JP5728419B2 - Sensor chip, measuring device, and measuring method - Google Patents

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Description

後述する実施形態は、概ね、センサチップ、測定装置、および測定方法に関する。   Embodiments described below generally relate to a sensor chip, a measurement apparatus, and a measurement method.

検体溶液に含まれる物質の量を測定する測定装置に用いられるセンサチップには、光導波路型のセンサチップがある。この光導波路型のセンサチップを用いた測定方法においては、検出部の表面にある測定対象物質に起因する吸光度変化量に基づいて測定対象物質の量を測定している。
しかしながら、例えば、測定対象物質が生体の体液中に溶存している物質などである場合には、さらに高感度の測定を行うことができるセンサチップの開発が望まれていた。 As a sensor chip used in a measuring device for measuring the amount of a substance contained in a sample solution, there is an optical waveguide type sensor chip. In the measurement method using the optical waveguide sensor chip, the amount of the measurement target substance is measured based on the change in absorbance caused by the measurement target substance on the surface of the detection unit.
However, for example, when the substance to be measured is a substance dissolved in a body fluid of a living body, it has been desired to develop a sensor chip that can perform measurement with higher sensitivity.

特開２００８−９６４５４号公報JP 2008-96454 A 特開平３−７２２６３号公報JP-A-3-72263

本発明が解決しようとする課題は、高感度の測定を行うことができるセンサチップ、測定装置、および測定方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a sensor chip, a measuring apparatus, and a measuring method capable of performing highly sensitive measurement.

実施形態に係るセンサチップは、第１の光導波路部と、前記第１の光導波路部の主面に互いに距離をあけて設けられた一対の光学要素部と、前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側とは反対側の主面に、一方の前記光学要素部から他方の前記光学要素部に向かう方向に並んで設けられた複数の第２の光導波路部と、前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側とは反対側の主面の表面と、前記第２の光導波路部の表面と、に設けられ、発色剤および検体溶液中の測定対象物質と特異的に反応する物質の少なくともいずれかを含む検出部と、を備えている。
そして、実施形態に係るセンサチップは、前記第２の光導波路部は、隣接する前記第２の光導波路部から出射した光が前記第１の光導波路部を介して入射する位置に設けられ、前記第１の光導波路部の材料の屈折率をｎ１、前記第２の光導波路部の材料の屈折率をｎ２、前記検出部の外側に接する物質の屈折率をｎ３とした場合に、下記の式を満足する。 The sensor chip according to the embodiment includes a first optical waveguide portion, a pair of optical element portions provided at a distance from each other on the main surface of the first optical waveguide portion, and the first optical waveguide portion. A plurality of second optical waveguide portions provided side by side in a direction from one optical element portion to the other optical element portion on the main surface opposite to the side on which the optical element portion is provided; Provided on the surface of the main surface opposite to the side on which the optical element portion of the first optical waveguide portion is provided and on the surface of the second optical waveguide portion, in the color former and the sample solution A detection unit including at least one of substances that specifically react with the measurement target substance .
In the sensor chip according to the embodiment, the second optical waveguide unit is provided at a position where light emitted from the adjacent second optical waveguide unit is incident through the first optical waveguide unit, When the refractive index of the material of the first optical waveguide section is n1, the refractive index of the material of the second optical waveguide section is n2, and the refractive index of the substance in contact with the outside of the detection section is n3, the following Satisfies the equation.

Figure 0005728419
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第１の実施形態に係るセンサチップを例示するための模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view for illustrating a sensor chip according to a first embodiment. 第２の光導波路部８を例示するための模式断面図である。4 is a schematic cross-sectional view for illustrating a second optical waveguide portion 8. FIG. 他の実施形態に係る第２の光導波路部１８を例示するための模式断面図である。It is a schematic cross section for illustrating the 2nd optical waveguide part 18 concerning other embodiments. 第２の実施形態に係るセンサチップを例示するための模式断面図である。It is a schematic cross section for illustrating a sensor chip concerning a 2nd embodiment. 粒子９を例示するための模式図である。4 is a schematic diagram for illustrating particles 9. FIG. 第３の実施形態に係る測定装置１００を例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating the measuring apparatus 100 which concerns on 3rd Embodiment. 第４の実施形態に係る測定方法について例示するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating about the measuring method which concerns on 4th Embodiment.

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
[第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態に係るセンサチップを例示するための模式断面図である。
図２は、第２の光導波路部８を例示するための模式断面図である。
図１に示すように、センサチップ１には、第１の光導波路部３、光学要素部４、検出部５、保持部６、保護部７、第２の光導波路部８が設けられている。 Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for illustrating the sensor chip according to the first embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for illustrating the second optical waveguide portion 8.
As shown in FIG. 1, the sensor chip 1 is provided with a first optical waveguide section 3, an optical element section 4, a detection section 5, a holding section 6, a protection section 7, and a second optical waveguide section 8. .

第１の光導波路部３は、高分子樹脂などから形成され、３μｍ〜３００μｍ程度のほぼ均一な厚みの膜状体とすることができる。なお、後述するように、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８とを一体に形成することもできる。この場合、例えば、成形型を用いたり、インプリント法を用いたりすることで、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８とを一体に形成することもできる。   The first optical waveguide section 3 is formed of a polymer resin or the like, and can be a film-like body having a substantially uniform thickness of about 3 μm to 300 μm. As will be described later, the first optical waveguide portion 3 and the second optical waveguide portion 8 can be integrally formed. In this case, for example, the first optical waveguide portion 3 and the second optical waveguide portion 8 can be integrally formed by using a mold or using an imprint method.

光学要素部４は、第１の光導波路部３の主面の両端部付近に一対設けられている。すなわち、光学要素部４は、第１の光導波路部３の主面に互いに距離をあけて一対設けられている。図１に例示をした光学要素部４は、第１の光導波路部３に光を導入、出射させる際に回折格子として機能する。そのため、光学要素部４は、所定のピッチ寸法で格子状に設けられている。例えば、光学要素部４は、ピッチ寸法を１μｍとし、格子状に設けられたものとすることができる。ただし、ピッチ寸法はこれに限定されるわけではなく適宜変更することができる。   A pair of optical element portions 4 are provided in the vicinity of both end portions of the main surface of the first optical waveguide portion 3. That is, a pair of optical element portions 4 are provided on the main surface of the first optical waveguide portion 3 at a distance from each other. The optical element part 4 illustrated in FIG. 1 functions as a diffraction grating when light is introduced into and emitted from the first optical waveguide part 3. Therefore, the optical element part 4 is provided in a grid pattern with a predetermined pitch dimension. For example, the optical element portion 4 may be provided in a lattice shape with a pitch dimension of 1 μm. However, the pitch dimension is not limited to this, and can be changed as appropriate.

