a glass substrate, and a self-luminous layer having a thickness smaller than the cutoff is formed on a part of each optical waveguide layer. In addition, an optical element for emitting light propagating through each optical waveguide layer to the outside is disposed on a part of each optical waveguide layer.
このような複数の光導波路層を有する光学式センサチップを図8を参照して具体的に説明する。 An optical sensor chip having such a plurality of optical waveguide layers will be specifically described with reference to FIG.
ガラス基板1の主面には、厚さ2μmの複数、例えば2つのシングルモード光導波路層(第1、第2の光導波路層)21、22が形成されている。これらのシングルモードの光導波路層21、22は、例えば次のような方法で形成される。厚さ1.15mmの松浪硝子工業株式会社製の#200番のガラス基板1表面に薄膜加工技術を用いて窒化シリコン膜を成膜し、この窒化シリコン膜の2つの光導波路層形成予定部をエッチングにより選択的に除去し、帯状開口部を有するマスクを形成する。このマスクを有するガラス基板を400℃の硝酸カリウム溶融塩に2時間浸漬して前記マスクの2つの帯状開口部から露出するガラス基板表面を選択的にKイオン交換することにより2つのシングルモード光導波路層21、22を形成する。この光導波路層の形成後にマスクである窒化シリコン膜を除去する。
On the main surface of the
カットオフよりも薄い厚さ、(例えば厚さ約100nm)のAlq3からなる自己発光層3は、前記第1、第2の光導波路層21、22の一部(一端側付近)のガラス基板1にそれら各光導波路層21、22を跨いで前述した第1実施形態と同様な方法により形成されている。前記各光導波路層21、22を伝播する光を外部に放出するための光学要素である高屈折率ガラスプリズム4は、前記自己発光層3と反対側の前記各光導波路層21、22の他端側のガラス基板1にそれら各光導波路層21、22を跨いで配置されている。なお、高屈折率ガラスプリズム4は各光導波路層21、22を含む前記ガラス基板1に界面反射を防ぐためのヨウ化メチレンを介して形成されている。グルコースのセンシング膜6は、前記自己発光層3と光学要素である高屈折率ガラスプリズム4の間に位置する第1光導波路層21部分に形成されている。このグルコースのセンシング膜6は、例えば前述した第2実施形態と同様、グルコース酸化酵素であるグルコースオキシダーゼ(GOD)発色剤を発色させる物質を発生する試薬であるペルオキシターゼ(POD)、発色剤である3,3’、5,5’−テトラメチルベンジジン(TMBZ)、膜形成材であるカルボキシメチルセルロース(CMC)およびポリエチレングリコール(PEG)を含む。
The self-light-emitting
このような2つの光導波路層およびグルコースのセンシング膜を有する光学式センサチップにおいて、ブラックライトまたはUV−LEDのような励起光光源(図示せず)から紫外光を励起光としてAlq3からなる自己発光層3に照射すると、自己発光層3からフォトルミネッセンスによる蛍光が放射され、その放射光は高い効率で2つの光導波路層21、22に導入され、伝播される。グルコースを含む水溶液を第1光導波路層21部分に形成されたグルコースのセンシング膜6に滴下すると、前記第2実施形態で説明したようにグルコースとセンシング膜6中のPOD基質であるTMBZが酸化され、無色から青色に変化する。このため、第1光導波路層21中を伝播する光はセンシング膜6中のTMBZの発色に伴って吸収され、低い光強度の光23として高屈折率ガラスプリズム4を通して放射される。一方、センシング膜が存在しない第2光導波路層22中を伝播する光は、センシング膜との干渉を受けず、伝播時の光強度を持つ光24として高屈折率ガラスプリズム4を通して放射される。この光23,24の光強度を図示しない受光素子でそれぞれ検出し、光強度の差を測定することによりグルコース濃度を検出することができる。このグルコース濃度の検出は、前述した第2実施形態のように1つの光導波路層を用いる場合に比べて精度をより向上することが可能である。
In such an optical sensor chip having two optical waveguide layers and a glucose sensing film, self comprising Alq 3 using ultraviolet light as excitation light from an excitation light source (not shown) such as black light or UV-LED. When the
以上、第5実施形態によれば自己発光層から光を複数の光導波路層に効率よく導入でき、入射光の角度、位置の微調整機構が不要になり、簡易で、低コストの光学式センサチップを実現できる。 As described above, according to the fifth embodiment, light can be efficiently introduced from the self-light-emitting layer into a plurality of optical waveguide layers, and a fine adjustment mechanism for the angle and position of incident light is not required, which is a simple and low-cost optical sensor. A chip can be realized.
