WO2006057358A1

WO2006057358A1 - ファイバセンサ、ファイバセンサ装置

Info

Publication number: WO2006057358A1
Application number: PCT/JP2005/021726
Authority: WO
Inventors: Takayuki Ando; Hisashi Koaizawa; Takashi Shigematu; Ken Tsukii; Masaki Izumo
Original assignee: The Furukawa Electric Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2006-06-01
Also published as: JPWO2006057358A1; US7729565B2; JP4691044B2; US20080093541A1

Abstract

　測定面が光導波路の端部に形成された光導波路ユニットと、前記測定面に接触させて測定が行なわれる測定対象の検体が検体流路を介して流入出されるチャンネルユニットとを備え、前記光導波路は前記測定面が前記チャンネルユニットの流路壁面の一部となるように、前記光導波路ユニットに固定され、更に前記光導波路ユニットは前記チャンネルユニットと着脱可能となるように設置されていることを特徴とするファイバセンサ。

Description

明細書

ファイバセンサ、ファイバセンサ装置

技術分野

[0001] 本発明は、表面プラズモン共鳴 (SPR)センサ、透過'反射光強度計測、または蛍光バーコード認識計測などを利用して各種物質の物性や反応特性を測定する装置とその製造方法に関し、特に光ファイバを用いたファイバセンサおよびファイバセンサ装置に関する。

背景技術

[0002] ファイバセンサ測定面形成の 1例として金属中の自由電子によるプラズマ波の中で金属の表面に局在するものを、量子力学では、表面プラズモンと呼ぶ。この表面ブラズモンは、プラズマ波と電磁波の混成状態であり、金属表面を伝播する。近年、表面プラズモンを光により共鳴励起 (発生)させて、金属表面上に存在する物質の測定を行う技術が注目されている。この表面プラズモン共鳴 (SPR)による測定は、特に蛋白質に代表される生体物質相互作用を、色素などをィ匕学修飾なぐしかも、相互作用の動的挙動を精度良くリアルタイムに測定できる技術として注目を浴びている。

[0003] 上述した SPRによる測定を利用した従来のプラズモンセンサ装置 10 (以下、 SPR 装置と呼ぶ）を図 19に示す。この SPR装置 10は、光ファイバ 2の先端部に形成された SPRセンサ 1と、測定のための所定の波長や周波数の光を発光しビームスプリッタ一 4およびファイバーカプラー 5aを介して SPRセンサ 1へ出力するための光源 3と、 S PRセンサ 1で反射された反射光 (光情報）をビームスプリツター 4およびファイバ一力ブラー 5aを介して検出するための光検出器 8とで構成される。なお、光源 3は、 He— Neレーザー光源やハロゲンランプ等を用いている力 SPRセンサ 1は、基本的に入射

角一定で測定するので、周波数可変タイプのものとしている。また、偏光を利用する場合には、 1Z2波長板や 1Z4波長板などの偏光素子 5b、 5cを配置させる。

[0004] 図 19に示す従来の SPRセンサ装置 10では、光源 3から出力した光がビームスプリッター 4を透過し、光ファイバ 2を介して SPRセンサ 1の測定面 6に照射される。測定面 6に光を照射すると、測定面 6において反射光が発生するが、その反射光は光ファィバ 2、ビームスプリツター 4を介して光検出器 8に導入される。測定面 6からの反射光は、たとえば図の矢印の方向（紙面に向って左力右）に流れる測定対象物質 7が測定面 6に結合することにより、強度が変化する性質を有する。このため、反射光の強度変化を測定することにより、測定対象物質 7の特性や、反応、さらには物質間の相互作用等を、リアルタイムに測定することができる。

特許文献 1：特開 2001-165852号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、上述した従来の SPR装置では、 SPRセンサの導光コア先端に位置する測定面の形状が、円錐径 5 mと微細であるため破損しやすい。また、その形状に精度良く加工するには多大な時間が必要となり、加工が困難であるという問題があつた o

[0006] さらに、測定部は、円錐形状の導光コア先端と、平面形状であるクラッド先端との両者に、蒸着等により金属膜を固着させるが、両者は形状が異なるので蒸着源力もの距離が不均一であり、均一な金属薄膜を形成 (蒸着)することは困難であるという問題もめる。

[0007] さらに、 SPRセンサは、測定対象物質が流される検体容器に固定されているため、容易に着脱することができない。たとえば、ある測定対象物質の測定が終了した後、別の測定対象物質の測定を行う場合、再度 SPRセンサを設置しなおさなければならず、測定準備に多大な時間を要するという問題も生じる。

[0008] さらに、複数の測定対象物質の特性を同時に測定する場合、複数の SPRセンサが必要となるため、各 SPRセンサの設置に多大な時間を要するだけでなぐ SPRセンサ装置自体が大型化してしまうと!ヽぅ問題も生じる。

