JP5487127B2 - 測定装置およびセンサチップ - Google Patents
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Description
また本発明は、そのような測定装置において用いられるセンサチップに関するものである。
試料液を保持する反応槽および、この反応槽のセンサ部となる底面を構成する導光性基板を有するセンサと、
前記導光性基板を通して前記底面に全反射角以上の入射角で測定光を入射させる光照射手段と、
前記測定光が前記底面に照射されたとき、該底面から滲み出したエバネッセント光と試料液中の物質との相互作用により生じた蛍光等の光を検出する光検出器とからなる測定装置が知られている。
また本発明は、そのような測定装置を実現するセンサチップを提供することを目的とする。
試料液を保持する反応槽および、この反応槽のセンサ部となる底面を構成する導光性基板を有するセンサと、
前記導光性基板を通して前記底面に全反射角以上の入射角で、励起光などの測定光を入射させる光照射手段と、
測定光が前記底面に照射されたとき、該底面から滲み出したエバネッセント光と試料液中の物質との相互作用により生じた光を検出する光検出器とからなる測定装置において、
センサに、前記相互作用により生じた光の少なくとも一部を光検出器側に通過させる開口を有し、その開口の周囲部分が光検出器側と導光性基板側とを隔絶して、そこに入射した光を拡散させる光拡散部材が取り付けられていることを特徴とするものである。なお上記の「隔絶」とは、光拡散部材の開口周囲部分が存在することにより、該部分によって光検出器側と導光性基板側とが仕切られていることを意味するものである。
一方、本発明によるセンサチップは、
試料液を保持する反応槽および、この反応槽のセンサ部となる底面を構成する導光性基板を有するセンサチップであって、
前記導光性基板を通して前記底面に全反射角以上の入射角で測定光を入射させる光照射手段と、
前記測定光が前記底面に照射されたとき、該底面から滲み出したエバネッセント光と試料液中の物質との相互作用により生じた光を検出する光検出器とを有する測定装置において用いられるセンサチップにおいて、
前記相互作用により生じた光の少なくとも一部を光検出器側に通過させる開口を有し、その開口の周囲部分が光検出器側と前記導光性基板側とを隔絶して、そこに入射した光を拡散させる光拡散部材が取り付けられていることを特徴とするものである。なお上記の「隔絶」とは、光拡散部材の開口周囲部分が存在することにより、該部分によって光検出器側と導光性基板側とが仕切られていることを意味するものである。
一方、本発明によるセンサチップは、前述の相互作用により生じた光の少なくとも一部を光検出器側に通過させる開口を有し、その開口の周囲部分が光検出器側と前記導光性基板側とを隔絶する状態とされた光拡散部材が取り付けられたものであるので、上述した本発明による測定装置を実現できるものとなる。
なお本実施形態では、抗原抗体反応においてサンドイッチ法によるアッセイを行う場合を例とし、そこで上記物質13が、被検出物質である抗原Aと特異的に結合する抗体であるとして説明する。その場合、抗体13は反応槽11の底面となる基板12の一面12bに直接固定されてもよいが、後述するように表面プラズモンによる電場増強により蛍光を増強する場合は、上記一面12bの上に金属膜Mが形成され、その上に抗体13が固定される。
一つの理由は、図7に示すように表面プラズモンによる電場増強作用を得るために金属膜Mを形成する場合は、それを形成するプロセスを利用して、同時に反応槽側壁部分に光反射部材を形成することが可能であるという点である。
