JP5810267B2 - プラズモンセンサとその使用方法及び製造方法 - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施の形態1におけるプラズモンセンサ1の断面図である。プラズモンセンサ1は、第1金属層(以下、金属層)2と、第2金属層(以下、金属層)3と、複数のアナライト捕捉体(以下、補捉体)7とを有する。
・金属層2:厚さ45nmの金の層
・金属層3:厚さ300nmの金の層
・中空領域4:厚さ1μmの空気の層
・光の入射角:金属層2の上面2Aに対して垂直方向
なお、シミュレーション解析には、すべてCST製のMW−studioを解析ツールとして利用する。また、便宜上、物理吸着されたリガンドについてはモデル化しない。
式1において、λは、中空領域4に媒質61が配置される前において、金属層2の上面2Aの上方から供給される電磁波91の中空領域4での波長である。
プラズモンセンサ1の共鳴波長の変化は使用者の目により検知することができる。すなわちプラズモンセンサ1からの反射光の色により共鳴波長の変化を検知することができる。試料62がアナライト8を含有するか否かを判定するためには、以下の条件を満たす必要がある。すなわち、アナライト8を含有しない試料62である媒質61のみが中空領域4に配置された場合にはプラズモンセンサ1からの反射光の色は変化しない。そしてアナライト8を含有する試料62が中空領域4に配置された場合のみに反射光の色が変化する。そのため、アナライト8を含有しない試料62つまり媒質61が中空領域4に配置されるか否かでプラズモンセンサ1からの反射光の色が変化することを防止する必要がある。
式3において、Nは自然数であり、Cは金属層2、3間における実効的な光速であり、θは中空領域4において、金属層2の下面2B、金属層3の上面3Aに垂直な法線に対する電磁波の入射角度である。なお、式3は金属層2、3の複素屈折率を考慮していないので、誤差を含む。金属層2、3間に中空領域4以外の媒質(例えば、上記の柱や壁等)が存在する場合には、式3のCの値は、これらの媒質を考慮した値となる。
図7は本発明の実施の形態2におけるプラズモンセンサ71の断面図である。プラズモンセンサ71が実施の形態1におけるプラズモンセンサ1と異なる点は、複数の捕捉体7が添加剤200と共に金属層2の下面2Bと金属層3の上面3Aの少なくとも一方に物理吸着されている点である。捕捉体7の周囲に添加剤200が配置されることにより、捕捉体7が乾燥等の影響により変性することを防止できる。また、図2に示す試料62が中空領域4に挿入された時に、添加剤200が捕捉体7に作用する。そのため捕捉体7の脱着が促進され、中空領域4内でのアナライト8と捕捉体7とが効率的に特異的結合することが可能となる。
図8は本発明の実施の形態3におけるプラズモンセンサ81の断面図である。プラズモンセンサ81が実施の形態1におけるプラズモンセンサ1と異なる点は、捕捉体7が粉体201の表面に化学吸着されている点である。粉体201は、無機物である金属材料や磁性体材料、誘電体材料、ゴム等で構成されていてもよいし、有機物であるデンドリマーなどで構成されてもよい。化学吸着の方法としては、例えば、自己組織化単分子膜を介して粉体201に捕捉体7を固定する方法が考えられる。
図9は本発明の実施の形態4におけるプラズモンセンサ90の断面図である。プラズモンセンサ90が実施の形態1におけるプラズモンセンサ1と異なる点は、中空領域4内における捕捉体7の配置密度に偏りがある点である。具体的には、プラズモンセンサ90の試料を挿入することが可能な試料挿入部96、97の内、試料挿入部97側に近づく程、捕捉体7の配置密度が高くなっている。
図10は本発明の実施の形態5におけるプラズモンセンサ205の断面図である。プラズモンセンサ205が実施の形態1におけるプラズモンセンサ1と異なる点は、保持部5の上面5Aに保持部202が固定され、保持部6の下面6Bに保持部203が固定されている点である。さらに、保持部202の金属層2に対向しない領域には捕捉体7が配置されておらず、保持部203の金属層3に対向しない領域にも捕捉体7が配置されていない。その結果、試料挿入部98には捕捉体7が配置されていない。
