JP5417444B2 - 媒体中の含有が疑われる少なくとも1つの分析物を検索する方法 - Google Patents
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Description
a)未感作のプローブを有する回折システムにより作成された回折場の一次回折光の強度P1を測定し、
b)プローブAを感作し、
c)回折システムにより作成された回折場の一次回折光の強度P1aを測定し、
d)上記の順に行われた工程で測定された光の強度P1及びP1aを比較する。
‐SがS1より大きい場合、プローブA上に分析物が存在することを示し、
‐SがS2より小さい場合、プローブA上に分析物が存在しないことを示し、
‐SがS1とS2の間にある場合、プローブA上に分析物が存在するかどうか、不確実であることを示す。
‐SがS1より大きい場合、プローブA上に分析物が存在することを示し、
‐SがS2より小さい場合、プローブB上に分析物が存在することを示し、
‐SがS1とS2の間にある場合、分析物が存在するかどうか、不確実であることを示す。
‐周期的幾何学パターンの周期pは、λが回折システムの照射波長に対応する、λ〜2λの範囲にあり、
‐プローブAを有する周期的幾何学パターン領域の幅と周期pの比率を定義する充足率rを0.5以下とし、
‐プローブを有する回折システム(2)の周期的幾何学パターン領域を、プローブを有する厚さがesの特異層(25)と呼ばれる分析物が結合する層と、厚さがecの結合層(26)と呼ばれるプローブを固定する層とにより形成する。
‐上記回折システムによる入射光の回折後に、一次回折光の強度を測定する手段、
‐単一の回折システムにより、感作工程、すなわち、分析物を含有することが疑われる媒体にプローブを一時的に接触させ、存在するであろう分析物をプローブに結合させる工程、の前後において測定された一次回折光の強度を比較して、感度Sと称される信号の相対的変化を計算する手段、及び
‐感度Sを特徴付ける情報を提供する手段、を有する。
‐細菌、酵母菌、抗体、糖類、ペプチド、揮発性有機化合物などの生物学的物質、
‐殺虫剤、糖類、デオキシリボ核酸(DNA)、医薬物質などの化学または生化学物質が挙げられるが、これらに限定されない。
‐細胞、または細菌などの微生物等の生物学的物質、
‐シランなどの分子、オリゴヌクレオチド、デオキシリボ核酸(DNA)、プラスミド、タンパク質、抗体、オリゴサッカライド、ポルサッカライドなどの生物分子等の化学または生物学的物質、
‐分子インプリントポリマー(MIP)などの合成物質、
‐プルシアンブルー類似体、鉄系配位重合体(例えば、FeII(ピラジン)、(Pt(CN)4))などの双安定物質、である。
‐S>S1の場合、分析物はプローブA上に存在すると判断され、
‐S<S2の場合、分析物はプローブA上に存在しないと判断され、
‐S2<S<S1の場合、プローブA上に分析物が存在かどうかを決定することができない。
最後のケースでは、必要に応じて操作手順を補正して、違う測定を行うことが求められる。
‐S>S1の場合、分析物はプローブA上に存在すると判断され、
‐S<S2の場合、分析物はプローブB上に存在すると判断され、
‐S2<S<S1の場合、プローブAまたはプローブB上に分析物が存在かどうかを決定することができない。
最後のケースでは、必要に応じて操作手順を補正して、違う測定を行うことが求められる。
‐基板がシリコンの場合には、シラン
‐基板が金の場合には、チオール
‐糖類
‐デンドリマー
‐金属ナノアイランド
‐ナノ粒子
‐MIP
‐双安定物質
実施例1は、図3a及び3bから、感度Sと感作工程前の標準化した一次回折光の強度P1/Pincとのバランスを、結合層26の厚さeCを変えて下記のパラメーターに対して説明する。
実施例2は、図4から、回折システムの比eS/eanalyteの関数としての感度Sを、特異層の厚さeSを変えて下記のパラメーターに対して説明する。
実施例3は、図5aから、回折システムの充足率rの関数としての感度Sを、周期pを変えて下記のパラメーターに対して説明する。
実施例4は、図7a及び7bから、結合層の厚さを変えて、下記のパラメーターに対して実験的に得られた感度Sについて説明する。
‐分析物とプローブAとの間の第1相互作用(特異的相互作用)
‐分析物と基板との間の第2相互作用
実施例5は、図8a及び8bから、結合層の厚さを変えて、下記のパラメーターに対して実験的に得られた感度Sについて説明する。
‐分析物と結合層との間の第1相互作用
‐分析物と基板との間の第2相互作用
‐コヒーレント入射光31で回折システム2を照射する手段、
‐一次回折光31の強度を測定する手段5、
‐回折システム2により回折光31を回折した後の、一次回折光41の強度を測定する手段4、
‐感度Sを計算する手段6、及び
‐得られた情報を表示する手段7、を有する。
‐緑のダイオードは、プローブA上に分析物が存在することを意味し、
‐赤のダイオードは、プローブA上に分析物が存在しないことを意味し、
‐黄色のダイオードは、分析物が存在するか否か不確実であることを意味する。
‐緑のダイオードは、プローブA上に分析物が存在することを意味し、
‐赤のダイオードは、プローブB上に分析物が存在することを意味し、
‐黄色のダイオードは、分析物がプローブAまたはプローブBのいずれかに存在するか否か不確実であることを意味する。
2 回折システム
3 光照射手段
4 強度測定手段
5 強度測定手段
6 感度計算手段
7 情報表示手段
71 表示手段
9 半反射鏡
20 法線
21 回折表面
23 基板
231 表面
24 周期的幾何学パターン
25 特異層
26 結合層
261 上面
262 側面
27 保護層
28 分析物層
31 コヒーレント入射光
32 光源
41 一次回折光
42、51 検出器
43、53 処理手段