[0009] さらに、 SPRセンサ装置には、測定対象物質を供給、排出するための SUSチューブ、測定対象物質と SPRセンサを接触させるための検出用流路等の付属品が必要となること力もコスト高となるだけでなぐ SPRセンサ装置自体が大型化してしまうという問題ち生じる。 [0010] 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、小型で簡素化され、高精度で効率の良い測定を行うことが出来る SPRセンサ、透過'反射光強度計測、または蛍光バーコード認識計測などを利用したファイバセンサおよびフアイバセンサ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0011] 上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明のファイバセンサの第 1の態様は、測定面が光導波路の端部に形成された光導波路ユニットと、前記測定面に接触させて測定が行なわれる測定対象の検体が検体流路を介して流入出されるチャンネルユニットとを備え、前記光導波路は前記測定面が前記チャンネルユニットの流路壁面の一部となるように、前記光導波路ユニットに固定され、更に前記光導波路ユニットは前記チヤンネルユニットに固定され、更に前記光導波路ユニットは前記チャンネルユニットと着脱可能となるように設置されて、ることを特徴とするファイバセンサである。

[0012] この発明のファイバセンサの第 2の態様は、測定面が光導波路の端部に形成された光導波路ユニットと、前記測定面に接触させて測定が行なわれる測定対象の検体が検体流路を介して流入出されるチャンネルユニットとを備え、前記光導波路は前記測定面が前記チャンネルユニットの流路壁面の一部となるように設置され、前記光導波路は少なくとも 1本以上で構成されていることを特徴とするファイバセンサである。

[0013] この発明のファイバセンサの第 3の態様は、前記光導波路は、 m X n構造で光導波路ユニットに任意の間隔で配置されているファイバセンサである。

[0014] この発明のファイバセンサの第 4の態様は、測定面が光導波路の端部に形成された第一の光導波路ユニットと、前記測定面からの光情報を検出する検出部と、前記測定面に接触させて測定が行なわれる測定対象の検体が検体流路を介して流入出されるチャンネルユニットとを備え、前記光導波路は前記測定面が前記チャンネルュニットの流路壁面の一部となるように前記第一の光導波路ユニットに設置され、前記光情報は、前記測定面からの透過光もしくは、反射光、蛍光、化学発光であることを特徴とするファイバセンサである。

[0015] この発明のファイバセンサの第 5の態様は、測定面が光導波路の端部に形成された第一の光導波路ユニットと、前記測定面からの光情報を検出する検出部と、前記測定面へ光を伝播させる第二の光導波路ユニットと、前記測定面に接触させて測定が行なわれる測定対象の検体が検体流路を介して流入出されるチャンネルユニットとを備え、前記光導波路は前記測定面が前記チャンネルユニットの流路壁面の一部となるように前記第一の光導波路ユニットに設置され、

前記光情報は、前記測定面からの透過光もしくは、反射光、蛍光であることを特徴とするファイバセンサである。

[0016] この発明のファイバセンサの第 6の態様は、測定面が光導波路の端部に形成された光導波路ユニットと、前記測定面に接触させて測定が行なわれる測定対象の検体が検体流路を介して流入出されるチャンネルユニットとを備え、

前記測定面は、前記光導波路が前記光導波路ユニットに設置され、少なくとも前記光導波路の先端部を覆うように前記光導波路ユニットの端面に測定面形成用コネクタを設置させ、前記測定面形成用コネクタを介して光導波路の先端部に金属粒子を含む溶媒を流入出させることにより形成されることを特徴とするファイバセンサである。

[0017] この発明のファイバセンサの第 7の態様は、前記光導波路ユニットと、前記チャンネルユニットとは、位置決めピンを用いたコネクタ構造で結合されるとともに、前記検体流路が形成されることを特徴とするファイバセンサである。

[0018] この発明のファイバセンサの第 8の態様は、前記光導波路ユニットの中には、前記チャンネルユニットへ測定対象の検体もしくは洗浄剤を流入出させるための流入出流路が形成されていることを特徴とするファイバセンサである。

[0019] この発明のファイバセンサの第 9の態様は、前記光導波路ユニットには、前記チャンネルユニットへ測定対象の検体もしくは洗浄剤を流入出させるためのキヤビラリが設置されることを特徴とするファイバセンサである。

[0020] この発明のファイバセンサの第 10の態様は、前記測定面には、リガンド層を形成するための溶媒が供給され、リガンド層が形成された後に、測定対象の検体が供給されることを特徴とするファイバセンサである。

[0021] この発明のファイバセンサの第 11の態様は、前記測定面は、プラズモン共鳴 (SPR )センサにより形成されたことを特徴とするファイバセンサである。

[0022] この発明のファイバセンサ装置の第 1の態様は、上述したファイバセンサと、前記光導波路ユニットを介して前記測定面へ照射させる測定光を供給するための少なくとも一つ以上の光源と、前記測定面からの光情報を検出する少なくとも一つ以上の光検出部とを備えたファイバセンサ装置である。

[0023] この発明のファイバセンサ装置の第 2の態様は、前記光検出部は、前記測定面からの光情報を時間的もしくは空間的に切り替える切り替え手段を備えたことを特徴とするファイバセンサ装置である。

[0024] この発明のファイバセンサ装置の第 3の態様は、前記切り替え手段として 1個以上の穴の空いた i枚以上の遮光板を回転または動かす駆動装置を備えていることを特徴とするファイバセンサ装置である。

[0025] この発明のファイバセンサ装置の第 4の態様は、前記検出部力の電気信号を時間的に分解することで信号を切り替えることを特徴とするファイバセンサ装置である。

[0026] この発明のファイバセンサ装置の第 5の態様は、前記検出部への光信号を時間的に分解することで信号を切り替えることを特徴とするファイバセンサ装置である。

