JPWO2019069717A1 - センサ基板、検出装置及びセンサ基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上述したように、特許文献2に記載の従来技術は、金属粒子間のホットサイト上に標的分子を捕捉する有機分子膜を形成することにより、増強電場を効率よく利用できる利点がある。また、隣り合う金属粒子間の間隔が標的分子の入り口側で間口が広く形成されるため、金属粒子間の間隔を狭めて増強電場を高めると共に、標的分子が有機分子膜に吸着される確率を高めることができる利点がある。しかしながら、電場増強の程度が必ずしも十分ではなく、微量の被検出物質を検出することが難しい。
[検出システムの概要]
図1は、実施の形態に係る検出システム10の概略構成図である。検出システム10は、例えば、人が出入りする部屋に設置されている。図1に示すように、検出システム10は、捕集装置100と、検出装置200と、コントローラ300と、を備える。以下に、捕集装置100、検出装置200及びコントローラ300の詳細について説明する。
捕集装置100は、空気中のウイルスを含み得る微粒子を捕集して捕集液に混合する。図1に示すように、捕集装置100は、吸引器102と、捕集液タンク104と、ポンプ106と、サイクロン108と、空気吸入口110と、洗浄液タンク112と、ポンプ114と、廃液タンク120と、液体流路122と、を備える。以下に、捕集装置100の各構成要素について説明する。
次に、検出装置200について、図1、図2及び図3を参照しながら具体的に説明する。図2は、実施の形態に係る検出装置200の構成図である。図3は、実施の形態に係るセンサ基板204bにおける金属微細構造体上のSAM(自己組織化単分子膜:Self−Assembled Monolayer)2044を示す図である。
図1に示すように、コントローラ300は、検出システム10全体の動作を制御する。具体的には、コントローラ300は、捕集装置100及び検出装置200を制御する。
ここで、センサ基板204bの詳細な構成について、図4A、図4B及び図5を参照しながら具体的に説明する。
nanosphere)が知られている。また、金属微細構造体を構成する複数の突起部が、平面視において、六角形形状に近い形状である構造も報告されている。しかしながら、これらの金属微細構造体は、断面視において、複数の突起部間のナノギャップが浅く形成されるため発光増強も限られていた。また他の問題として、AuFONは安定的に作製することが極めて困難なため研究には用いられるが、生産性及び再現性の観点から、製品に用いることは極めて困難である。
続いて、本実施の形態に係るセンサ基板の製造方法について、図6を参照しながら具体的に説明する。図6は、本実施の形態に係るセンサ基板の製造方法を説明するフローチャートである。
以下、実験例を挙げて本開示をより具体的に説明するが、これらの実験例は、本開示を何ら制限するものではない。
複数の微細突起を有する樹脂基板として、複数のピラー形状の微細突起がナノインプリントにより形成された樹脂基板を用いた。複数の微細突起のそれぞれは、高さが200nm、直径が230nm、ピッチが460nmであった。続いて、この樹脂基板をスパッタ装置に入れ、所定の値(2×10−4Pa〜8×10−4Pa)まで真空引きした。そして、スパッタリングにより、樹脂基板に金(Au)を微細突起の頂部からの厚み(以下、凸部Au膜厚と呼ぶ)が190nm、290nm、385nm、435nm、及び480nmとなるように成膜することで、金属微細構造体を備えるセンサ基板を作製した。なお、スパッタリングは、以下の条件の範囲で適宜調整して行った。
時間:1000秒〜2000秒
アルゴンガスの流量:10sccm〜30sccm
基板回転数:10rpm〜30rpm
ターゲットと基板間の距離:80mm〜120mm
センサ基板をウイルスセンサとして使用する場合、金属微細構造体の表面に固定化抗体が固定化されたSAMを形成する。ここでは、上記方法により作製されたセンサ基板を、40℃のインキュベータ内でSAM溶液に一晩浸漬することにより、金属微細構造体上にSAMを形成した。
固定化された第1のVHH抗体に、被検出物質であるインフルエンザウイルスの核タンパク質(NP)を結合させ、さらに蛍光物質である有機蛍光色素(発光波長800nm)で標識化した第2のVHH抗体をNPと結合させることでサンドイッチAssayを行った。
100 捕集装置
102 吸引器
104 捕集液タンク
