JPH06506298A - 分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称　分析装置 本発明は、化学種の検出のためのセンサーに関し、特に、大レンジ表面プラズモ ン共鳴（ｌｏｎｇ　ｒａｎｇｅ　５ｕｒｆａｃｅ　ｐｌａｓｍｏｎ　ｒｅｓｏｎ ａｎｃｅ　：　Ｓ　ＰＲ）の技術による、溶液中の分析物の検出のためのセンサ ーに関する。

ＳＰＲは、化学種の検出ては周知である。ＳＰＲは、偏光の光線が例えばガラス のような誘電媒体と金属薄層との間の界面で内部全反射される時に発生するエハ ネノント波を使って、達成され得る。この技術は、リーバーグ（Ｌｉｅｂｅｒｇ ）らの５ｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　Ａｃｔｕａｔｏｒｓ、　４．２９９に記載され ている。ＳＰＲをセンシングへ適用することは、金属−誘電体境界に存在する自 由電子の表面プラズマの発振が、金属表面に隣接する物質の屈折率によって影響 される事実に基づく。共鳴は、放射線の入射角か特定値を有するときに生し、か つこの値は金属に隣接する物質の屈折率に依存する。従って、屈折率における変 化は、共鳴が生じる角度における変化をもたらす。共鳴は、内部反射光の強度に おける窪み（ｄｉｐ）として検出され得る。

典型的なＳＰＲ装置では、金属薄層はガラスプリズムの表面に被覆されている。

最近、５ＰＲｉＡｆｉの感度が大レンジＳＰＲ現象を用いることによって増強さ れ得ることを、欧州特許出願第０３４６０１６号（アマンヤム）は示唆している 。大レンジＳＰＲは、０ｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒ、　８．３７７においてクラ エール（Ｑｕａｉｌ）らにより記載され、低屈折率の”スペーサー層”によって 、結合プリズムから単離された薄い金＠刊に関連している。この特別な層は、単 なる金属層を用いた場合に見られる単一の共鳴とは反対に、金属誘電界面の上部 及び下部において共に、ＳＰＲ共鳴の励起を可能とする。金属層か十分に薄けれ ば、２つの共鳴による領域分布（ｆｉｅｌｄρｒｏｆｉｌｅｓ）は重なり、且つ 、特定の条件か合わされるならば、相互作用する機会をちってあろう。特に、２ つの共鳴の伝播定数には、整合又は少なくとも整合に近くなけれはならない。相 互作用は、各々犬レンツ及び小レンジＳＰＲて表示される、二の領域の非対称的 及び対称的な結合（ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を生成する。この非対称的結合は 、金属層の外側でその領域の比率をより大きくし、従って、損失をより少なくし てしまい、表面に沿って更に伝わり（名前の由来）、より狭い共鳴を有する。対 称的結合は、表面に沿ったより短い距離を伝わり、広い共鳴を有する。

伝播定数の整合条件は、２つの界面において、同一屈折率の誘電体を存在させる ことが一般に必要とされている。これは、例えば試験下の試料が水性（例えば血 漿）で、屈折率か約１．３３である場合の、バイオセンサーのようなセンサーに おいて、問題である。この値に近い屈折率を有するスペーサー層は一般的ではな く、有効なものは、金属の薄層によって容易に被覆されることかできない。フッ 化マグネシウムは約１．３８の屈折率を有し、結合を示すには十分近いが、最適 値からはわずかに外れている。

ここで、我々は、上述の問題を解決又は実質的に軽減する大レンジＳＰＲ装置を 有する。

本発明に従えば （ａ）！磁放射線源 （ｂ）該電磁放射に対して透過性物質のブロック、誘電物質のスペーサー層、金 属層及び、試験される試料と反応可能な感応層を含む光学構造体、並びに、（Ｃ ）ブロックに入射され、且つブロックとスペーサー層との間の界面において内部 反射される線源からの放射をモニターする手段、を含む大レンジＳＰＲセンサー であって、高い屈折率の誘電物質の薄層が金属層と感応性物質層との間に介在す ることを特徴とする大レンジＳＰＲセンサーが提供される。

本発明によるセンサーは、金属層と試験下の試料との間における高い屈折率誘電 体の存在が、２つの金属表面においてＳＰＲ伝播定数のより近い整合にする場合 に有効である。これは、感度における改良に相当するかなり鋭い共鳴の場合に、 大レンジＳＰＲの利弘をより十分に理解させる。更に、これらの利点は、例えば ソリ力のような、容易に入手可能で且つ他のスペーサー層に好適な物質を用いた 場合に、理解され得る。

高屈折率誘電層の屈折率は、スペーサー層の屈折率に対して、試料と高い屈折重 層との結合の有効的な率を、十分に高くするべきである。有効的な屈折率は、ま た、特定層の厚みを増加することによっても増加され、一般的には、よりよい結 果のために３つすべての層の厚みを最適化することが必要である。しかし、高屈 折率誘電層上、感応層において発生する変化に対する感度を提供するため、実質 的に試料へ浸透するように、エバネッセント場を十分に薄くしなければならない 。