光学要素部４は、例えば、第１の光導波路部３に形成された溝とすることができ、溝の内部にセンサチップ１の測定環境における気体（例えば、空気）が存在するものとすることができる。なお、溝状の光学要素部４は、例えば、成形型を用いたり、インプリント法を用いたりすることで、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８とを一体に形成する際に同時に形成することもできる。
なお、溝の内部に酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、ポリイミドなどが充填されたものとすることもできる。なお、回折格子として機能する光学要素部４を例示したが、光を第１の光導波路部３内に導入させることができる光学要素を適宜選択することができる。例えば、光学要素部４は、第１の光導波路部３に光を導入、出射させる際にプリズムとして機能するものであってもよい。 The optical element unit 4 can be, for example, a groove formed in the first optical waveguide unit 3, and gas (for example, air) in the measurement environment of the sensor chip 1 exists in the groove. Can do. In addition, the groove-shaped optical element part 4 forms the 1st optical waveguide part 3 and the 2nd optical waveguide part 8 integrally by using a shaping | molding die or using the imprint method, for example. It can also be formed at the same time.
Note that the inside of the groove is filled with titanium oxide (TiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide, lithium niobate, gallium arsenide (GaAs), indium tin oxide (ITO), polyimide, or the like. You can also In addition, although the optical element part 4 which functions as a diffraction grating was illustrated, the optical element which can introduce light into the 1st optical waveguide part 3 can be selected suitably. For example, the optical element portion 4 may function as a prism when light is introduced into and emitted from the first optical waveguide portion 3.

検出部５は、膜状を呈し、保持部６の内側であって、第１の光導波路部３の表面、および、第２の光導波路部８の表面に設けられている。すなわち、検出部５は、第１の光導波路部３の光学要素部４が設けられた側とは反対側の主面３ａの表面と、第２の光導波路部８の表面と、に設けられている。   The detection unit 5 has a film shape and is provided inside the holding unit 6 and on the surface of the first optical waveguide unit 3 and the surface of the second optical waveguide unit 8. That is, the detection unit 5 is provided on the surface of the main surface 3a opposite to the side on which the optical element unit 4 of the first optical waveguide unit 3 is provided and on the surface of the second optical waveguide unit 8. ing.

検出部５は、例えば、発色剤、発色剤を保持する膜形成体、測定対象となる酵素に対する基質、素反応をさせる際に用いられる試薬類、発色反応促進剤などを有するものとすることができる。
膜形成体は、例えば、多孔質組織を有し、多孔質組織内の空孔に発色剤などを保持するものとすることができる。膜形成体の材料としては、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）やポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などを例示することができる。
検出部５は、例えば、水と水溶性有機溶媒（例えば、アルコールなど）との混合溶媒に、発色剤、造膜用高分子などを均質に混合した前駆溶液を生成し、これを膜状に乾燥させることで形成することができる。 The detection unit 5 includes, for example, a color former, a film-forming body that holds the color former, a substrate for the enzyme to be measured, reagents used for elementary reaction, a color reaction accelerator, and the like. it can.
The film forming body may have, for example, a porous structure and hold a color former or the like in the pores in the porous structure. Examples of the film forming material include carboxymethyl cellulose (CMC) and polyethylene glycol (PEG).
For example, the detection unit 5 generates a precursor solution in which a color developing agent, a film-forming polymer, and the like are homogeneously mixed in a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent (for example, alcohol), and this is formed into a film shape. It can be formed by drying.

反応生成物として過酸化水素などの過酸化物が生成される場合には、発色剤は、例えば、ベンジジン系発色剤とすることができる。ベンジジン系発色剤としては、例えば、４−クロロ−１−ナフトール、３，３’−ジアミノベンジジン、３，３’，５，５’−テトラメチルベンジジン（以下、適宜、ＴＭＢＺと称する）、ＴＭＢＺの塩酸塩（３，３’，５，５’−テトラメチルベンジジン・２ＨＣｌ・２Ｈ２Ｏ）などを例示することができる。この場合、発色剤としては、水への溶解度が低く、生体への有害性が極めて低いＴＭＢＺを用いるようにすることができる。   When a peroxide such as hydrogen peroxide is generated as a reaction product, the color former can be, for example, a benzidine color former. Examples of benzidine-based color formers include 4-chloro-1-naphthol, 3,3′-diaminobenzidine, 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine (hereinafter referred to as TMBZ as appropriate), and TMBZ. Examples thereof include hydrochloride (3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine.2HCl.2H2O) and the like. In this case, as the color former, TMBZ having low solubility in water and extremely low toxicity to a living body can be used.

反応生成物としてＮＡＤＨ（還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）などが生成される場合には、発色剤は、例えば、テトラゾリウム塩などとすることができる。
また、測定対象となる酵素がＡＬＴ（ＧＰＴ）である場合には、基質は、例えば、Ｌ−アラニン、α-ケトグルタル酸などとすることができる。
測定対象となる酵素がＡＬＴ（ＧＰＴ）である場合には、試薬類は、例えば、ピルビン酸オキシダーゼなどとすることができる。
反応生成物として過酸化水素などの過酸化物が生成される場合には、発色反応促進剤は、例えば、ペルオキシダーゼ（ＰＯＤ）などとすることができる。
反応生成物としてＮＡＤＨ（還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）などが生成される場合には、発色反応促進剤は、例えば、ジアホラーゼなどとすることができる。 ただし、例示をした発色剤、膜形成体、基質、試薬類、発色反応促進剤などに限定されるわけではなく適宜変更することができる。 When NADH (reduced nicotinamide adenine dinucleotide) or the like is produced as a reaction product, the color former can be, for example, a tetrazolium salt.
In addition, when the enzyme to be measured is ALT (GPT), the substrate can be, for example, L-alanine, α-ketoglutaric acid, or the like.
When the enzyme to be measured is ALT (GPT), the reagents can be, for example, pyruvate oxidase.
When a peroxide such as hydrogen peroxide is generated as a reaction product, the color development reaction accelerator can be, for example, peroxidase (POD).
When NADH (reduced nicotinamide adenine dinucleotide) or the like is produced as a reaction product, the color development reaction accelerator can be, for example, diaphorase. However, it is not necessarily limited to the illustrated color former, film forming body, substrate, reagents, color reaction accelerator, and the like, and can be appropriately changed.

保持部６は、枠状を呈し、検出部５を囲むようにして設けられている。保持部６の一方の端部は第１の光導波路部３の主面３ａに液密に設けられ、他方の端部は第１の光導波路部３の主面３ａから突出するようにして設けられている。そのため、保持部６の内側の保持空間６ａに検体溶液を保持することができる。
なお、後述する測定方法によっては、保持部６を設けないようにすることができる。 The holding unit 6 has a frame shape and is provided so as to surround the detection unit 5. One end of the holding unit 6 is provided in a liquid-tight manner on the main surface 3 a of the first optical waveguide unit 3, and the other end is provided so as to protrude from the main surface 3 a of the first optical waveguide unit 3. It has been. Therefore, the sample solution can be held in the holding space 6 a inside the holding unit 6.
In addition, depending on the measurement method to be described later, the holding unit 6 can be omitted.

