JPWO2017082043A1 - 光学式検体検出システム - Google Patents
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Abstract
[解決手段] 誘電体部材と、誘電体部材の上面に隣接する金属膜と、金属膜の上面に隣接する反応層と、反応層の上面に配置される蓋部材とを備えたセンサーチップと、センサーチップを保持するためのチップ保持手段と、金属膜に誘電体部材を介して励起光を照射する投光ユニットとを備え、金属膜に誘電体部材を介して励起光を照射することで検体の検出を行う光学式検体検出システムであって、励起光の光路断面において、蓋部材の幅が、誘電体部材の幅よりも大きく、励起光が誘電体部材の出射面に反射した後、誘電体部材外に出射する出射面反射光が、励起光の測定走査角度内において、蓋部材に入射しないように構成する。
Description
このような検体検出装置の一つとして、ナノメートルレベルなどの微細領域中で電子と光が共鳴することにより、高い光出力を得る現象(表面プラズモン現象(SPR:Surface Plasmon Resonance))を応用し、例えば、生体内の極微少なアナライトの検出を行うようにした表面プラズモン共鳴装置(以下、「SPR装置」と言う)が挙げられる。
従来のSPFSシステム100は、鉛直断面形状が略台形であるプリズム形状の誘電体部材102と、この誘電体部材102の水平な上面102aに形成された金属膜104と、金属膜104の上面に形成された反応層106と、反応層106を囲繞するように流路108を形成する流路形成部材110及び流路蓋部材112とからなるセンサーチップ114を備えており、このセンサーチップ114は、SPFS装置101のセンサーチップ装填部116に装填されている。
さらに、特許文献1のように、流路蓋部材112の幅が、誘電体部材102の幅よりも大きい場合には、上述したように、発生した迷光が流路蓋部材112に入射することで、測定精度に大きな影響を及ぼしていた。
前記誘電体部材の上面に隣接する金属膜と、
前記金属膜の上面に隣接する反応層と、
前記反応層の上面に配置される蓋部材と、を備えたセンサーチップと、
前記センサーチップを保持するためのチップ保持手段と、
前記金属膜に前記誘電体部材を介して励起光を照射する投光ユニットと、を備え、前記金属膜に前記誘電体部材を介して前記励起光を照射することで検体の検出を行う光学式検体検出システムであって、
前記励起光の光路断面において、前記蓋部材の幅が、前記誘電体部材の幅よりも大きく、
前記励起光が前記誘電体部材の出射面に反射した後、前記誘電体部材外に出射する出射面反射光が、前記励起光の測定走査角度内において、前記蓋部材に入射しないように構成される。
図1は、本発明の光学式検体検出システムの一態様であるSPFSシステムの概略を模式的に示す概略図、図2は、図1のSPFSシステムの一部を底面側から見た概略図である。
なお、本明細書では、図1の状態において、「上」、「下」の方向を規定する。
なお、流路蓋部材22には、アナライトを含む検体液を流路18の送液するための検体流入口28及び検体排出口30を備えている。この検体流入口28と検体排出口30とを、例えば、ポンプなどの循環送液手段によって接続することで、検体液を一方向に循環送液することができる。
なお、本明細書において「光路断面」とは、投光ユニット38から金属膜14に向かって励起光40を照射した場合に、励起光40の光路(後述する金属膜反射光40a、出射面反射光40cの光路を含む)を含む面と一致する断面を意味している。
投光ユニット38は、例えば、LD(Laser Diode:レーザーダイオード)やLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)、HID(High Intensity Discharge)ランプ(高輝度放電ランプ)などからなる光源と、光源から照射された光を平行光束とするコリメートレンズなどを含んで構成される。
図5に示すように、投光ユニット38の光学系は、光源であるLD(レーザーダイオード)54と、LD54から出射した光をコリメートするためのコリメートレンズ56と、センサーチップ24の金属膜14へ照射する励起光40をP偏光とするための偏光板58と、LD54の散乱光や迷光が受光ユニット50により検出されないように一部の波長の光をカットするためのショートパスフィルター60と、金属膜14への照射スポットサイズを規制するためのアパーチャー62とを備えている。
ここで、測定走査角度とは、投光ユニット38から励起光40を出射し、受光ユニット50で蛍光48またはプラズモン散乱光などの散乱光、もしくは蛍光48と散乱光の両方を計測している間に、投光ユニット38を走査し出射する励起光40の出射角度(角度のゼロ基準は、金属膜14平面の垂線)を言う。
具体的には、以下のように構成することによって、出射面反射光40bが、測定走査角度内において、流路蓋部材22に入射しないようにできる。
図6は、本実施例のSPFSシステムにおける測定の流れを説明するフローチャートである。
図1に示す実施例では、誘電体部材12において、入射面12bと出射面12cがそれぞれ平滑面であり、誘電体部材12の金属膜14に隣接する上面12aと、入射面12bとがなす角度θaと、誘電体部材12の金属膜14に隣接する上面12aと、出射面12cとがなす角度θbとが同じ角度になっているが、図7に示す実施例では、θaとθbとが異なる角度となっている。
このように切欠部22aを設けることによって、流路蓋部材22に保持領域34を設けることができるとともに、出射面反射光40bが流路蓋部材22に入射することがない。