[0027] この発明のファイバセンサ装置による測定方法の第 1の態様は、検体流路を介した第一の光導波路ユニット測定面の自己発光反応によって測定面から発せられる化学発光を光検出部で検出し、

検出したィ匕学発光力測定対象の検体の特性を測定するファイバセンサ装置による測定方法である。

[0028] この発明のファイバセンサ装置による測定方法の第 2の態様は、光源から光導波路に光を供給し、

光導波路を伝播してきた光を、検体流路を介して前記光導波路と対向位置に形成された測定面に照射し、

光を照射した測定面力発せられる透過光、反射光、もしくは蛍光を光検出部で検出し、

検出した透過光、反射光、もしくは蛍光力測定対象の検体の特性を測定するフアイバセンサ装置による測定方法である。 [0029] この発明のファイバセンサ装置による測定方法の第 3の態様は、一つの光源から複数の光導波路に光を供給し、

光導波路を伝搬してきた光を、検体流路内に形成された複数の測定面に同時に照射し、

光を照射した前記複数の測定面力発せられる透過光、反射光、もしくは蛍光、の各光情報を一つの光検出部で時間的、空間的に切り替えて検出するファイバセンサ装置による測定方法である。

[0030] この発明のファイバセンサ装置による測定方法の第 4の態様は、検体流路内に形成された複数の測定面の自己発光反応によって測定面力発せられる化学発光の光情報を一つの光検出部で時間的、空間的に切り替えて検出するファイバセンサ装置による測定方法である。

[0031] この発明のファイバセンサ装置による測定方法の第 5の態様は、前記切り替え手段として 1個以上の穴の空いた 1枚以上の遮光板を回転または動かす駆動装置を備えることを特徴とするファイバセンサ装置による測定方法である。

[0032] この発明のファイバセンサ装置による測定方法の第 6の態様は、前記検出部力の電気信号を時間的に分解することで信号を切り替えることを特徴とするファイバセンサ装置による測定方法である。

[0033] この発明のファイバセンサ装置による測定方法の第 7の態様は、前記検出部への光信号を時間的に分解することで信号を切り替えることを特徴とするファイバセンサ装置による測定方法である。

発明の効果

[0034] 本発明のファイバセンサによれば、光導波路はその測定面がチャンネルユニットの流路壁面の一部となるように、光導波路ユニットに着脱可能となるように設置されて!、るので、測定面もしくはチャンネルユニットが劣化もしくは破損した際、両者を容易に交換をすることができる。

[0035] また、本発明のファイバセンサによれば、光導波路はその測定面がチャンネルュ- ットの流路壁面の一部となるように設置され、前記光導波路は少なくとも 1本以上で構成されているので、測定面の集積化、多芯化が可能となり、一度に多数の検体の特性を測定することができる。

[0036] さらに、本発明のファイバセンサによれば、測定面が光導波路の端部に形成された第一の光導波路ユニットと、前記測定面からの光情報を検出する検出部と、前記測定面へ光を伝播させる第二の光導波路ユニットと、前記測定面に接触させて測定が行なわれる測定対象の検体が検体流路を介して流入出されるチャンネルユニットとを備え、前記光導波路は前記測定面が前記チャンネルユニットの流路壁面の一部となるように前記第一光導波路ユニットに設置され、前記光情報は前記測定面からの透過光もしくは、蛍光、化学発光であるので、従来の反射光方式より SN (Signal to Noi se)比が改善され、高精度な測定を行うことができる。

[0037] さらに、本発明のファイバセンサは、光導波路はその測定面が前記チャンネルュ- ットの流路壁面の一部となるように前記光導波路ユニットに設置され、かつ前記測定面には前記チャンネルユニットに形成された流入出チャンネルを介して金属粒子を含む溶媒を流入出させることにより薄膜が形成されるので、前記測定面を形成するための金属粒子の供給が容易であり、金属粒子を光導波路の測定面を形成させる位置に容易に堆積させることができる。また、金属粒子の溶媒の流量、もしくは流れ方向を制御することにより、金属粒子の薄膜の膜厚、もしくはセンサ部形状の制御もしくは膜厚の均一化を実現することができる。

[0038] さらに、本発明のファイバセンサは、チャンネルユニットに洗浄剤を容易に供給することができるので、前記チャンネルユニットを、光導波路ユニットから取り外すことなく容易に洗浄することができる。

[0039] さらに、本発明のファイバセンサは、測定面が端部に形成された光導波路が 2本以上設置されている場合、各測定面に複数種のリガンド層を形成するための溶媒を供給することができ、リガンド層が形成された後に、測定対象の検体が供給されるので、多種測定を効率的に実施することができる。

[0040] 本発明のファイバセンサ装置によれば、上述したファイバセンサと、光導波路ュ-ットを介して前記測定面へ照射させる測定光を供給するための少なくとも一つ以上の光源と、測定面力の光情報を検出する少なくとも一つ以上の光検出部と切り替え部とを備えて、るので、装置全体の小型化が可能となる。 [0041] 本発明の検体の測定方法によれば、光源から光導波路に光を供給し、光導波路を伝播してきた光を、検体流路内に形成された複数の測定面に照射し、光を照射した測定面から発せられる透過光、反射光、もしくは蛍光、化学発光を光検出部で検出し、検出した透過光、反射光、もしくは蛍光、化学発光から測定対象の検体の特性を測定するので、より高精度に検体の測定を行うことができる。