保護部７は、第１の光導波路部３の両端部であって光学要素部４が形成されている領域に対向する部分を覆うようにして設けられている。すなわち、保持部６の外側の第１の光導波路部３の主面３ａを覆うようにして設けられている。
保護部７は、第１の光導波路部３を形成する材料よりも低い屈折率の材料から形成されている。また、保護部７は、保持部６に保持される検体溶液に対する耐性の高い材料から形成されている。保護部７は、例えば、フッ素樹脂などから形成することができる。 The protection part 7 is provided so as to cover both ends of the first optical waveguide part 3 and facing the region where the optical element part 4 is formed. That is, it is provided so as to cover the main surface 3 a of the first optical waveguide portion 3 outside the holding portion 6.
The protective part 7 is made of a material having a lower refractive index than the material forming the first optical waveguide part 3. The protection unit 7 is made of a material having high resistance to the sample solution held in the holding unit 6. The protection part 7 can be formed from a fluororesin or the like, for example.

図２に示すように、第２の光導波路部８は、第１の光導波路部３の主面３ａから突出するようにして設けられている。第２の光導波路部８の側面８ａ１（第１の側面の一例に相当する）と、第１の光導波路部３の主面３ａとがなす角度は９０°である。また、第２の光導波路部８の側面８ａ１と対向する側面８ａ２（第２の側面の一例に相当する）と、第１の光導波路部３の主面３ａとがなす角度は９０°である。そして、第２の光導波路部８の側面８ａ１、８ａ２と、第２の光導波路部８の頂面８ｂとがなす角度は９０°である。すなわち、第２の光導波路部８の断面形状は、正方形または長方形となっている。   As shown in FIG. 2, the second optical waveguide portion 8 is provided so as to protrude from the main surface 3 a of the first optical waveguide portion 3. The angle formed by the side surface 8a1 (corresponding to an example of the first side surface) of the second optical waveguide portion 8 and the main surface 3a of the first optical waveguide portion 3 is 90 °. The angle formed between the side surface 8a2 (corresponding to an example of the second side surface) facing the side surface 8a1 of the second optical waveguide portion 8 and the main surface 3a of the first optical waveguide portion 3 is 90 °. . The angle formed between the side surfaces 8a1 and 8a2 of the second optical waveguide portion 8 and the top surface 8b of the second optical waveguide portion 8 is 90 °. That is, the cross-sectional shape of the second optical waveguide portion 8 is a square or a rectangle.

なお、第２の光導波路部８は、第１の光導波路部３の主面３ａに接合されたものであってもよいし、第１の光導波路部３と一体に形成されたものであってもよい。この場合、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８とを一体に形成すれば、界面がなくなるので界面における反射による損失をなくすことができる。   The second optical waveguide portion 8 may be bonded to the main surface 3a of the first optical waveguide portion 3, or may be formed integrally with the first optical waveguide portion 3. May be. In this case, if the first optical waveguide portion 3 and the second optical waveguide portion 8 are integrally formed, the interface is eliminated, so that loss due to reflection at the interface can be eliminated.

ここで、投光部２１から出射し第１の光導波路部３の他方の主面３ｂに入射した光Ｌの出射角（屈折角）θ１は４５°となっている。また、第１の光導波路部３の主面３ａと主面３ｂとは平行となっている。   Here, the emission angle (refraction angle) θ1 of the light L emitted from the light projecting unit 21 and incident on the other main surface 3b of the first optical waveguide unit 3 is 45 °. Further, the main surface 3a and the main surface 3b of the first optical waveguide portion 3 are parallel to each other.

第１の光導波路部３に入射したことで屈折した光Ｌは、第２の光導波路部８の側面８ａ１（受光部２２側の側面）に入射するようになっている。側面８ａ１に入射した光Ｌは全反射され、第２の光導波路部８の頂面８ｂに入射する。頂面８ｂに入射した光Ｌは全反射され、第２の光導波路部８の側面８ａ２（投光部２１側の側面）に入射する。側面８ａ２に入射した光Ｌは全反射され、第１の光導波路部３の主面３ｂに入射する。第１の光導波路部３の主面３ｂに入射した光Ｌは全反射され、第１の光導波路部３の主面３ａに入射する。その後、第１の光導波路部３の主面３ｂと主面３ａとの間を全反射しながら進み、隣接する第２の光導波路部８の側面８ａ１に入射する。以降、これを繰り返し、センサチップ１から受光部２２に向けて出射する。   The light L refracted by being incident on the first optical waveguide portion 3 is incident on the side surface 8a1 of the second optical waveguide portion 8 (the side surface on the light receiving portion 22 side). The light L incident on the side surface 8a1 is totally reflected and enters the top surface 8b of the second optical waveguide portion 8. The light L incident on the top surface 8b is totally reflected and enters the side surface 8a2 (side surface on the light projecting unit 21 side) of the second optical waveguide unit 8. The light L incident on the side surface 8 a 2 is totally reflected and enters the main surface 3 b of the first optical waveguide portion 3. The light L incident on the main surface 3 b of the first optical waveguide section 3 is totally reflected and enters the main surface 3 a of the first optical waveguide section 3. Thereafter, the light travels between the main surface 3 b and the main surface 3 a of the first optical waveguide portion 3 while being totally reflected, and enters the side surface 8 a 1 of the adjacent second optical waveguide portion 8. Thereafter, this is repeated and emitted from the sensor chip 1 toward the light receiving unit 22.

この場合、全反射する箇所においてはエバネッセント波（evanescent wave）が生じる。エバネッセント波とは、光が界面において全反射する際に、その界面に発生して表面だけを伝わる電磁波をいう。このエバネッセント波が到達する距離は、界面から波長程度（１μｍ以下）の長さである。   In this case, an evanescent wave is generated at a location where the light is totally reflected. An evanescent wave is an electromagnetic wave that is generated at the interface and propagates only through the surface when light is totally reflected at the interface. The distance that the evanescent wave reaches is about a wavelength (1 μm or less) from the interface.

そして、前述した検出部５の発色剤が発色することで生じる吸光度変化量に応じてエバネッセント波が吸収される。受光部２２により受光される光の強度は、検出部５の発色剤が発色することで生じる吸光度変化量に応じて変化した値（エバネッセント波の吸収に応じて変化した値）となるので、その変化率などから測定対象物質の量を測定することができる。   Then, the evanescent wave is absorbed according to the amount of change in absorbance caused by the color development of the detection unit 5 described above. Since the intensity of the light received by the light receiving unit 22 becomes a value that changes according to the amount of change in absorbance that occurs when the color former of the detection unit 5 develops color (a value that changes according to the absorption of the evanescent wave), The amount of the substance to be measured can be measured from the change rate or the like.

本実施の形態に係るセンサチップ１においては、第１の光導波路部３の主面３ａから突出する第２の光導波路部８を設けているので、全反射する箇所を増加させることができる。そのため、高感度の測定を行うことができる。   In the sensor chip 1 according to the present embodiment, since the second optical waveguide portion 8 protruding from the main surface 3a of the first optical waveguide portion 3 is provided, it is possible to increase the number of total reflection points. Therefore, highly sensitive measurement can be performed.

