WO2007129612A1

WO2007129612A1 - 光検出型分子センサ及び分子検出方法並びに分析溶液塗布装置

Info

Publication number: WO2007129612A1
Application number: PCT/JP2007/059199
Authority: WO
Inventors: Tomofumi Arai; Junji Tominaga
Original assignee: National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2007-11-15
Also published as: JP2007298470A; JP4670015B2

Abstract

　高密度集積化して、高精度分析ができる光検出型分子センサ及びこれを利用した、短時間かつ高精度で分析する分子検出方法を提供することを目的とするものであって、基板上に、少なくとも第１の透明薄膜層、相変化型光記録層、第２の透明薄膜層、及び反射薄膜層がこの順に積層形成されてなり、最表面に分子認識機能を有する機能性分子が固定化されていることを特徴とする分子センサである。

Description

明細書

光検出型分子センサ及び分子検出方法並びに分析溶液塗布装置技術分野

[0001] 本発明は、光検出型分子センサに関するものであり、特に分子センサ上に吸着した生体分子を蛍光等のラベルを使用することなぐより高速かつ高精度に測定することを可能とした光検出型分子センサとその使用に関する。

背景技術

[0002] 従来、微量の分子検出には蛍光や放射性同位体元素を用いた分子のラベリングが多用されてきた。例えば、蛍光を用いた代表的な分子検出法である DNAマイクロアレイ（DNAチップ）は、 DNA分子を基板表面にアレイ状に配置 ·固定したものであり、ターゲット分子とのハイブリダィゼーシヨン形成の強度を測定する。しかし、この方法では検出のために蛍光色素等でターゲット分子をラベリングする必要があり、前処理が煩雑になるとともにラベリングによりターゲット分子自体の特性が変化してしまう可能十生がある。

[0003] ターゲット分子をラベリングすることなしに検出する方法として、表面プラズモン共鳴を利用する方法が知られている（非特許文献 1参照）。この表面プラズモン共鳴を用いた検出方法は、一般に、レーザー光をある角度でプリズムに入射し、プリズム表面に成膜した貴金属薄膜上に表面プラズモンを励起させ、入射角度に依存したレーザ一光の反射強度変化を測定することにより分子検出を行う。従って、高感度で分子検出を行うためには、レーザー行路長を長くして角度の分解能を上げる必要があるため、検出装置が比較的大きくなり、角度調整機構などコスト高なものとなる。

[0004] その他のラベリング不要な分子検出方法として、光の干渉効果を利用する方法がある。例えば特許文献 1及び特許文献 2には、誘電体の積層薄膜構造による光干渉効果を利用して生体分子を検出する方法が記載されており、特許文献 3には、細孔を有する多層膜ミラーによる光干渉効果を利用して生体分子を検出する方法が記載されている。しかし、これらの方法では、位置情報をセンサ自体に記録する機能がないため、高密度集積化した際に検出対象分子の位置決めの精度が低い。 [0005] また、非特許文献 2及び特許文献 4には、光干渉を利用して高速で分子検出を行う方法が記載されている。これは、ディスク状の反射基板上に予め金蒸着により形成された高さ λ /8のランド構造を有する BioCDと呼ばれるセンサにレーザー光を照射し、基板およびランド構造からの反射光の干渉による強度変化を測定することで分子検出を行う。この BioCD分子センサは、多種の分子の高速検出が可能であり、また検出に必要な光学系が比較的簡素であるという利点をもっているが、当該分子センサの作製にぉレ、ては、予めディスク状の基板上にマスク蒸着あるいはリソグラフィー処理を用いて微細なランド構造を作製しておく必要があり、コスト高なものとなる。また、位置情報をセンサ自体に記録する機能を有しなレ、。

[0006] 一方、市販の光ディスク構造はデータの記録'再生を目的として設計されており、光干渉効果を利用して、ディスク表面に吸着した分子を検出することはできない。また、そのような目的で作製されたものではないことは明白である。光相変化膜と呼ばれる薄膜を用いた記録型の光ディスクも市販されているが、市販の記録型光ディスクをそのまま分子検出に応用することができないことも明白である。

特許文献 1 :特開昭 58— 195142号公報

特許文献 2：特開 2004— 132799号公報

特許文献 3：特開 2005— 351754号公報

特許文献 4 :米国特許第 6685885号明細書

非特許文 1： H. Raether 、 Surfaceplasmons on smooth and rough surfaces and on gratings^ Springer- Verlag出片反、 1988、ドイツ