[0042] また、本発明の検体の測定方法によれば、一つの光源力複数の光導波路に光を供給し、光導波路を伝搬してきた光を、検体流路内に形成された複数の測定面に同時に照射し、光を照射した前記複数の測定面力発せられる透過光、反射光、もしくは蛍光、化学発光等の各光情報を一つの光検出部で時間的、空間的に切り替えて検出するので、一度に多数の検体の測定をより高精度に行うことができる。

図面の簡単な説明

[0043] [図 1]本発明のファイバセンサの一実施形態を示す概略構成図である。

[図 2]図 1に示す本発明のファイバセンサの上面図である。

[図 3] (a)、 (b)は本発明のファイバセンサの光導波路ユニットの一実施形態を示す概略構成図である。

[図 4]本発明のファイバセンサの一実施形態を示す概略構成図である。

[図 5] (a)、 (b)は本発明のファイバセンサの一実施形態を示す概略説明図である。

[図 6] (a)、（b)本発明のファイバセンサの一実施形態を示す概略断面図である。

[図 7] (a)カゝら (d)は本発明のファイバセンサの一実施形態を示す概略構成図である

[図 8]本発明のファイバセンサの一実施形態を示す概略構成図である。

[図 9] (a)、 (b)は本発明のファイバセンサの一実施形態を示す概略構成図である。

[図 10]本発明のファイバセンサの一実施形態を示す概略構成図である。

[図 11]本発明のファイバセンサの一実施形態であるリガンド形成方法を示す概略構成図である。

[図 12]図 11に示すリガンド形成方法の一部拡大図である。

[図 13]本発明のファイバセンサ装置の一実施形態を示す概略構成図である。

[図 14]複数の光導波路が円上に配置され、検出器が 1個の場合、遮光板を回転移動させて空間的に切り替える態様を示す図である。

[図 15]複数の光導波路が円弧上に配置され、検出器が 1個の場合、遮光板を回転移動させて空間的に切り替える態様を示す図である。

圆 16]複数の光導波路が直線および 2次元に配置され、検出器が 1個の場合、遮光板を上下移動、直線移動させて空間的に切り替える態様を示す図である。

圆 17]複数の光導波路が 2次元に配置され、検出器が 1個の場合、検出器を移動させて空間的に切り替える態様を示す図である。

圆 18]複数の光導波路が直線状に配置され、検出器が 1個で、遮光板が固定されている場合、検出器を移動させて空間的に切り替える態様を示す図である。

圆 19]従来のプラズモンセンサ装置を示す概略構成図である。

符号の説明

100、 120、 140、 172 ファイノくセンサ

102 光導波路ユニット

102a 嵌揷凸部

103a 流入用流路

103b 流出用流路

104 チャンネノレユニット

104a 嵌合孔

105a 流入用チューブ

105b 流出用チューブ

106 光導波路

106a 先端部

107 測定面形成用コネクタ

108 測定面

109 ガラスチューブ

110 検体供給口

112 検体流路

114 検体排出口 122 光導波路ユニット

124 流入用流路

126 流出用流路

128 流路

150 リガンド形成冶具

152 リガンド溶媒供給用チユ -ブ

154 リガンド供給用コネクタ

156 受容体ユニット

156a, 156b 貫通穴

158 リガンド溶媒排出用チユ -ブ

160 リガンド排出用コネクタ

162 受容体ビーズ

170 ファイバセンサ装置

174 光源

176 計測部

発明を実施するための最良の形態

[0045] 以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

[0046] 図 1には、本発明に係るファイバセンサ 100の実施形態の一例の斜視図が示されている。このファイバセンサ 100は、光導波路ユニット 102にチャンネルユニット 104 力 Sコネクタ構造により取り付けられて構成されている。コネクタ構造とは、チャンネルュニット 104に形成された嵌合孔 104aに嵌合する嵌揷凸部 102aが光導波路ユニット 102に形成され、嵌合孔 104aと嵌揷凸部 102aを接合することにより位置決め容易に接続が可能な構造のことである。なお、図示しないが、光導波路ユニット 102には、嵌揷凸部 102aを形成させずに嵌合孔を形成し、嵌挿ピン等を用いてチャンネルュニット 104と接続させても良い。また、必要に応じて、両ユニットの接続固定を行う固定用クリップを使用してもよい。

[0047] 次に、光導波路ユニット 102について説明する。光導波路ユニット 102は、図 2に示すように、先端部 106aにプラズモン共鳴 (SPR)により形成されるか、あるいは多層反射膜や鏡面処理された測定面 108を有する光導波路 106を設置、固定して構成される。なお、光導波路 106は、その測定面 108がチャンネルユニット 104の壁面の一部となるように、光導波路ユニット 102に固定される。図 2では、光導波路 106はその測定面 108が光導波路ユニット 102の端面と同一面上に位置するように固定されているが、光導波路 106は非同一面上で固定させてもよぐチャンネルユニット 104 の壁面の一部となればよ、。