また、第２の光導波路部８の側面８ａ１、８ａ２と、第１の光導波路部３の主面３ａとがなす角度は９０°であり、第２の光導波路部８の側面８ａ１、８ａ２と第２の光導波路部８の頂面８ｂとがなす角度は９０°である。そして、第１の光導波路部３の主面３ａと主面３ｂとは平行である。そのため、全反射における入射角θ２は４５°となり、出射角θ３も４５°となる。
また、第２の光導波路部８は、第１の光導波路部３からの光Ｌが側面８ａ１に入射することができる位置に設けられている。
そのため、センサチップ１に入射した光Ｌをセンサチップ１から効率よく出射させることができる。 The angle formed between the side surfaces 8a1 and 8a2 of the second optical waveguide portion 8 and the main surface 3a of the first optical waveguide portion 3 is 90 °, and the side surfaces 8a1 and 8a2 of the second optical waveguide portion 8 The angle formed by the top surface 8b of the second optical waveguide portion 8 is 90 °. And the main surface 3a and the main surface 3b of the 1st optical waveguide part 3 are parallel. Therefore, the incident angle θ2 in total reflection is 45 °, and the emission angle θ3 is also 45 °.
Further, the second optical waveguide portion 8 is provided at a position where the light L from the first optical waveguide portion 3 can enter the side surface 8a1.
Therefore, the light L incident on the sensor chip 1 can be efficiently emitted from the sensor chip 1.

ここで、入射角θ２が４５°の場合に全反射となるには、第１の光導波路部３の材料の屈折率ｎ１、第２の光導波路部８の材料の屈折率ｎ２、検出部５の外側に接する物質の屈折率ｎ３、第１の光導波路部３の光学要素部４が設けられた側の主面に接する物質の屈折率ｎ４が所定の関係にあればよい。
この場合、検出部５は多孔質組織を有し、厚みも薄いため、検出部５の屈折率ではなく検出部５の外側に接する物質の屈折率ｎ３を考慮すればよい。 Here, in order to achieve total reflection when the incident angle θ2 is 45 °, the refractive index n1 of the material of the first optical waveguide section 3, the refractive index n2 of the material of the second optical waveguide section 8, and the outside of the detection section 5 The refractive index n3 of the substance in contact with the first optical waveguide section 3 and the refractive index n4 of the substance in contact with the main surface on the side where the optical element section 4 of the first optical waveguide section 3 is provided have a predetermined relationship.
In this case, since the detection unit 5 has a porous structure and is thin, it is only necessary to consider the refractive index n3 of the substance in contact with the outside of the detection unit 5, not the refractive index of the detection unit 5.

第１の光導波路部３の光学要素部４が設けられた側の主面に接する物質と第１の光導波路部３との間で全反射となるには以下の（１）式を満足すればよい。
なお、第１の光導波路部３の光学要素部４が設けられた側の主面に接する物質は、センサチップ１の測定環境における気体（例えば、空気）である。そのため、例えば、センサチップ１の測定環境が大気中である場合には、屈折率ｎ４は１．００となる。

Figure 0005728419
また、第１の光導波路部３と、検出部５の外側に接する物質との間で全反射となるには以下の（２）式を満足すればよい。
Figure 0005728419
 また、第２の光導波路部８と、検出部５の外側に接する物質との間で全反射となるには以下の（３）式を満足すればよい。
Figure 0005728419
 なお、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８との界面においては反射が抑制されるようになっている。例えば、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８とは同じ材料から形成されている。この場合、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８とが一体的に形成されることが好ましい。 In order to achieve total reflection between the first optical waveguide unit 3 and the substance in contact with the main surface on the side where the optical element unit 4 of the first optical waveguide unit 3 is provided, the following equation (1) may be satisfied. .
The substance in contact with the main surface on the side where the optical element portion 4 of the first optical waveguide portion 3 is provided is a gas (for example, air) in the measurement environment of the sensor chip 1. Therefore, for example, when the measurement environment of the sensor chip 1 is in the atmosphere, the refractive index n4 is 1.00.
Figure 0005728419
 In order to achieve total reflection between the first optical waveguide section 3 and the substance in contact with the outside of the detection section 5, the following expression (2) may be satisfied.
Figure 0005728419
 Further, in order to achieve total reflection between the second optical waveguide portion 8 and the substance in contact with the outside of the detection portion 5, the following expression (3) may be satisfied.
Figure 0005728419
 Note that reflection is suppressed at the interface between the first optical waveguide portion 3 and the second optical waveguide portion 8. For example, the first optical waveguide portion 3 and the second optical waveguide portion 8 are formed from the same material. In this case, it is preferable that the first optical waveguide portion 3 and the second optical waveguide portion 8 are integrally formed.

なお、第１の光導波路部３の光学要素部４が設けられた側の主面には、例えば、図示しない反射膜などを設けることもできる。
センサチップ１を用いて測定を行う際には、保持空間６ａが検体溶液で満たされているのが一般的である。そのため、一般的には、検出部５の外側に接する物質は検体溶液となる。検体溶液の屈折率は水の屈折率（ｎ＝１．３３）と同等である。そのため、一般的には、検出部５の外側に接する物質の屈折率ｎ３は「１．３３」程度となる。 For example, a reflective film (not shown) can be provided on the main surface of the first optical waveguide portion 3 on the side where the optical element portion 4 is provided.
When performing measurement using the sensor chip 1, the holding space 6a is generally filled with a sample solution. Therefore, in general, the substance in contact with the outside of the detection unit 5 is a sample solution. The refractive index of the sample solution is equivalent to the refractive index of water (n = 1.33). Therefore, generally, the refractive index n3 of the substance in contact with the outside of the detection unit 5 is about “1.33”.

検出部５の外側に接する物質の屈折率ｎ３を「１．３３」とすると、（２）式、（３）式より、第１の光導波路部３の材料の屈折率ｎ１と第２の光導波路部８の材料の屈折率ｎ２は「１．８８１」以上となる必要がある。
そのため、入射角θ２が４５°の場合に全反射となるには、屈折率が「１．８８１」以上の材料を用いて第１の光導波路部３と第２の光導波路部８を形成すればよい。 Assuming that the refractive index n3 of the substance in contact with the outside of the detection unit 5 is “1.33”, the refractive index n1 of the material of the first optical waveguide unit 3 and the second optical waveguide are obtained from the equations (2) and (3). The refractive index n2 of the material of the waveguide portion 8 needs to be “1.881” or more.
Therefore, in order to achieve total reflection when the incident angle θ2 is 45 °, the first optical waveguide portion 3 and the second optical waveguide portion 8 may be formed using a material having a refractive index of “1.881” or more. .

また、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８の材料は、透光性を有するものとする必要もある。
そのため、第１の光導波路部３と第２の光導波路部８の材料は、透光性を有し、屈折率が「１．８８１」以上である必要がある。
しかしながら、透光性を有し、屈折率が「１．８８１」以上の材料とすれば、材料の選定が非常に困難となる。 Moreover, the material of the 1st optical waveguide part 3 and the 2nd optical waveguide part 8 needs to have a translucency.
For this reason, the materials of the first optical waveguide portion 3 and the second optical waveguide portion 8 need to have translucency and a refractive index of “1.881” or more.
However, if the material has translucency and the refractive index is “1.881” or more, the selection of the material becomes very difficult.