2 第1金属層(金属層)
2A,3A 上面
2B,3B 下面
3 第2金属層(金属層)
4 中空領域
5,6 保持部
5A,6A 上面
5B,6B 下面
7 アナライト捕捉体(捕捉体)
8 アナライト
9 検体
61 媒質
62 試料
91,93,591,593 電磁波
92 電磁波源
94 検知部
95 領域
95A,95B 領域
96,97,98 試料挿入部
200 添加剤
201 粉体
202,203 保持部
206,207 領域
501,502,505,506 解析モデル
501N 法線方向
508 結果物
Claims (9)
- 電磁波が供給されるように構成された上面と、下面とを有する第1金属層と、
前記第1金属層の前記下面に対向する上面を有する第2金属層と、
前記第1金属層の下方と前記第2金属層の上方の少なくとも一方に、物理吸着された複数のアナライト捕捉体と、
を備え、
前記第1金属層と前記第2金属層との間には媒質を含有する試料で充填されるように構成された中空領域が設けられ、
前記複数のアナライト捕捉体が、前記試料が前記中空領域に充填されることにより前記第1金属層または前記第2金属層から脱着して前記試料中を浮遊するように、前記アナライト捕捉体は物理吸着されている
プラズモンセンサ。 - 前記第1金属層と前記第2金属層との間には複数の粉体が配置され、
前記粉体の表面に前記アナライト捕捉体が化学吸着されている、
請求項1に記載のプラズモンセンサ。 - 前記粉体は金属で構成されている、
請求項2に記載のプラズモンセンサ。 - 前記粉体はデンドリマーで構成されている、
請求項2に記載のプラズモンセンンサ。 - 前記複数のアナライト捕捉体と共に物理吸着されている添加剤をさらに備える、
請求項1に記載のプラズモンセンサ。 - 前記アナライト捕捉体の配置密度に偏りがある、
請求項1に記載のプラズモンセンサ。 - アナライトを含む試料を前記中空領域に挿入するための試料挿入部をさらに備え、
前記試料挿入部には、前記アナライト捕捉体が配置されていない、
請求項1に記載のプラズモンセンサ。 - 上面と、下面と有する第1金属層と、
前記第1金属層の下面に対向する上面を有する第2金属層と、を有し、
前記第1金属層と前記第2金属層との間に中空領域が設けられ、
前記第1金属層の下方側と前記第2金属層の上方側の少なくとも一方側に、複数のアナライト捕捉体が物理吸着されたプラズモンセンサの使用方法であって、
前記中空領域に毛細管現象を利用して試料を挿入し、前記複数のアナライト捕捉体を前記第1金属層または前記第2金属層から脱着させるステップと、
前記第1金属層の前記上面側へ電磁波を供給するステップと、
前記第1金属層の前記上面から反射又は輻射される電磁波の振幅変化と共鳴波長変化の少なくとも一方を検知するステップと、
を備えるプラズモンセンサの使用方法。 - 電磁波が供給されるように構成された上面と、下面とを有する第1金属層と、
前記第1金属層の前記下面に対向する上面を有する第2金属層と、を備え、
前記第1金属層と前記第2金属層との間に中空領域が設けられている、プラズモンセンサ構造体を準備するステップと、
毛細管現象を利用してアナライト捕捉体を含む媒質を前記中空領域に挿入するステップと、
前記アナライト捕捉体を前記中空領域に挿入した後、前記媒質を乾燥させることで前記第1金属層の下方と、前記第2金属層の上方のうちの少なくとも一方にアナライト捕捉体を中空領域への試料の挿入により前記複数のアナライト捕捉体が前記第1金属層または前記第2金属層から脱着するように配置するステップと、
を備えるプラズモンセンサの製造方法。
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