[0048] また、光導波路ユニット 102は、図 3 (a)、 (b)に示すように、光導波路 106を多芯配置構成としてもよい。光導波路 106の配置構成は、 m X n構成からなり、例えば図 3 (a )に示す一次元配列構成の一例としては 1 X 4構成、図 3 (b)に示す二次元配列構成の一例としては 3 X 4構成としてもよぐ特に限定されるものではない。各光導波路 10 6の先端には、それぞれ測定面 108がそれぞれ形成されているため、一度に、光導波路 106の設置数分だけ、検体の測定を行うことができる。

[0049] さらに、図 4に示すように、光導波路ユニット 102には検体流入出用の流入用流路 1 03aと、流出用流路 103bを必要に応じて形成させてもよい。この場合、流入用流路 1 03aの一端は流入用チューブ 105aに接続され、流入用流路 103aのもう一端は後述するチャンネルユニット 104の検体供給口 110 (図 7を参照）に接続されている。

また、流出用流路 103bの一端は流出用チューブ 105bに接続され、流出用流路 10 3bのもう一端は後述するチャンネルユニット 104の検体排出口 114 (図 7を参照）に接続されている。

[0050] 次に、測定面 108の形成方法について、図 5 (a)、（b)を参照して説明する。図 5 (a )は測定面 108の形成前の構成斜視図であり、図 5 (b)は測定面 108の形成時 (組立後）の一部拡大断面図である。測定面 108は、まず、光導波路ユニット 102に光導波路 106を取り付け、光導波路ユニット 102に金属粒子を含む溶媒を流入出するガラスチューブ 109 (詳細な構成は図 6を参照）が取り付けられた測定面形成用コネクタ 10 7を対抗配置させる。金属粒子を含む溶媒をガラスチューブ 109と測定面形成用コネクタ 107を介して光導波路 106の先端部 106aに供給することにより測定面 108が形成される。測定面 108の膜厚は、溶媒の供給量もしくは供給速度等を変化させることにより制御することができる。なお、測定面形成用コネクタ 107は、図 1に示すチャンネルユニット 104を代用してもよい。

[0051] 図 5 (a)、（b)では、光導波路 106が多芯化されている場合について説明したが、測定面形成用コネクタ 107にガラスチューブ 109を多芯化配置させることにより、一度に複数の光導波路 106の先端に測定面 108を形成させることが可能となる。なお、この光導波路 106の多芯構造は、単芯構造にも適用出来る。

[0052] 上述した構成では、リガンドを測定面に形成することが可能である。多芯構造の光導波路の各測定面に、それぞれ複数種のリガンド溶媒を送ることにより、多種のリガンドを形成させることができる。この手法は、コネクタ構造の組み込んだ状態で実施することが出来るので、多種の検体測定を効率的に実施することができる。

[0053] 次に、図 5 (a)、 (b)に示した測定面形成用コネクタ 107に接続されているガラスチユーブ 109の一例を、図 6 (a)、（b)を参照して説明する。図 6 (a)に示すガラスチューブ 109は、断面円形で二層構造の 2重管構成であり、内層側の管が溶媒の排出用であり、外層側の管が溶媒の供給用となっている。また、図 6 (b)に示すガラスチューブ 109は、断面円形で二層構造の多穴管構成であり、内層側の管が溶媒の排出用であり、外層側の 4つの管が溶媒の供給用である。なお、ガラスチューブ 109は、図 6 (a )、（b)に示す構造に限定されるものではない。例えば、供給用の管と排出用の管を逆の用途として使用しても良い。また、図 6 (b)の供給用の管の数は 4つに限定されるものではなぐ必要に応じて変えればよい。

[0054] なお、図 6 (a)、 (b)に示すように、二層構造のガラスチューブ 109の内外を、場合に応じて溶媒排出用と供給用で使い分けると、金属膜の形成厚み状態を制御することが可能であり、センサ感度を調整することができる。

[0055] 次に、チャンネルユニット 104について説明する。チャンネルユニット 104は、図 7 (a )から (d)に示すように、測定対象の検体を供給するための検体供給口 110と、検体が流れる検体流路 112と、検体を排出するための検体排出口 114が形成されている。検体流路 112の流路形状は、図 7 (a)から (d)に示すように、（a)基本型、（b)反応物検出型、（c)、（d)二次元配列対応型等が考えられ、測定目的に選択すればよぐ特に限定されるものではない。また、光導波路 106の先端に形成された測定面 108 ( 図 2参照）力検体流路 112の壁面の一部となるような形状であれば良い。 [0056] 次に、図 8を参照して、ファイバセンサ 120の他の実施形態を示す。なお、図 1に示すファイバセンサ 100と同じものについては同じ符号を付して説明する。図 8に示すファイバセンサ 120は、図 1に示すファイバセンサ 100に、さらに第二の光導波路ュニット 122を設置して構成されている。第二の光導波路ユニット 122は、第一の光導波路ユニット 102にチャンネルユニット 104を挟んで対向配置され、第一の光導波路ユニット 102に取り付けられた光導波路 106に形成された測定面 108へ光を供給するためのものである。このため、図 8に示すファイバセンサ 120は、第二の光導波路ュニット 122側に設置された光源力も入力された測定用の光が測定面 108に照射され、測定面 108からの透過光もしくは蛍光、化学発光を第一の光導波路ユニット 102を介して検出部で受光する構成となっている。