透過性ブロックの性質、電磁放射線源及び検出器は、従来のＳＰＲ装置に精通し ている当業者にとって明白である。例えば、この種の装置を開示している欧州特 許出願第０３０５１０９号に対して、また、前記特許に参照されている欧州特許 出願第０３４６０１６号に対しても同様に、注意がひかれる。まとめるとニーブ ロックは、ガラスのものが都合がよく、例えばガラスチップ又はプリズムの形態 を採り、 一金属コーティングは銀のものが、最も都合がよく、−光源は、狭いスペクトル 幅と、適当なコヒーレンスを存する全ての光源であり、 一反射放射のモニタ一手段は、例えば、光電子増倍管及び電荷結合装置のような 、一般的に用いられる全てのものであり得る。

感応層は、試験下にある分析物に対して特異的な結合パートナ−の包含によって 感応性となり、適当なこのような結合パートナ−及び高屈折率誘電層上へのそれ らの固定化方法は、当業の分野においては明らかである。

共鳴条件は、連続的に入射の角度を変化すること又は波長の範囲で同時に照射す ることのいずれかによる線源からの放射の入射の角度を変化することによって、 検出され得る。

本発明の実施態様は、例示にすぎないか、下記の添付図面を参照して、説明する 。

図１は、本発明に従ったセンサーの略図である。

体液の試料における抗原の定量のためのバイオセンサーは、シリカの層（１１） によって一方の表面を被覆され、次に銀の薄層（２）によって被覆されるガラス スライド（＋）を含む。銀層（２）は、試験下の抗原に対する抗体の層（３）を その上に固定化されているジルコニアの薄層（１２）によって被覆される。レー ザ光源（４）からの光は、半円筒状プリズム（５）及び屈折率整合液体の層（６ ）によって、スライド（１）へ結合される。

内部全反射は、ガラス−シリカ界面において起こり、反射光は、整合流体（６） 及びプリズム（５）によって、スライド（１）から出て行く。反射光線の強さは 、検出器（７）によって測定される。

シリカ層（１１）は約２０００ｎｍの厚みを、銀層（２）は約２３ｎｍの厚みを 、及びジルコニア層（１２）は約１８ｎｍを、各々有する。

大レンジ表面プラズモン共鳴が起こる光源（４）からの光の入射角度は、入射角 度の変化によって検出される。共鳴における鋭い低下は、ガラススライド（１） とシリカ層（１１）との間の界面で内部反射される光の強度において、観察され る。試験下の分析物を含む試料は、固定化抗体の層（３）との接触に付される場 合に、装置の表面付近において屈折率を変化する特異的結合反応が起こる。この 結果、試料中の分析物の存在に定性的及び／又は定量的に関連し得る、共鳴の角 度位置におけるシフトが起こる。

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Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）電磁放射線源（４）、 （ｂ）該電磁放射に対して透過性物質のブロック（１）、誘電物質のスペーサー 層（１１）、金属層（２）及び、試験される試料と反応可能な感応層（３）を含 む光学構造体、並びに、 （ｃ）ブロック（１）に入射され、且つブロック（１）とスペーサー層（１１） との間の界面において内部反射される、線源（４）からの放射を、モニターする 手段（７）、 を含む大レンジＳＰＲセンサーであって、高い屈折率の誘電物質の薄層（１２） が金属層（２）と感応性物質層（３）との間に介在することを特徴とする、当該 大レンジＳＰＲセンサー。
2. ２．前記誘電物質の薄層（１２）がジルコニアである、請求の範囲１に記載のセ ンサー。
3. ３．前記スペーサー層（２）がシリカである、請求の範囲１又は２に記載のセン サー。
4. ４．前記ブロック（１）がガラスである、前記請求の範囲１乃至３のいずれか１ 項に記載のセンサー。
5. ５．前記金属コーティング（２）が銀である、前記請求の範囲１乃至４のいずれ か１項に記載のセンサー。
6. ６．前記光源（４）がレーザである、前記請求の範囲１乃至５のいずれか１項に 記載のセンサー。
7. ７．前記反射放射をモニターする手段（７）が、光電子増倍管又は電荷結合装置 である、前記請求の範囲１乃至６のいずれか１項に記載のセンサー。
8. ８．前記感応層（３）が、試験下の分析物に対して特異的な結合パートナーを包 含することによって感受性となる、前記請求の範囲１乃至７のいずれか１項に記 載のセンサー。
9. ９．前記共鳴条件が、連続的に入射角度を変化させること又は波長の範囲で同時 に照射することのいずれかによる線源（４）からの放射の入射角度を変化するこ とによって検出される、前記請求の範囲１乃至８のいずれか１項に記載のセンサ ー。