すなわち、従来のように同一基板に複数の光導波路層を形成した光学式センサチップでは、各光導波路層に対してレーザ光をそれぞれ入射させるため、複雑な微調整機構が必要になり、装置として更に複雑で高価なものになる。 That is, in the conventional optical sensor chip in which a plurality of optical waveguide layers are formed on the same substrate, a laser beam is made incident on each optical waveguide layer. It becomes more complicated and expensive.
第5実施形態では、励起光は自己発光層から蛍光のような光を放射させる目的で照射され、励起光の入射角度はガラス基板に対して厳密に制御する必要がなく、事実上、励起光の入射角に関する制約がなく、さらに自己発光層を各光導波路層の共通な光供給源として用いることができるため、複雑な微調整機構が不要になり、従来に比べてより簡易で、より低コストの光学式センサチップを実現できる。 In the fifth embodiment, the excitation light is irradiated for the purpose of emitting light such as fluorescence from the self-luminous layer, and the incident angle of the excitation light does not need to be strictly controlled with respect to the glass substrate. There is no restriction on the incident angle, and since the self-emitting layer can be used as a common light source for each optical waveguide layer, a complicated fine-tuning mechanism is not required, which is simpler and lower than the conventional one. A cost-effective optical sensor chip can be realized.
(第6実施形態)
図9は、この第6実施形態に係る光学式センサチップを備えた検査装置を示す断面図である。なお、図9において図1と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
(Sixth embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an inspection apparatus including the optical sensor chip according to the sixth embodiment. In FIG. 9, the same members as those in FIG.
第6実施形態に係る光学式センサチップは、図9に示すように前記第3実施形態と同じ構成、すなわちAlq3からなる自己発光層3と光学要素である高屈折率ガラスプリズム4の間に位置する光導波路層2部分に金微粒子7を設けた構造を有する。
As shown in FIG. 9, the optical sensor chip according to the sixth embodiment has the same configuration as that of the third embodiment, that is, between the self-
具体的には、厚さ1.15mmのガラス基板1(松浪硝子工業株式会社製の#200番ガラス基板)の主面には、厚さ2μmのシングルモード光導波路層2が前述した第1実施形態と同様な方法により形成されている。カットオフよりも薄い厚さ、(例えば厚さ約100nm)のAlq3からなる自己発光層3は、前記光導波路層2の一部、例えば一端側付近に前述した第1実施形態と同様な方法により形成されている。前記光導波路層2を伝播する光を外部に放出するための光学要素である高屈折率ガラスプリズム4は、前記自己発光層3と反対側の前記光導波路層2の他端側に界面反射を防ぐためのヨウ化メチレンを介して配置されている。金微粒子7は、前記自己発光層3と光学要素である高屈折率ガラスプリズム4の間に位置する光導波路層2上に前述した第3実施形態と同様な方法により固定化されている。
Specifically, the single-mode
このような構成の光学式センサチップにおいて、ブラックライトまたはUV−LEDのような励起光光源21から紫外光を励起光としてAlq3からなる自己発光層3に照射すると、自己発光層3からフォトルミネッセンスによる蛍光が放射され、その放射光は高い効率で光導波路層2に導入され、伝播される。伝播された光は、高屈折率ガラスプリズム4によって外部に放射され、シリンドリカルレンズ25によって集光された後、分光器26に入射して透過光のスペクトル分析がなされる。屈折率の異なる液体を金微粒子7の固定化部位に滴下すると、液体の屈折率に応じて前記光導波路層2に伝播される光で吸収されるスペクトル(吸収スペクトル)のピークが異なる。被測定物の屈折率と吸収スペクトルの波長の関係を図10に示す。したがって、透過光のスペクトルを分析することによって、液体の屈折率を検出することができる。
The optical sensor chip having such a configuration, when emitted from the pumping
なお、前記光学式センサチップを備えた検出装置において、石英プリズムから放射された光を分光器などの受光素子に集光するためのレンズはシリンドリカルレンズに限定されず、グリーンレンズと呼ばれる屈折率分布型レンズまたはグリーンレンズアレイを用いてもよい。 In the detection apparatus including the optical sensor chip, a lens for condensing the light emitted from the quartz prism onto a light receiving element such as a spectrometer is not limited to a cylindrical lens, but a refractive index distribution called a green lens. A mold lens or a green lens array may be used.