また別の理由は、実際上適用できる光反射部材は殆どが光吸収作用も有するものであるが、金属膜は迷光吸収による発熱を防止する上でより効果的であるという点である。以下、その点について詳しく説明する。先に説明した特許文献2等に示された光吸収部材はカーボンなどから形成されるものであるが、金属膜の熱拡散率はカーボンのそれに比べて1〜2桁以上大きい。この熱拡散率は部材の熱伝導率、密度、比熱容量から算出することができ、カーボンには物性の異なる種々の材料があるが、それらの熱拡散率はおおよそ1×10―7 〜5×10―6m2/s程度である。それに対して金や銀ではそれぞれ、1.3×10―4 m2/s、1.8×10―4m2/sである。以上の値を用いて、0.1s間に熱拡散できる距離を計算すると、カーボンでは0.1〜0.7mm程度であるのに対し、金、銀ではそれぞれ3.6mm、4.2mmである。つまり、同じ吸収熱量であっても、金、銀などの金属の方がカーボンよりも速く熱拡散することができ、そのために、局所的な温度上昇を低減することができる。
また、元より金属膜は、一般に用いられる励起光L0の波長範囲の光を良好に反射させるので、特許文献1、2に示されるような遮光部と比べて吸収エネルギーそのものをより低減可能であり、よって、この金属膜の迷光吸収による温度上昇はより効果的に防止される。
以上説明したように、金属膜は迷光吸収による発熱をより低く抑えることができるという点は、表面プラズモンを励起させるために形成される金属膜M(図1、7等参照)に関しても同様に言えることである。
光拡散透過率(%)=拡散光線透過率/全光線透過率×100
ただし、両者とも高い必要はなく、少なくともどちらか一方が高ければ良好なノイズ抑制効果が得られる。例えば、光拡散透過率がほぼゼロで、光拡散反射率が高い場合や、反対に光拡散反射率がほぼゼロで、光拡散透過率が高い場合であっても本発明の目的が達成できる。光拡散反射率および光拡散透過率の値はそれぞれ70%以上が好ましく、90%以上が特に好ましい。
11 反応槽
12 基板
13 抗体
14 センサ部
15 上蓋
16、66 光拡散部材
16a 光拡散部材の開口
20 標識抗体
22 標識
23 抗体
30 光源
31 光検出器
32 フィルタ
100、140、150、160 測定装置
A 抗原
L0 励起光
Lf 蛍光
S 試料液
Claims (7)
- 試料液を保持する反応槽および、この反応槽のセンサ部となる底面を構成する導光性基板を有するセンサと、
前記導光性基板を通して前記底面に全反射角以上の入射角で測定光を入射させる光照射手段と、
前記測定光が前記底面に照射されたとき、該底面から滲み出したエバネッセント光と試料液中の物質との相互作用により生じた光を検出する光検出器とからなる測定装置において、
前記センサに、前記相互作用により生じた光の少なくとも一部を光検出器側に通過させる開口を有し、その開口の周囲部分が光検出器側と前記導光性基板側とを隔絶して、そこに入射した光を拡散させる光拡散部材が取り付けられていることを特徴とする測定装置。 - 前記センサに、前記反応槽を閉じる蓋体が設けられ、この蓋体の前記光検出器側を向く表面に前記光拡散部材が取り付けられていることを特徴とする請求項1記載の測定装置。
- 前記測定光が前記導光性基板において複数回全反射を繰り返す構成となっていることを特徴とする請求項1または2記載の測定装置。
- 前記反応槽の底面に、表面プラズモンを励起させる金属膜が形成されていることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載の測定装置。
- 前記反応槽の側壁部分に、光拡散部材あるいは光反射部材が形成されていることを特徴とする請求項1から4いずれか1項記載の測定装置。
- 前記側壁部分に、金属膜からなる光反射部材が形成されていることを特徴とする請求項5載の測定装置。
- 試料液を保持する反応槽および、この反応槽のセンサ部となる底面を構成する導光性基板を有するセンサチップであって、
前記導光性基板を通して前記底面に全反射角以上の入射角で測定光を入射させる光照射手段と、
前記測定光が前記底面に照射されたとき、該底面から滲み出したエバネッセント光と試料液中の物質との相互作用により生じた光を検出する光検出器とを有する測定装置において用いられるセンサチップにおいて、
前記相互作用により生じた光の少なくとも一部を光検出器側に通過させる開口を有し、その開口の周囲部分が光検出器側と前記導光性基板側とを隔絶して、そこに入射した光を拡散させる光拡散部材が取り付けられていることを特徴とするセンサチップ。
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