[0057] 検出部は、光導波路が複数の場合、光検出器は 1個以上あれば良い。光検出器が 1個の場合は図 14に示すように遮光板を回転させる等移動させて空間的に切り替えれば良いし、遮光板の移動を一定にして検出器からの信号を時間的に切り替えても良い。

[0058] 遮光板の移動方法は図 15、 16に示すように光導波路の形状に合わせて直線的でも、円弧状でも、 2次元及び 3次元でも切り替えが出来れば良い。また、遮光板の形状は円でも方形でも選択された信号が通過できれば良い。検出器を図 17のように移動させても良い。光検出器の移動方法は光導波路の形状に合わせて直線的でも、円弧状でも、 2次元及び 3次元でも切り替えが出来れば良い。また図 18のように固定の遮光板と組み合わせて光検出器を移動させても良い。また、光検出器を移動させるかわりに複数配置しても良、。

[0059] なお、図示しないが、第二の光導波路側に光源を配置せず（図 1参照）、第一の光導波路側に光源と、検出部の両方を配置させてもよい。この場合、第一の光導波路側から測定用の光を入力させ、測定面 108からの反射光を、第一の光導波路を介して途中で検出部に反射光が伝搬されるようにプリズム、ミラー等により光路をシフトさせればよい。この構成は、光導波路が単数の場合と、複数の場合のいずれにも適用可能である。

[0060] なお、第二の光導波路ユニット 122は、図 9に示すように、測定用光の受光側の光導波路数と同数の照射用の光導波路を設けた多芯構造としている。これは、同時に多芯（多種)の測定を実施することができるからである。なお、図示しないが、第二の光導波路ユニット 122に設置する光導波路の数と、第一の光導波路ユニット 102に設置する光導波路の数は、必ず同数にする必要はない。測定面 108からの光情報を受光することができる必要最低限以上の光導波路の数を設置すればよい。

[0061] また、第二の光導波路ユニット 122は、図 9に示すように、検体流入出用の流入用流路 124と、流出用流路 126とを必要に応じて形成させてもよい。この場合、流入用流路 124の一端は流入用チューブ 105aに接続され、流入用流路 124のもう一端はチャンネルユニット 104の検体供給口 110 (図 7を参照）に接続されている。また、流出用流路 126の一端は流出用チューブ 105bに接続され、流出用流路 126のもう一端はチャンネルユニット 104の検体排出口 114 (図 7を参照）に接続されている。

[0062] 次に、図 8および図 9の他実施例について図 10を参照して説明する。図 10に示すファイバセンサ 140は、チャンネルユニットを配置させずに第二の光導波路ユニットの端面に、検体の流路 128を形成させたものである。それ以外は、図 8と同様の構成である。このような構成にすると、チャンネルユニットが不要となり、より簡易な構成となる

[0063] 次に図 11を参照して、リガンド形成方法の他実施例を説明する。

図 11に示すリガンド形成冶具 150は、リガンド溶媒供給用チューブ 152を備えたリガンド供給用コネクタ 154と、受容体ユニット 156と、リガンド溶媒排出用チューブ 15 8を備えたリガンド排出用コネクタ 160とが、順にコネクタ構造で接続されている。なお、受容体ユニット 156は、図 12に示すように、径が異なる 2つの貫通穴 156a、 156b が複数個所形成され、各貫通穴の径の大きい方（図 12では貫通穴 156a)に、測定対象検体である受容体ビーズ 162が収納されることになる。また、リガンド溶媒供給用チューブ 152およびリガンド溶媒排出用チューブ 158は、上述した図 6 (a)、（b)に示す構造のチューブを使用してもょ、。

[0064] 次に図 11および図 12を参照し、リガンド形成冶具 150を用いて受容体ユニット 156 に受容体ビーズ 162を収納させる方法について説明する。まず、リガンド供給用コネクタ 154と、受容体ユニット 156と、リガンド排出用コネクタ 160とをコネクタ構造で接続する。この際、受容体ユニット 156は、径の大きい貫通穴 156aの方をリガンド供給用コネクタ 154側に向けて接続させる。

[0065] 次に、リガンド溶媒供給用チューブ 152と、リガンド供給側コネクタ 154を介して受容体ユニット 156に受容体ビーズ 162を含んだリガンド溶媒を供給する。受容体ュニット 156では、径の小さい貫通穴 156bからは、受容体ビーズ 162が通過しないように設計されているため、受容体ユニット 156に受容体ビーズ 162がトラップ (収納）されることになる。なお、不要な溶媒は受容体ユニット 156を通過し、リガンド排出用コネクタ 160を介してリガンド溶媒排出用チューブ 158から排出される。

[0066] 上述のように受容体ユニット 156に形成された検体 (受容体ビーズ 162)は、図 1または図 8に示すようなファイバセンサのチャンネルユニットの代わりに組み込んだ構成で測定することになる。この場合、光導波路ユニットに設置された光導波路の先端には測定面を形成させなくてもよい。図 1の構成であれば、図示しないが、光導波路ュニットから検体に光を照射させ、検体からの反射光を測定することにより検体の測定を行う。図 8の構成であれば、図 14に示すように、第一の光導波路ユニットから検体に光を照射させ、検体からの透過光を、第二の光導波路を介して検出部で測定することにより検体の測定を行う。また、この受容体ビーズを蛍光バーコード認識させている場合には、受容体ビーズからの蛍光を測定することにより検体の測定を行う。