そこで、センサチップ１を用いて測定を行う際には、保持空間６ａにある検体溶液を排出し、検出部５の外側に接する物質が測定環境における気体（例えば、空気）となるようにする。
この場合、例えば、空気の屈折率は「１．００」であるので、屈折率が「１．４１４」以上の材料を用いて第１の光導波路部３と第２の光導波路部８を形成すればよいことになる。 Therefore, when measurement is performed using the sensor chip 1, the sample solution in the holding space 6a is discharged so that the substance in contact with the outside of the detection unit 5 becomes gas (for example, air) in the measurement environment.
In this case, for example, since the refractive index of air is “1.00”, the first optical waveguide portion 3 and the second optical waveguide portion 8 are formed using a material having a refractive index of “1.414” or more. You can do it.

透光性を有し、屈折率が「１．４１４」以上の材料とすれば、材料の選定が容易となる。この様な材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂（屈折率は１．５９）、エポキシ樹脂（屈折率は１．５５〜１．６１）などを例示することができる。
なお、センサチップ１を用いた測定方法に関する詳細は後述する。 If the material has translucency and the refractive index is “1.414” or more, the material can be easily selected. Examples of such a material include polycarbonate resin (refractive index is 1.59), epoxy resin (refractive index is 1.55 to 1.61), and the like.
Details regarding the measurement method using the sensor chip 1 will be described later.

図３は、他の実施形態に係る第２の光導波路部１８を例示するための模式断面図である。
前述したように、全反射する箇所が増えるほど、高感度の測定を行うことができる。
そのため、図３に例示をする第２の光導波路部１８は、第１の光導波路部３の主面３ａから突出する寸法を長くしている。この様にすれば、第２の光導波路部１８の側面１８ａ１、１８ａ２において全反射する箇所を増加させることができる。そのため、さらに高感度の測定を行うことができるようになる。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for illustrating the second optical waveguide portion 18 according to another embodiment.
As described above, the more sensitive measurement can be performed as the number of total reflection points increases.
Therefore, the second optical waveguide portion 18 illustrated in FIG. 3 has a longer dimension that protrudes from the main surface 3 a of the first optical waveguide portion 3. In this way, it is possible to increase the number of portions that are totally reflected on the side surfaces 18a1 and 18a2 of the second optical waveguide portion 18. Therefore, it becomes possible to perform measurement with higher sensitivity.

本実施の形態に係るセンサチップ１によれば、第１の光導波路部３の主面３ａから突出する第２の光導波路部８、１８を設けているので、高感度の測定を行うことができる。
また、第２の光導波路部８、１８の形状や配置により、全反射における入射角θ２は４５°となり、出射角θ３も４５°となる。また、第１の光導波路部３からの光Ｌが側面８ａ１に入射することができるようになっている。
そのため、センサチップ１に入射した光Ｌをセンサチップ１から効率よく出射させることができる。
[第２の実施形態]
図４は、第２の実施形態に係るセンサチップを例示するための模式断面図である。
図４に示すように、センサチップ１ａには、第１の光導波路部３、光学要素部４、検出部１５、保持部６、保護部７、第２の光導波路部８が設けられている。
前述したセンサチップ１には発色剤などを有する膜状の検出部５が設けられているが、本実施の形態に係る検出部１５は、第１の光導波路部３の光学要素部４が設けられた側とは反対側の主面３ａの表面と、第２の光導波路部８の表面と、に設けられた第１の物質から構成される。 According to the sensor chip 1 according to the present embodiment, since the second optical waveguide portions 8 and 18 protruding from the main surface 3a of the first optical waveguide portion 3 are provided, it is possible to perform highly sensitive measurement. it can.
Further, depending on the shape and arrangement of the second optical waveguide portions 8 and 18, the incident angle θ2 in total reflection is 45 °, and the emission angle θ3 is also 45 °. Further, the light L from the first optical waveguide portion 3 can enter the side surface 8a1.
Therefore, the light L incident on the sensor chip 1 can be efficiently emitted from the sensor chip 1.
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for illustrating a sensor chip according to the second embodiment.
As shown in FIG. 4, the sensor chip 1a is provided with a first optical waveguide section 3, an optical element section 4, a detection section 15, a holding section 6, a protection section 7, and a second optical waveguide section 8. .
The sensor chip 1 described above is provided with the film-like detection unit 5 having a color former or the like, but the detection unit 15 according to the present embodiment is provided with the optical element unit 4 of the first optical waveguide unit 3. It is comprised from the 1st substance provided in the surface of the main surface 3a on the opposite side to the provided side, and the surface of the 2nd optical waveguide part 8. FIG.

第１の物質は、検体溶液中の測定対象物質と特異的に反応するものである。
第１の物質は、例えば、検体溶液中の測定対象物質が抗原の場合には、抗体（一次抗体）とすることができる。
第１の物質は、第１の光導波路部３の主面３ａの表面、第２の光導波路部８の表面に固定される。第１の物質の固定は、例えば、第１の物質と、第１の光導波路部３の主面３ａの表面および第２の光導波路部８の表面との疎水性相互作用や化学結合により行うことができる。例えば、第１の物質は、シランカップリング剤による疎水化処理を行うことで第１の光導波路部３の主面３ａの表面および第２の光導波路部８の表面に固定することができる。また、第１の光導波路部３の主面３ａの表面および第２の光導波路部８の表面に官能基を形成し、既知のリンカー分子を作用させて化学結合により第１の物質を固定してもよい。 The first substance specifically reacts with the measurement target substance in the sample solution.
The first substance can be an antibody (primary antibody), for example, when the substance to be measured in the sample solution is an antigen.
The first substance is fixed to the surface of the main surface 3 a of the first optical waveguide portion 3 and the surface of the second optical waveguide portion 8. The first substance is fixed by, for example, hydrophobic interaction or chemical bonding between the first substance and the surface of the main surface 3a of the first optical waveguide section 3 and the surface of the second optical waveguide section 8. be able to. For example, the first substance can be fixed to the surface of the main surface 3 a of the first optical waveguide portion 3 and the surface of the second optical waveguide portion 8 by performing a hydrophobic treatment with a silane coupling agent. Further, a functional group is formed on the surface of the main surface 3a of the first optical waveguide portion 3 and the surface of the second optical waveguide portion 8, and a known linker molecule is allowed to act to fix the first substance by chemical bonding. May be.

また、センサチップ１ａを用いて測定を行う場合には、粒子９を用いる。
図５は、粒子９を例示するための模式図である。
図５に示すように、粒子９は、粒状の基部１２と、基部１２の表面に固定された第２の物質を有する。
第２の物質は、例えば、検体溶液中の測定対象物質が抗原の場合、抗体（二次抗体）とすることができる。
第２の物質の固定は、例えば、物理吸着、あるいはカルボキシル基やアミノ基等を介した化学結合により行うことができる。 Moreover, when measuring using the sensor chip 1a, the particle 9 is used.
FIG. 5 is a schematic diagram for illustrating the particles 9.
As shown in FIG. 5, the particle 9 has a granular base 12 and a second substance fixed to the surface of the base 12.
The second substance can be an antibody (secondary antibody), for example, when the substance to be measured in the sample solution is an antigen.
The second substance can be fixed by, for example, physical adsorption or chemical bonding via a carboxyl group or an amino group.