106、114 ポンプ
108 サイクロン
110 空気吸入口
112 洗浄液タンク
120 廃液タンク
122 液体流路
200 検出装置
202 センサデバイス
204 センサセル
204a 流路
204b センサ基板
206 導入部
208 光源
210 ビームスプリッタ
212 レンズ
214 検出部
2041 金属微細構造体
2042 樹脂基板
2042a 微細突起
2043 金属膜
2043a 突起部
2044 SAM
2045 第1のVHH抗体
2061 サンプル液体
2062 ウイルス(被検出物質)
2063 第2のVHH抗体
2064 蛍光物質
L 外郭線
M 仮想円
V 仮想線
Claims (12)
- 励起光が照射されることによって表面プラズモンを生じさせる金属微細構造体を備えるセンサ基板であって、
前記金属微細構造体は、平面状に配置された複数の突起部で構成され、
前記複数の突起部は、平面視において、隣接する突起部間の中央を通る仮想線が、ハニカム形状を描くように配置されており、
前記複数の突起部の各々の形状は、平面視において、略六角形状であり、
隣接する前記突起部の間に存在する間隙の前記センサ基板の厚み方向における深さは、前記ハニカム形状を構成する六角形に内接する仮想円の半径よりも大きい、
センサ基板。 - 前記略六角形状は、前記ハニカム形状を構成する六角形の面積の80%以上の面積を有する、
請求項1に記載のセンサ基板。 - 前記隣接する突起部間に存在する間隙の最小幅は、10nmより大きく、40nmより小さい、
請求項1又は請求項2に記載のセンサ基板。 - 前記間隙の前記センサ基板の厚み方向における深さは、380nm以上510nm以下である、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のセンサ基板。 - 前記金属微細構造体は、複数の微細突起を有する樹脂基板と、前記樹脂基板の上に形成され、前記複数の突起部を構成する金属膜とを含む、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のセンサ基板。 - 前記間隙の底部は、前記複数の微細突起の頂部より下方に位置する、
請求項5に記載のセンサ基板。 - 前記金属膜の厚みは、前記複数の微細突起の頂部において、前記複数の微細突起の高さの1.6倍以上2.3倍以下である、
請求項5に記載のセンサ基板。 - 前記複数の微細突起は、直径が140nm以上400m以下であり、高さが125nm以上225nm以下の円柱であり、ピッチが280nm以上520nm以下である、
請求項5に記載のセンサ基板。 - 前記金属膜の厚みは、前記複数の微細突起の頂部において、310nm以上460nm以下である、
請求項5に記載のセンサ基板。 - 検出装置であって、
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のセンサ基板を備え、
前記センサ基板の前記金属微細構造体には、被検出物質に特異的に結合する性質を有する第1の抗体が固定され、
前記検出装置は、さらに、
前記被検出物質と特異的に結合する性質を有し、蛍光物質で標識された第2の抗体、及び前記被検出物質を含み得る試料を、前記金属微細構造体に導入する導入口と、
前記第2の抗体及び前記試料が導入された前記金属微細構造体に、前記励起光を照射する光照射部と、
前記励起光の照射により前記蛍光物質から生じる蛍光に基づき、前記被検出物質を検出する検出部と、を備える、
検出装置。 - 励起光が照射されることによって表面プラズモンを生じさせる金属微細構造体を備えるセンサ基板の製造方法であって、
複数の微細突起を有する樹脂基板を準備する工程と、
前記樹脂基板上に金属膜を形成することにより複数の突起部を有する金属微細構造体を備えるセンサ基板を形成する工程と、
を含み、
前記複数の突起部は、平面視において、隣接する突起部間の中央を通る仮想線が、ハニカム形状を描くように配置されており、
前記複数の突起部の各々の形状は、平面視において、略六角形状であり、
隣接する前記突起部の間に存在する間隙の前記センサ基板の厚み方向における深さは、前記ハニカム形状を構成する六角形に内接する仮想円の半径よりも大きい、
センサ基板の製造方法。 - 前記複数の微細突起の各々の形状は、円柱状である、
請求項11に記載のセンサ基板の製造方法。
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