[0067] 次に、図 13を参照して、ファイバセンサ装置の実施形態を示す。図 13に示すフアイバセンサ装置 170は、図 8に示すファイバセンサ 172にカ卩え、さらに測定光を発生させる光源 174と、測定面からの透過'反射光、あるいは蛍光、化学発光などの光情報を受光し解析する計測部 176とを備えて、る。図 13に示すファイバセンサ装置 170 では、ファイバセンサ 172の測定面を有する光導波路が複数設置されているのに対し (詳細は図 8を参照）、光源 174および計測部 176がーつずつのみ設置されている。つまり、一つの光源 174から測定用の光が出力された後、スプリッタ等により分岐されて、照射側の複数の光導波路に伝搬されることになる。また、複数の測定面からの透過光、蛍光、化学発光等を複数の受光側の光導波路で受光し、時間的もしくは空間的に切り替えて計測部 176にお、て測定する。

[0068] 光導波路が複数の場合、光検出器は 1個以上あれば良い。光検出器が 1個の場合は図 14に示すように遮光板を回転させる等移動させて空間的に切り替えれば良いし、遮光板の移動を一定にして検出器からの信号を時間的に切り替えても良い。遮光板の移動方法は図 15、 16に示すように光導波路の形状に合わせて直線的でも、円弧状でも、 2次元及び 3次元でも切り替えが出来れば良い。また、遮光板の形状は円でも方形でも選択された信号が通過できれば良い。光検出器を図 17のように移動させても良い。光検出器の移動方法は光導波路の形状に合わせて直線的でも、円弧状でも、 2次元及び 3次元でも切り替えが出来れば良い。また図 18のように固定の遮光板と組み合わせて光検出器を移動させても良い。また、光検出器を移動させるかわりに複数配置しても良い。

このため、図 13に示すファイバセンサ装置では、図示しないが、一度に光導波路 10 6の設置数分だけ、検体の測定を行うことができる。

[0069] 次に図 13を参照して、ファイバセンサ装置 170を用いた検体の測定方法について説明する。まず、一つの光源 172から複数の光導波路に対し測定用の光を供給する。この際、図示しないが、 1 Χ η (ηは設置されている照射側の光導波路の数)のスプリッタにより、光源 172からの測定用の光を分岐する。次に照射側の光導波路を伝播してきた測定用の光を、前記光導波路の先端部に形成された測定面に照射する。測定面にはリガンド層が形成され、そのリガンド層には検体がトラップされている状態である。この検体の状態により、測定面からの透過光の状態が変化することになる。次に、測定面から発せられる透過光を受光側の光導波路で受光し、最後に、計測部 17 6にて検出した透過光、反射光、あるいは蛍光、化学発光などの光情報から測定対象の検体の特性を測定する。なお、照射側および受光側の光導波路が複数設置されている場合は、各測定面から発せられる各透過光、反射光、あるいは蛍光、化学発光などの光情報を一つの光検出部で時間的、空間的に切り替えて検出する。

[0070] 光導波路が複数の場合、図 14に示すように遮光板を回転させる等移動させて空間的に切り替えれば良いし、遮光板の移動を一定にして検出器からの信号を時間的に切り替えても良い。遮光板の移動方法は図 15、 16に示すように光導波路の形状に合わせて直線的でも、円弧状でも、 2次元及び 3次元でも切り替えが出来れば良い。また、遮光板の形状は円でも方形でも選択された信号が通過できれば良い。光検出器を図 17のように移動させても良い。光検出器の移動方法は光導波路の形状に合わせて直線的でも、円弧状でも、 2次元及び 3次元でも切り替えが出来れば良い。また図 18のように固定の遮光板と組み合わせて光検出器を移動させても良い。

なお、図示しないが、上述したファイバセンサ 100、 120、 140、 172およびファイバセンサ装置 170で用いる光導波路ユニットは、その端面を傾斜させた構成としてもよい。好ましくは、この端面の傾斜角度を、光の伝搬方向（光軸）に対して 8° にする。このような構成にすると、何らかの原因により戻り光が発生したとしても、光源に戻ることがなぐ光源の制御を良好に行うことができる。

Claims

請求の範囲

[1] 測定面が光導波路の端部に形成された光導波路ユニットと、前記測定面に接触させて測定が行なわれる測定対象の検体が検体流路を介して流入出されるチャンネルュニットとを備え、前記光導波路は前記測定面が前記チャンネルユニットの流路壁面の一部となるように、前記光導波路ユニットに固定され、更に前記光導波路ユニットは前記チャンネルユニットと着脱可能となるように設置されて、ることを特徴とするフアイノセンサ。

[2] 測定面が光導波路の端部に形成された光導波路ユニットと、前記測定面に接触させて測定が行なわれる測定対象の検体が検体流路を介して流入出されるチャンネルュニットとを備え、前記光導波路は前記測定面が前記チャンネルユニットの流路壁面の一部となるように設置され、前記光導波路は少なくとも 1本以上で構成されていることを特徴とするファイバセンサ。