測定対象物質と、第１の物質あるいは第２の物質と、の組み合わせは、抗原と抗体の組み合わせに限られるものではない。
例えば、測定対象物質が糖である場合には、第１の物質及び第２の物質はレクチンとすることができる。測定対象物質がヌクレオチド鎖である場合には、第１の物質及び第２の物質はそれに相補的なヌクレオチド鎖とすることができる。測定対象物質がリガンドである場合には、第１の物質及び第２の物質はそれに対する受容体などとすることができる。 The combination of the substance to be measured and the first substance or the second substance is not limited to the combination of the antigen and the antibody.
For example, when the measurement target substance is sugar, the first substance and the second substance can be lectins. When the substance to be measured is a nucleotide chain, the first substance and the second substance can be complementary nucleotide chains. When the measurement target substance is a ligand, the first substance and the second substance can be receptors for the first substance and the second substance.

第１の光導波路部３の主面３ａの表面および第２の光導波路部８の表面に固定された検出部１５である第１の物質（例えば、一次抗体）と、基部１２の表面に固定された第２の物質（例えば、二次抗体）とは、測定対象物質（例えば、抗原）を介して抗原抗体反応により結合する。これにより、複数の粒子９の一部が検出部１５に結合されることになる。   Fixed to the surface of the base 12 and the first substance (for example, primary antibody) which is the detection unit 15 fixed to the surface of the main surface 3 a of the first optical waveguide unit 3 and the surface of the second optical waveguide unit 8. The second substance (for example, a secondary antibody) is bound by an antigen-antibody reaction via a substance to be measured (for example, an antigen). Thereby, some of the plurality of particles 9 are coupled to the detection unit 15.

基部１２の直径寸法は、０．０５μｍ以上、２００μｍ以下とすることができる。この場合、基部１２の直径寸法を０．２μｍ以上、２０μｍ以下とすれば、光の散乱効率を高めることができる。そのため、高精度の測定を行うことが可能となる。
基部１２は、例えば、高分子材料から形成することができる。
また、基部１２は、磁性体材料を含むものとすることもできる。
例えば、基部１２は、γ-Fe2O3等の各種フェライト類、超常磁性の材料などから形成されたものとすることができる。 The diameter dimension of the base 12 can be 0.05 μm or more and 200 μm or less. In this case, if the diameter of the base 12 is 0.2 μm or more and 20 μm or less, the light scattering efficiency can be increased. For this reason, it is possible to perform highly accurate measurement.
The base 12 can be formed from, for example, a polymer material.
Further, the base 12 may include a magnetic material.
For example, the base 12 can be formed from various ferrites such as γ-Fe 2 O 3, superparamagnetic materials, and the like.

この場合、基部１２は、磁性体材料から形成された粒子の表面を高分子材料で被覆した形態のものや、高分子材料から形成された粒子の表面を磁性体材料で被覆した形態のものとすることもできる。
磁性体材料を含む基部１２とすれば、磁場を印加することで検体溶液の攪拌などを行うことができる。そのため、測定対象物質と第２の物質との結合の機会や、測定対象物質を介した第１の物質と第２の物質との結合の機会を増加させることができる。 In this case, the base 12 has a form in which the surface of particles formed from a magnetic material is coated with a polymer material, or a form in which the surface of particles formed from a polymer material is coated with a magnetic material. You can also
If the base 12 includes a magnetic material, the sample solution can be stirred by applying a magnetic field. Therefore, it is possible to increase the opportunity for binding between the measurement target substance and the second substance, and the opportunity for binding between the first substance and the second substance via the measurement target substance.

本実施の形態に係るセンサチップ１ａにおいても全反射する箇所においてエバネッセント波が生じる。
そして、検出部１５に結合された粒子９により、エバネッセント波の吸収や散乱が生じるので、その変化率などから測定対象物質の量を測定することができる。 Even in the sensor chip 1a according to the present embodiment, an evanescent wave is generated at a location where the total reflection occurs.
And since the particle | grains 9 couple | bonded with the detection part 15 absorb and scatter an evanescent wave, the quantity of a measuring object substance can be measured from the change rate.

また、検出部１５である第１の物質は一次抗体などであるので、前述した（２）式、（３）式においては、検出部１５の屈折率ではなく検出部１５の外側に接する物質の屈折率ｎ３を考慮すればよい。
そして、センサチップ１ａにおいても前述した（１）式〜（３）式を満足することで、入射角θ２が４５°の場合に全反射となる。
なお、図３において例示をしたように、第２の光導波路部８の代わりに、第１の光導波路部３の主面３ａから突出する寸法が長い第２の光導波路部１８を用いることもできる。 本実施の形態に係るセンサチップ１ａにおいても、前述したセンサチップ１と同様の効果を享受することができる。 In addition, since the first substance serving as the detection unit 15 is a primary antibody or the like, in the above-described formulas (2) and (3), not the refractive index of the detection unit 15 but the substance contacting the outside of the detection unit 15 The refractive index n3 may be taken into consideration.
The sensor chip 1a also satisfies the expressions (1) to (3) described above, so that total reflection occurs when the incident angle θ2 is 45 °.
In addition, as illustrated in FIG. 3, the second optical waveguide portion 18 having a long dimension protruding from the main surface 3 a of the first optical waveguide portion 3 may be used instead of the second optical waveguide portion 8. it can. Also in the sensor chip 1a according to the present embodiment, the same effect as that of the sensor chip 1 described above can be obtained.

[第３の実施形態]
次に、第３の実施形態に係る測定装置１００を例示する。
図６は、第３の実施形態に係る測定装置１００を例示するための模式図である。
なお、図６は、一例として、センサチップ１を備えた測定装置１００を例示するものである。
図６に示すように、測定装置１００には、センサチップ１、投光部２１、受光部２２、制御部４０が設けられている。 [Third embodiment]
Next, a measurement apparatus 100 according to the third embodiment is illustrated.
FIG. 6 is a schematic diagram for illustrating the measuring apparatus 100 according to the third embodiment.
FIG. 6 illustrates the measuring apparatus 100 including the sensor chip 1 as an example.
As shown in FIG. 6, the measuring device 100 includes a sensor chip 1, a light projecting unit 21, a light receiving unit 22, and a control unit 40.

測定装置１００は、センサチップ１を着脱できるようになっている。
この場合、センサチップ１は、使い捨てとすることができ、測定毎に交換されるものとすることができる。
投光部２１は、センサチップ１に設けられた一方の光学要素部４に光を入射させる。
投光部２１は、例えば、レーザダイオードなどとすることができる。 The measuring device 100 can attach and detach the sensor chip 1.
In this case, the sensor chip 1 can be disposable and can be replaced for each measurement.
The light projecting unit 21 causes light to enter one optical element unit 4 provided in the sensor chip 1.
The light projecting unit 21 can be, for example, a laser diode.