A プローブ
β1 角度
λ 波長
P1、P1a (光の)強度
S 感度
S1、S2 閾値
B プローブ
Pinc、Pinca 入力光
p 周期
α 法線入射
r 充足率
l 幅
ec (結合層)厚さ
ep (保護層)厚さ
ns インデックス
es/eanalyte 比
Claims (16)
- プローブに結合される分析物の存在を検索する方法であって、回折システム(2)を構成する周期的幾何学パターン(24)が、プローブAと称されるプローブを有する領域とプローブAを有さない領域とを交互に有して形成され、前記プローブAを有さない領域は基本的にプローブAが感受性を示さない分析物に感受性を示すプローブBを有し、前記回折システム(2)は、感作工程、すなわちプローブを分析物の含有が疑われる媒体に一時的に接触させ、存在した分析物をプローブに結合させる工程、の前に回折性があるように作成され、前記回折システム(2)は、周期的幾何学パターンの周期pが、λが回折システムの照射波長に対応する、λ〜2λの範囲にあり、一次回折光のみが可視光であるように構成され、少なくとも以下の工程:
a)未感作のプローブを有する回折システムにより作成された回折場の一次回折光の強度P1を測定し、
b)プローブA及びプローブBを感作し、
c)回折システムにより作成された回折場の一次回折光の強度P1aを測定し、
d)感度Sと称される信号の相対的変化を、式:S=(P 1 −P 1a )/P 1 にしたがって決定することにより、測定された光の強度P1及びP1aを比較し、
e)感度Sを、2つの閾値S1及びS2と比較し、
i)SがS1より大きい場合、プローブA上に分析物が存在することを示し、
ii)SがS2より小さい場合、プローブB上に分析物が存在することを示し、
iii)SがS1とS2の間にある場合、分析物が存在するかどうか、不確実であることを示すこと
を含み、上記工程は上述の順に行われることを特徴とする検索方法。 - 一次回折光の強度P1及びP1aそれぞれを、感作工程の前後に測定されたそれぞれの入力光Pinc及びPincaの強度により、測定が行われる間に標準化することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 回折システム(2)が、プローブAを有する周期的幾何学パターン領域の幅と周期pの比率を定義する充足率rが0.5以下となるように、設計されていることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- プローブを有する回折システム(2)の周期的幾何学パターン領域が、プローブを有する厚さがesである特異層(25)と呼ばれる分析物が結合する層と、厚さがecである結合層(26)と称されるプローブを固定する層とにより形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 結合層(26)の厚さecが0〜500nmであることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 特異層(25)は、eanalyteを感作工程後にプローブ上に配置された分析物層の厚さとした場合、比es/eanalyteが1より小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項4または5に記載の方法。
- b)及びc)の工程を同時に行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 回折システム(2)が入射光を反射することができる物質により形成されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 回折システム(2)が入射光を透過させることができる物質により形成されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 回折システム(2)が平行化単色光源により照射されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 回折システム(2)がレーザーにより照射されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 回折システム(2)が可視及び赤外スペクトルから選択される波長λの光で照射されることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法を実施するための回折システム(2)であって、基板(23)上に幾何学パターン(24)を有し、前記幾何学パターン(24)は少なくとも1つのプローブを有することを特徴とする回折システム。
- コヒーレント入射光(31)を使用して回折システム(2)を照射する手段を有する、請求項13に記載の回折システム(2)を形成するプローブに結合される分析物の存在を検索する装置であって、上記装置が、
‐上記回折システム(2)による入射光の回折後に、一次回折光(41)の強度を測定する手段(4、5)、
‐単一の回折システムにより、感作工程、すなわち、分析物を含有することが疑われる媒体にプローブを一時的に接触させ、存在するであろう分析物をプローブに結合させる工程、の前後において測定された一次回折光の強度を比較して、感度Sと称される信号の相対的変化を計算する手段(6)、及び
‐感度Sを特徴付ける情報を提供する手段、を有することを特徴とする検索装置。 - 請求項13に記載の回折システム(2)が複数、基材の表面上に並置されていることを特徴とする分析チップ。
- 周期的幾何学パターンが異なり、及び/またはプローブの少なくとも1つが異なる、少なくとも2つの回折システム(2)を有する請求項15に記載の分析チップ。
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