この実施例のSPFSシステム10は、基本的には、図1に示すSPFSシステム10と同様な構成であるため、同一の構成部材には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
試薬ウェル42は、例えば、検体液や薬液などが収容される容器である。センサーチップ24は、試薬ウェル42に設けられたセンサーチップ装填孔44に装填される。
また、図12に示すように、励起光40の光路断面において、試薬ウェル42の一部に切欠部42aを設けることもできる。
このように切欠部42aを設けることによって、試薬ウェル42に保持領域46を設けることができるとともに、出射面反射光40bが試薬ウェル42に入射することがない。
11 SPFS装置
12 誘電体部材
12a 上面
12b 入射面
12c 出射面
12d 底面
14 金属膜
16 反応層
18 流路
20 流路形成部材
22 流路蓋部材
22a 切欠部
24 センサーチップ
26 チップ装填部
28 検体流入口
30 検体排出口
32 液溜部
34 保持領域
36 チップ保持手段
38 投光ユニット
40 励起光
40a 金属膜反射光
40b 出射面反射光
40c 入射面反射光
42 試薬ウェル
42a 切欠部
44 センサーチップ装填孔
44a 保持部
46 保持領域
48 蛍光
50 受光ユニット
52 遮光部材
54 LD(レーザーダイオード)
56 コリメートレンズ
58 偏光板
60 ショートパスフィルター
62 アパーチャー
64 APC用光学系
66 APC用フォトダイオード
68 ビームスプリッタ
100 SPFSシステム
101 SPFS装置
102 誘電体部材
102a 上面
102b 入射面
102c 出射面
104 金属膜
106 反応層
108 流路
110 流路形成部材
112 流路蓋部材
114 センサーチップ
116 センサーチップ装填部
118 蛍光
120 受光ユニット
122 光源
124 励起光
124b 出射面反射光
126 光吸収部
128 励起光カットフィルタ
Claims (16)
- 誘電体部材と、
前記誘電体部材の上面に隣接する金属膜と、
前記金属膜の上面に隣接する反応層と、
前記反応層の上面に配置される蓋部材と、を備えたセンサーチップと、
前記センサーチップを保持するためのチップ保持手段を有するチップ装填部と、
前記金属膜に前記誘電体部材を介して励起光を照射する投光ユニットと、を備え、前記金属膜に前記誘電体部材を介して前記励起光を照射することで検体の検出を行う光学式検体検出システムであって、
前記励起光の光路断面において、前記蓋部材の幅が、前記誘電体部材の幅よりも大きく、
前記励起光が前記誘電体部材の出射面に反射した後、前記誘電体部材外に出射する出射面反射光が、前記励起光の測定走査角度内において、前記蓋部材に入射しないように構成されている光学式検体検出システム。 - 前記誘電体部材の入射面と出射面が、それぞれ平滑面であり、
前記誘電体部材の前記金属膜に隣接する面と前記入射面とがなす角度θaと、
前記誘電体部材の前記金属膜に隣接する面と前記出射面とがなす角度θbと、が異なる請求項1に記載の光学式検体検出システム。 - 前記誘電体部材の前記金属膜に隣接する面と前記出射面とがなす角度θbが、前記誘電体部材の前記金属膜に隣接する面と前記入射面とがなす角度θaよりも大きい請求項2に記載の光学式検体検出システム。
- 前記励起光の測定走査角度内において、前記入射面における前記出射面反射光の出射角度と、前記入射面における前記励起光の反射角度とが一致する請求項1から4のいずれかに記載の光学式検体検出システム。
- 前記出射面反射光が、前記出射面から前記入射面に向けて直進し、前記誘電体部材外へ出射するように構成されている請求項1から5のいずれかに記載の光学式検体検出システム。
- 前記蓋部材の保持領域と、前記チップ保持手段とが接することで、前記センサーチップと前記投光ユニットとの位置決めがなされる請求項1から6のいずれかに記載の光学式検体検出システム。
- 前記センサーチップが、試薬ウェルをさらに備える請求項1から7のいずれかに記載の光学式検体検出システム。
- 前記試薬ウェルが、前記励起光に対して透光性を有する素材により形成されており、
前記出射面反射光が、前記励起光の測定走査角度内において、前記試薬ウェルに入射しないように構成されている請求項8に記載の光学式検体検出システム。 - 前記試薬ウェルの保持領域と、前記チップ保持手段とが接することで、前記センサーチップと前記投光ユニットとの位置決めがなされる請求項8または9に記載の光学式検体検出システム。
- 前記励起光の光路断面において、前記試薬ウェルの一部に切欠部を有する請求項8から10のいずれかに記載の光学式検体検出システム。
- 前記励起光の光路断面において、前記蓋部材の一部に切欠部を有する請求項1から11のいずれかに記載の光学式検体検出システム。
- 前記誘電体部材の底面が散乱面である請求項1から12のいずれかに記載の光学式検体検出システム。
- 前記誘電体部材の底面が非平面である請求項1から13のいずれかに記載の光学式検体検出システム。
- 前記出射面反射光の光量が、前記励起光の光量の2%よりも大きい請求項1から14のいずれかに記載の光学式検体検出システム。
- 前記光学式検体検出システムが、遮光部材をさらに備え、
前記入射面から出射した前記出射面反射光が、前記遮光部材に照射されるように構成されている請求項1から15のいずれかに記載の光学式検体検出システム。
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