受光部２２は、センサチップ１に設けられた他方の光学要素部４からの光を受光して、光の強度に応じた電気信号に変換する。
受光部２２は、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。 The light receiving unit 22 receives light from the other optical element unit 4 provided in the sensor chip 1 and converts it into an electric signal corresponding to the intensity of the light.
The light receiving unit 22 can be, for example, a photodiode.

制御部４０は、投光部２１、受光部２２の動作を制御する。また、制御部４０は、受光部２２から送られてきた電気信号に基づいて、測定対象物質の量を演算する。
なお、制御部４０は、測定装置１００と別に設けられていてもよい。この場合、制御部４０が設けられていない複数の測定装置１００に対して１つの制御部４０を設けるようにすることもできる。 The control unit 40 controls the operations of the light projecting unit 21 and the light receiving unit 22. In addition, the control unit 40 calculates the amount of the measurement target substance based on the electrical signal sent from the light receiving unit 22.
Note that the control unit 40 may be provided separately from the measurement apparatus 100. In this case, one control unit 40 may be provided for a plurality of measurement apparatuses 100 that are not provided with the control unit 40.

制御部４０は、受光部２２からの出力に基づいて、吸光度を演算する。
例えば、制御部４０は、実験などを行うことで予め求められた受光部２２からの出力と吸光度との関係と、受光部２２からの出力とから吸光度を演算する。
そして、制御部４０において吸光度変化量を演算する場合には、まず、検出部５、１５に検体溶液を接触させる前の吸光度を演算する。次に、検出部５、１５に検体溶液を接触させ、所定の時間経過後に接触させた検体溶液を排出し、排出した後における吸光度を演算する。次に、検体溶液を接触させる前の吸光度と、検体溶液を排出した後の吸光度との差から吸光度変化量を演算する。
そして、制御部４０は、実験などを行うことで予め求められた測定対象物質の量と吸光度変化量との関係と、演算された吸光度変化量とから測定対象物質の量を演算する。 The control unit 40 calculates the absorbance based on the output from the light receiving unit 22.
For example, the control unit 40 calculates the absorbance from the relationship between the output from the light receiving unit 22 and the absorbance obtained in advance through experiments and the output from the light receiving unit 22.
When calculating the amount of change in absorbance in the control unit 40, first, the absorbance before contacting the sample solution with the detection units 5 and 15 is calculated. Next, the sample solution is brought into contact with the detection units 5 and 15, the contacted sample solution is discharged after a predetermined time has elapsed, and the absorbance after the discharge is calculated. Next, the amount of change in absorbance is calculated from the difference between the absorbance before contacting the sample solution and the absorbance after discharging the sample solution.
Then, the control unit 40 calculates the amount of the measurement target substance from the relationship between the amount of the measurement target substance and the absorbance change amount obtained in advance by performing an experiment or the like and the calculated absorbance change amount.

なお、センサチップ１ａの場合であっても、制御部４０は、受光部２２から送られてきた電気信号に基づいて、測定対象物質の量を演算することができる。
ただし、センサチップ１ａの場合には、検出部１５に結合された粒子９によりエバネッセント波の吸収や散乱が生じるので、測定対象物質の量と吸光度変化量との関係はセンサチップ１の場合とは異なるものとなる。
そのため、センサチップ１ａの場合における測定対象物質の量と吸光度変化量との関係を予め実験などで求めるようにする。 Even in the case of the sensor chip 1a, the control unit 40 can calculate the amount of the substance to be measured based on the electrical signal sent from the light receiving unit 22.
However, in the case of the sensor chip 1a, absorption and scattering of evanescent waves are generated by the particles 9 coupled to the detection unit 15. Therefore, the relationship between the amount of the measurement target substance and the amount of change in absorbance is the same as that of the sensor chip 1. It will be different.
Therefore, the relationship between the amount of the substance to be measured and the amount of change in absorbance in the case of the sensor chip 1a is obtained in advance through experiments or the like.

[第４の実施形態]
次に、第４の実施形態に係る測定方法について例示する。
第４の実施形態に係る測定方法は、前述した測定装置１００を用いて行うことができる。
図７は、第４の実施形態に係る測定方法について例示するためのフローチャートである。
まず、検出部５、１５に検体溶液を接触させる前の吸光度を求める（ステップＳ１）。
前述したように、検出部５、１５に検体溶液を接触させる前の吸光度は受光部２２からの出力に基づいて演算することができる。 [Fourth Embodiment]
Next, a measurement method according to the fourth embodiment will be exemplified.
The measurement method according to the fourth embodiment can be performed using the measurement apparatus 100 described above.
FIG. 7 is a flowchart for illustrating the measurement method according to the fourth embodiment.
First, the absorbance before the specimen solution is brought into contact with the detection units 5 and 15 is determined (step S1).
As described above, the absorbance before the specimen solution is brought into contact with the detection units 5 and 15 can be calculated based on the output from the light receiving unit 22.

次に、検出部５、１５に検体溶液を接触させる（ステップＳ２）。
保持部６が設けられているものの場合には、保持部６の内側に検体溶液を供給する。
センサチップ１ａの場合には、検体溶液とともに、あるいは、検体溶液とは別に複数の粒子９も供給する。 Next, the specimen solution is brought into contact with the detection units 5 and 15 (step S2).
In the case where the holding unit 6 is provided, the sample solution is supplied to the inside of the holding unit 6.
In the case of the sensor chip 1a, a plurality of particles 9 are also supplied together with the sample solution or separately from the sample solution.

この場合、検体溶液中に第１の光導波路部３、第２の光導波路部８、１８を浸漬させてもよい。
検体溶液中に第１の光導波路部３、第２の光導波路部８、１８を浸漬させる場合には、保持部６が設けられていないセンサチップ１、１ａを用いることができる。
また、センサチップ１ａを用いる場合には、複数の粒子９を含む検体溶液中に第１の光導波路部３、第２の光導波路部８、１８を浸漬させればよい。 In this case, the first optical waveguide section 3 and the second optical waveguide sections 8 and 18 may be immersed in the sample solution.
When the first optical waveguide section 3 and the second optical waveguide sections 8 and 18 are immersed in the sample solution, the sensor chips 1 and 1a not provided with the holding section 6 can be used.
When the sensor chip 1a is used, the first optical waveguide section 3 and the second optical waveguide sections 8 and 18 may be immersed in a sample solution containing a plurality of particles 9.

次に、所定の時間経過後に接触させた検体溶液を排出する（ステップＳ３）。
検体溶液を排出すれば、検出部５、１５の外側に接する物質が測定環境における気体（例えば、空気）となる。
そのため、前述した全反射が行われやすくなるので、高感度の測定を行うことができる。 Next, the specimen solution brought into contact after a lapse of a predetermined time is discharged (step S3).
If the sample solution is discharged, the substance in contact with the outside of the detection units 5 and 15 becomes gas (for example, air) in the measurement environment.
Therefore, the above-described total reflection is easily performed, so that highly sensitive measurement can be performed.