[3] 前記光導波路は、 m X n構造で光導波路ユニットに任意の間隔で配置されて、ることを特徴とする請求項 2に記載のファイバセンサ。

[4] 測定面が光導波路の端部に形成された第一の光導波路ユニットと、前記測定面からの光情報を検出する検出部と、前記測定面に接触させて測定が行なわれる測定対象の検体が検体流路を介して流入出されるチャンネルユニットとを備え、前記光導波路は前記測定面が前記チャンネルユニットの流路壁面の一部となるように前記第一の光導波路ユニットに設置され、前記光情報は、前記測定面からの透過光もしくは、反射光、蛍光、化学発光であることを特徴とするファイバセンサ。

[5] 測定面が光導波路の端部に形成された第一の光導波路ユニットと、前記測定面からの光情報を検出する検出部と、前記測定面へ光を伝播させる第二の光導波路ュニットと、前記測定面に接触させて測定が行なわれる測定対象の検体が検体流路を介して流入出されるチャンネルユニットとを備え、前記光導波路は前記測定面が前記チヤンネルユニットの流路壁面の一部となるように前記第一の光導波路ユニットに設置され、

前記光情報は、前記測定面からの透過光もしくは、反射光、蛍光であることを特徴とするファイバセンサ。

[6] 測定面が光導波路の端部に形成された光導波路ユニットと、前記測定面に接触させて測定が行なわれる測定対象の検体が検体流路を介して流入出されるチャンネルュニットとを備え、

前記測定面は、前記光導波路が前記光導波路ユニットに設置され、少なくとも前記光導波路の先端部を覆うように前記光導波路ユニットの端面に測定面形成用コネクタを設置させ、前記測定面形成用コネクタを介して光導波路の先端部に金属粒子を含む溶媒を流入出させることにより形成されることを特徴とするファイバセンサ。

[7] 前記光導波路ユニットと、前記チャンネルユニットとは、位置決めピンを用いたコネクタ構造で結合されるとともに、前記検体流路が形成されることを特徴とする請求項 1から 6の!、ずれかに記載のファイバセンサ。

[8] 前記光導波路ユニットの中には、前記チャンネルユニットへ測定対象の検体もしくは洗浄剤を流入出させるための流入出流路が形成されていることを特徴とする請求項

1力ら 7の!、ずれかに記載のファイバセンサ。

[9] 前記光導波路ユニットには、前記チャンネルユニットへ測定対象の検体もしくは洗浄剤を流入出させるためのキヤビラリが設置されることを特徴とする請求項 1から 8のいずれかに記載のファイバセンサ。

[10] 前記測定面には、リガンド層を形成するための溶媒が供給され、リガンド層が形成された後に、測定対象の検体が供給されることを特徴とする請求項 1に記載のファイバセンサ。

[11] 前記測定面は、プラズモン共鳴 (SPR)センサにより形成されたことを特徴とする請求項 1から 10のいずれかに記載のファイバセンサ。

[12] 請求項 1から 3、および、 5から 11のうち少なくとも 1項に記載されたファイバセンサと、前記光導波路ユニットを介して前記測定面へ照射させる測定光を供給するための少なくとも一つ以上の光源と、前記測定面力の光情報を検出する少なくとも一つ以上の光検出部とを備えたファイバセンサ装置。

[13] 前記光検出部は、前記測定面力の光情報を時間的もしくは空間的に切り替える切り替え手段を備えたことを特徴とする請求項 12に記載のファイバセンサ装置。

[14] 前記切り替え手段として 1個以上の穴の空いた 1枚以上の遮光板を回転または動かす駆動装置を備えていることを特徴とする請求項 13に記載のファイバセンサ装置。

[15] 前記検出部からの電気信号を時間的に分解することで信号を切り替えることを特徴とする請求項 13に記載のファイバセンサ装置。

[16] 前記検出部への光信号を時間的に分解することで信号を切り替えることを特徴とする請求項 13に記載のファイバセンサ装置。

[17] 検体流路を介した第一の光導波路ユニット測定面の自己発光反応によって測定面カゝら発せられる化学発光を光検出部で検出し、

検収したィ匕学発光力測定対象の検体の特性を測定するファイバセンサ装置による測定方法。

[18] 光源から光導波路に光を供給し、

検出した透過光、反射光、もしくは蛍光力測定対象の検体の特性を測定するファィバセンサ装置による測定方法。

[19] 一つの光源から複数の光導波路に光を供給し、

光を照射した前記複数の測定面力発せられる透過光、反射光、もしくは蛍光、の各光情報を一つの光検出部で時間的、空間的に切り替えて検出するファイバセンサ装置による測定方法。

[20] 検体流路内に形成された複数の測定面の自己発光反応によって測定面力発せられる化学発光の光情報を一つの光検出部で時間的、空間的に切り替えて検出するファイバセンサ装置による測定方法。

[21] 前記切り替え手段として 1個以上の穴の空いた 1枚以上の遮光板を回転または動かす駆動装置を備えることを特徴とする請求項 19に記載のファイバセンサ装置による測定方法。

[22] 前記検出部からの電気信号を時間的に分解することで信号を切り替えることを特徴とする請求項 19に記載のファイバセンサ装置による測定方法。

[23] 前記検出部への光信号を時間的に分解することで信号を切り替えることを特徴とする請求項 19に記載のファイバセンサ装置による測定方法。