JP6362051B2 - 結合親和性の検出に用いる装置 - Google Patents
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Description
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- 結合親和性の検出に用いる装置であって、基板(3)上に配置された平面導波路(2)を備え、さらに、所定波長のコヒーレント光(1)を前記平面導波路(2)内に結合させるための、所定の長さを有する光カプラー(41)を備えることで、前記平面導波路(2)の外表面(21)に沿って伝播するコヒーレント光のエバネッセント場(11)を伴って、コヒーレント光の平行光線が前記平面導波路(2)を通って伝播するように構成され、前記平面導波路(2)の外表面(21)は、その上に対象試料(6)を結合可能な結合サイト(5)を備え、前記結合サイト(5)に結合された対象試料(6)によって前記エバネッセント場(11)の光を回折させるように構成され、前記結合サイト(5)は、隣接する直線間で一定距離(d)を置いて相互に平行する複数の所定の直線(7)に沿ってのみ配置され、当該複数の所定の直線(7)の所定の直線は、前記エバネッセント場(11)の伝播方向に対して角度(β)で配置されることで、前記結合サイト(5)に結合された前記対象試料(6)により回折したコヒーレント光(12)が、前記所定の直線に対して回折角(α)で、前記平面導波路(2)を通って伝播するコヒーレント光の前記平行光線の外側で前記平面導波路(2)の一部に配置された別の光カプラー(8)に衝突するように構成され、当該別の光カプラー(8)は、所定の検出域(9)において前記所定波長の整数倍の光路差で干渉するように、前記平面導波路(2)の外部に前記回折したコヒーレント光(12)を結合させ、
前記隣接する直線(7)間の一定距離(d)が、ブラッグ条件
2Ndsin(α)=kλ
[ここで、
Nは、前記平面導波路の被嚮導モードの有効屈折率、
dは、隣接する所定の直線間の距離、
αは、回折角、
kは、強度の最大値の数値
λは、伝播する光の真空波長
である。]
を満たすように選択され、
前記別の光カプラー(8)が複数の格子線(81)を含み、前記複数の格子線(81)のそれぞれが、それぞれの曲率と、隣接する格子線(81)間の距離を有し、前記所定の検出域(9)で前記所定の波長の整数倍の光路差で干渉するように、前記別の光カプラー(8)が前記平面導波路(2)の外部に前記回折したコヒーレント光(12)を結合することが可能であり、前記複数の格子線(81)は、前記所定の直線(7)に対して前記回折角(α)をなして延びる対称軸を有することを特徴とする装置。 - 前記所定の直線(7)が前記エバネッセント場(11)の伝播方向に対して22.5°の角度(β)で配置され、前記結合サイト(5)に結合された前記対象試料(6)によって回折した前記コヒーレント光(12)が、前記別の光カプラー(8)に、前記所定の直線(7)に対して22.5°の回折角(α)で衝突することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記複数の所定の直線(7)は前記平面導波路(2)の有効ゾーン(71)に配置され、当該有効ゾーン(71)は、前記光カプラー(41)によって前記平面導波路(2)内に結合された前記コヒーレント光の前記エバネッセント場(11)により全有効ゾーン(71)が照射されるように、前記光カプラー(41)の長さに等しい幅を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の装置。
- 少なくとも2組の複数の所定の直線(7)が、前記平面導波路(2)上で前記エバネッセント場(11)の伝播方向に並べて配置され、前記各組の複数の直線(7)の前記直線に沿って配置された前記結合サイト(5)に結合された前記対象試料(6)によって回折した前記コヒーレント光(12)が、それぞれ別の光カプラー(8)に回折角(α)で衝突するように、それぞれ別の光カプラー(8)が、各複数の所定の直線(7)に対して配置されていることを特徴とする先行する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の装置。
- 前記少なくとも2組の複数の所定の直線(7)は、それぞれ隣接する直線間の一定距離dが等しいことを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前記少なくとも2組の複数の所定の直線(7)は、それぞれ隣接する直線間の一定距離d1…nが異なることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 複数の所定の直線(7)の隣接する組に属する隣接する直線間の前記一定距離d1…nは、0.5から10nmの範囲の一定の刻みで差が設けられていることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記少なくとも2組の複数の所定の直線(7)は、複数の所定の直線(7)の群を含み、各群は隣接する直線間で等しい一定距離dを有し、複数の所定の直線(7)の異なる群の間では、隣接する直線間の一定距離d1…nが異なることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前記光カプラー(41)は、前記所定波長のコヒーレント光(1)の平行光線を前記平面導波路(2)内に結合するための少なくとも2つの分離部分(411,412,413)を含み、各分離部分(411,412)は、所定の長さを有し、前記光カプラー(41)の前記隣接する分離部分(411,412,413)から所定距離だけ横方向に離れていることで、当該コヒーレント光の平行光線が、前記所定距離離れて前記平面導波路(2)を通って伝播することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記結合サイト(5)が、前記平面導波路(2)の前記外表面(21)に、前記所定の直線(7)のみに沿って付着した捕獲分子を含み、当該捕獲分子は前記対象試料(7)を結合させることが可能であることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の装置。
- 前記結合サイト(5)が前記対象試料(6)を結合することが可能な捕獲分子を含み、前記対象試料(6)を結合することが可能な当該捕獲分子は、前記平面導波路(2)の前記外表面(21)上に前記対象試料を結合させることが可能な捕獲分子(6)を固定化し、前記所定の直線(7)に沿って配置されていない捕獲分子を不活性化することにより、前記所定の直線(7)に沿って配置されることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の装置。
- 結合親和性の検出用システムであって、請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の装置を含み、
さらに、所定波長のコヒーレント光(1)を発光する光源を含み、
当該光源と当該装置は、前記光源により発光された前記コヒーレント光(1)が前記光カプラー(41)を介して前記平面導波路(2)内に結合するように、相対配置されていることを特徴とするシステム。 - 前記光源と前記装置は、前記光源により発光された前記コヒーレント光(1)が前記光カプラー(41)を介して前記平面導波路(2)内に結合する角度である入射結合角を変更するために、相互に調整可能に配置され、前記光源は、所定範囲内で所定波長の光を発光するように調整可能であることを特徴とする請求項12に記載のシステム。
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