前記透過光スペクトル分析は、屈折率測定に限定されず、光導波路層と接する被非測定物の吸収スペクトルを測定することもできる。 The transmitted light spectrum analysis is not limited to refractive index measurement, and can also measure an absorption spectrum of an object to be measured that is in contact with the optical waveguide layer.
光導波路層を伝播する光を基板外へ放射するための手段はプリズムに限定するものではなく、グレーティングやPETなどのフイルム表面に複数の三角溝を設けたプリズムシートを接着しても同様の効果が得られる。 The means for radiating the light propagating through the optical waveguide layer to the outside of the substrate is not limited to the prism, and the same effect can be obtained by bonding a prism sheet having a plurality of triangular grooves on the film surface such as a grating or PET. Is obtained.
1…ガラス基板、2,21,22…光導波路層、3…自己発光層、4…高屈折率ガラスプリズム、5…光吸収層、6…センシング膜、7…金微粒子、8…1次抗体、21…励起光光源、22…受光素子、25…シリンドリカルレンズ(集光レンズ)、26…分光器。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
基板と、
前記基板の表面に形成され、その基板の屈折率よりも高い屈折率を持つ、前記光が伝播するシングルモード光導波路層と、
前記光導波路層表面の一部に形成され、カットオフよりも薄い厚さを有し、励起光の照射で光を放出する自己発光層と、
前記光導波路層上の一部に配置され、前記光導波路層を伝播する光を外部に放出するための光学要素と、
前記自己発光層と前記光学要素の間に位置する前記光導波路層の箇所に配置されるセンシング膜と
を備えることを特徴とする光学式センサチップ。 An optical sensor chip used for analyzing the characteristics of an object to be measured from a change in intensity or light amount of propagating light,
A substrate,
A single mode optical waveguide layer through which the light propagates, formed on the surface of the substrate and having a refractive index higher than that of the substrate;
A self-luminous layer formed on a part of the surface of the optical waveguide layer, having a thickness smaller than a cutoff, and emitting light upon irradiation with excitation light;
An optical element disposed on a part of the optical waveguide layer for emitting light propagating through the optical waveguide layer to the outside ;
An optical sensor chip, comprising: a sensing film disposed at a position of the optical waveguide layer located between the self-luminous layer and the optical element .
基板と、A substrate,
前記基板の表面に形成され、その基板の屈折率よりも高い屈折率を持つ、前記光が伝播するシングルモード光導波路層と、A single mode optical waveguide layer through which the light propagates, formed on the surface of the substrate and having a refractive index higher than that of the substrate;
前記光導波路層表面の一部に形成され、カットオフよりも薄い厚さを有し、励起光の照射で光を放出する自己発光層と、A self-luminous layer formed on a part of the surface of the optical waveguide layer, having a thickness smaller than a cutoff, and emitting light upon irradiation with excitation light;
前記光導波路層上の一部に配置され、前記光導波路層を伝播する光を外部に放出するための光学要素と、An optical element disposed on a part of the optical waveguide layer for emitting light propagating through the optical waveguide layer to the outside;
前記自己発光層と前記光学要素の間に位置する前記光導波路層の箇所に固定化される免疫反応を生じる抗体とAn antibody that causes an immune reaction immobilized at a position of the optical waveguide layer located between the self-luminous layer and the optical element;
を備えることを特徴とする光学式センサチップ。An optical sensor chip comprising:
基板と、A substrate,
前記基板の表面に形成され、その基板の屈折率よりも高い屈折率を持つ、前記光が伝播するシングルモード光導波路層と、A single mode optical waveguide layer through which the light propagates, formed on the surface of the substrate and having a refractive index higher than that of the substrate;
前記光導波路層表面の一部に形成され、カットオフよりも薄い厚さを有し、励起光の照射で光を放出する自己発光層と、A self-luminous layer formed on a part of the surface of the optical waveguide layer, having a thickness smaller than a cutoff, and emitting light upon irradiation with excitation light;
前記光導波路層上の一部に配置され、前記光導波路層を伝播する光を外部に放出するための光学要素と、An optical element disposed on a part of the optical waveguide layer for emitting light propagating through the optical waveguide layer to the outside;
前記自己発光層と前記光学要素の間に位置する前記光導波路層の箇所に固定化される金微粒子とGold fine particles immobilized on the optical waveguide layer located between the self-light-emitting layer and the optical element;
を備えることを特徴とする光学式センサチップ。An optical sensor chip comprising:
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