この場合、検体溶液を完全に排出するために乾燥させることもできるが、検体溶液が部分的に残留している程度に排出すればよい。ただし、乾燥させればさらに高感度の測定を行うことができる。   In this case, the sample solution can be dried to completely discharge the sample solution, but may be discharged to the extent that the sample solution remains partially. However, if it is dried, measurement with higher sensitivity can be performed.

次に、検体溶液を排出した後における吸光度を求める（ステップＳ４）。
前述したように、検体溶液を排出した後における吸光度は受光部２２からの出力に基づいて演算することができる。 Next, the absorbance after discharging the sample solution is determined (step S4).
As described above, the absorbance after discharging the sample solution can be calculated based on the output from the light receiving unit 22.

次に、検体溶液を接触させる前の吸光度と、検体溶液を排出した後の吸光度との差から吸光度変化量を求める（ステップＳ５）。
次に、求められた吸光度変化量に基づいて、測定対象物質の量を求める（ステップＳ６）。
例えば、予め求められた測定対象物質の量と吸光度変化量との関係と、求められた吸光度変化量とから測定対象物質の量を求める。
以上のようにして、検体溶液中における測定対象物質の量を測定することができる。 Next, the amount of change in absorbance is obtained from the difference between the absorbance before contacting the sample solution and the absorbance after discharging the sample solution (step S5).
Next, based on the obtained amount of change in absorbance, the amount of the substance to be measured is obtained (step S6).
For example, the amount of the measurement target substance is obtained from the relationship between the amount of the measurement target substance and the absorbance change amount obtained in advance and the obtained absorbance change amount.
As described above, the amount of the substance to be measured in the sample solution can be measured.

以上に例示をした実施形態によれば、高感度の測定を行うことができるセンサチップ、測定装置、および測定方法を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 According to the embodiments exemplified above, it is possible to realize a sensor chip, a measuring apparatus, and a measuring method capable of performing highly sensitive measurement.
As mentioned above, although several embodiment of this invention was illustrated, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

１ センサチップ、１ａ センサチップ、３ 第１の光導波路部、３ａ 主面、３ｂ 主面、４ 光学要素部、５ 検出部、６ 保持部、７ 保護部、８ 第２の光導波路部、８ａ１ 側面、８ａ２ 側面、８ｂ 頂面、９ 粒子、１５ 検出部、１８ 第２の光導波路部、１８ａ１ 側面、１８ａ２ 側面、２１ 投光部、２２ 受光部、４０ 制御部、１００ 測定装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor chip, 1a Sensor chip, 3 1st optical waveguide part, 3a main surface, 3b main surface, 4 Optical element part, 5 Detection part, 6 Holding part, 7 Protection part, 8 2nd optical waveguide part, 8a1 Side surface, 8a2 side surface, 8b top surface, 9 particles, 15 detection unit, 18 second optical waveguide unit, 18a1 side surface, 18a2 side surface, 21 light projecting unit, 22 light receiving unit, 40 control unit, 100 measuring device

Claims (5)

第１の光導波路部と、
前記第１の光導波路部の主面に互いに距離をあけて設けられた一対の光学要素部と、
前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側とは反対側の主面に、一方の前記光学要素部から他方の前記光学要素部に向かう方向に並んで設けられた複数の第２の光導波路部と、
前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側とは反対側の主面の表面と、前記第２の光導波路部の表面と、に設けられ、発色剤および検体溶液中の測定対象物質と特異的に反応する物質の少なくともいずれかを含む検出部と、
を備え、
前記第２の光導波路部は、隣接する前記第２の光導波路部から出射した光が前記第１の光導波路部を介して入射する位置に設けられ、
前記第１の光導波路部の材料の屈折率をｎ１、前記第２の光導波路部の材料の屈折率をｎ２、前記検出部の外側に接する物質の屈折率をｎ３とした場合に、下記の式を満足するセンサチップ。
Figure 0005728419
Figure 0005728419
 A first optical waveguide portion;
A pair of optical element parts provided at a distance from each other on the main surface of the first optical waveguide part;
A plurality of first optical waveguide portions provided on the main surface opposite to the side on which the optical element portion is provided , arranged side by side in a direction from one optical element portion to the other optical element portion . A second optical waveguide portion;
Provided on the surface of the main surface opposite to the side on which the optical element portion of the first optical waveguide portion is provided and on the surface of the second optical waveguide portion, in the color former and the sample solution A detection unit including at least one of substances that specifically react with the measurement target substance ;
With
The second optical waveguide portion is provided at a position where light emitted from the adjacent second optical waveguide portion enters through the first optical waveguide portion,
When the refractive index of the material of the first optical waveguide section is n1, the refractive index of the material of the second optical waveguide section is n2, and the refractive index of the substance in contact with the outside of the detection section is n3, the following Sensor chip that satisfies the equation.
Figure 0005728419
Figure 0005728419
 前記第２の光導波路部の第１の側面と、前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側とは反対側の主面と、がなす角度は９０°であり、
前記第２の光導波路部の前記第１の側面と対向する第２の側面と、前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側とは反対側の主面と、がなす角度は９０°である請求項１記載のセンサチップ。 The angle formed by the first side surface of the second optical waveguide portion and the main surface opposite to the side on which the optical element portion of the first optical waveguide portion is provided is 90 °,
The second side surface facing the first side surface of the second optical waveguide portion and a main surface opposite to the side on which the optical element portion of the first optical waveguide portion is provided are formed. The sensor chip according to claim 1, wherein the angle is 90 °. 前記第１の光導波路部の前記光学要素部が設けられた側の主面に入射した光の出射角は、４５°である請求項１または２に記載のセンサチップ。   3. The sensor chip according to claim 1, wherein an emission angle of light incident on a main surface of the first optical waveguide portion on a side where the optical element portion is provided is 45 °. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のセンサチップと、
前記センサチップに光を入射させる投光部と、
前記センサチップからの光を受光して光の強度に応じた電気信号に変換する受光部と、
を備えた測定装置。 The sensor chip according to any one of claims 1 to 3,
A light projecting unit for making light incident on the sensor chip;
A light receiving unit that receives light from the sensor chip and converts it into an electrical signal corresponding to the intensity of the light; and
Measuring device. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のセンサチップを用いた測定方法であって、
検出部に検体溶液を接触させる前の吸光度を求める工程と、
前記検出部に前記検体溶液を接触させる工程と、
所定の時間経過後に接触させた前記検体溶液を排出する工程と、
前記検体溶液を排出した後における吸光度を求める工程と、
前記検体溶液を接触させる前の吸光度と、前記検体溶液を排出した後の吸光度との差から吸光度変化量を求める工程と、
求められた前記吸光度変化量に基づいて、測定対象物質の量を求める工程と、
を備えた測定方法。 A measurement method using the sensor chip according to any one of claims 1 to 3,
Obtaining the absorbance before contacting the sample solution with the detection unit;
Contacting the sample solution with the detection unit;
Discharging the sample solution contacted after a predetermined time; and
Determining the absorbance after discharging the sample solution;
Obtaining an absorbance change amount from a difference between the absorbance before contacting the sample solution and the absorbance after discharging the sample solution;
A step of determining the amount of the substance to be measured based on the obtained amount of change in absorbance;
Measuring method.
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