非特許文献 2 : M. M. Varma et al., Optics Letters, 29 (2004) 950-952

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであって、ラベル処理を必要とせずに大量の情報を高速に処理し、高密度集積化でき、高精度で分析できるとともに、位置情報等のデータを記録しうる光検出型分子センサ、及びそれを利用した、短時間かつ高精度で分析する分子検出方法を提供することを目的とするものである。課題を解決するための手段 [0008] 発明者らは、上記目的を達成すベぐ光学シミュレーション等を駆使して鋭意研究を重ねた結果、相変化型光記録層を有する薄膜積層構造による光干渉効果を効率よく利用することにより、吸着分子を高速かつ高精度で検出することが可能な分子センサが得られることを見出した。

[0009] 本発明は、これらの知見に基づいて完成に至ったものであり、以下のとおりのものである。

(1)基板上に、少なくとも第 1の透明薄膜層、相変化型光記録層、第 2の透明薄膜層、及び反射薄膜層がこの順に積層形成されてなり、最表面に分子認識機能を有する機能性分子が固定化されていることを特徴とする分子センサ。

(2)前記基板と前記第 1の透明薄膜層の間に反射薄膜層が積層形成されていることを特徴とする上記（1)の分子センサ。

(3)前記積層膜界面からの各反射光の干渉効果を利用した光検出型であることを特徴とする上記（1)又は（2)の分子センサ。

(4)前記相変化型光記録層が、アドレス情報等のデータ記録'再生機能、又は相変化に伴う反射率変化を利用した位置のマーキング機能を有することを特徴とする上記（1)〜（3)のレ、ずれかの分子センサ。

(5)前記相変化型光記録層が、 Sb及び Teのうち少なくとも一方を含む合金によって構成されていることを特徴とする上記（1)〜（4)のいずれかの分子センサ。

(6)前記相変化記録層の膜厚が、 5〜100nmであることを特徴とする上記（1)〜（5) のレ、ずれかの分子センサ。

(7)前記第 1透明薄膜層及び前記第 2の透明薄膜層が、ガラス、半導体窒化物、金属酸化物、金属ハロゲン化物、あるいはこれらの複合物を主成分とすることを特徴とする上記（1)〜（6)のいずれかの分子センサ。

(8)前記第 1の透明薄膜層及び前記第 2の透明薄膜層のうち少なくとも一層の膜厚が; i ZlOn〜え/ η( λ：波長、 η:透明薄膜層の屈折率）であることを特徴とする上記（1)〜（7)のレ、ずれかの分子センサ。

(9)前記反射薄膜層が、金属、合金又は半導体を主成分とすることを特徴とする上記（1)〜（8)のレ、ずれかの分子センサ。 (10)前記反射薄膜層の膜厚が、：!〜 lOOnmであることを特徴とする上記（1)〜（9) のレ、ずれかに記載の分子センサ。

(11)前記基板が、予め形成されたピット形状又はグノレーブ形状の構造を有するディスク状又はカード状基板であることを特徴とする上記（1)〜（10)のいずれかの分子センサ。

(12)前記基板上に予め形成されたピットの配列又はグループの配列が、同心円状又はスパイラル状であることを特徴とする上記（11)の分子センサ。

(13)上記（1)〜（： 12)のいずれかの分子センサを用いた分子検出方法であって、分子センサの表面に吸着している分子を、該分子センサにレーザー光を照射して、その吸着前後の反射光強度の変化を測定することにより検出することを特徴とする分子検出方法。

(14)前記相変化型光記録層の一部分を、パルスあるいは連続レーザー光照射によつて相変化させることを特徴とする上記（13)の分子検出方法。

(15)前記機能性分子又は該機能性分子に結合している分子を、レーザー光照射によって分解又は蒸発させることを特徴とする上記（13)又は（14)の分子検出方法。

(16)上記（1)〜（12)のレ、ずれかの分子センサに分析溶液を塗布するための装置であって、分析する溶液を充填した複数のキヤピラリーを薄いシート上に整歹 I」、固定し、該キヤビラリ一を固定した薄いシートを、直径が 5mm以上の卷き取り用ロールの表面にスパイラル状に巻き付けることによってキヤビラリ一集合体としたことを特徴とする分析溶液塗布装置。

(17)前記キヤピラリーを固定した薄いシートの巻き付け方向が、上記（12)に記載されたスパイラル状のグループの配列方向と同じであることを特徴とする上記（16)の分析溶液塗布装置。

発明の効果

本発明の光検出型分子センサは、極めて多種類の機能性分子を高密度集積化でき、高速で分析できることとともに、位置情報等のデータを分子センサ自体に記録可能であるという優れた効果を奏する。また、検出光学系が比較的簡素であることから、小型'低価格の検出装置の提供が可能となる。本発明の分子検出方法は、光検出を用いることにより大量の情報を短時間に処理することができるため、測定対象の分子数が極めて多種であっても、短時間かつ高精度で分析することが可能である。また、本発明の分析溶液塗布装置を用いることにより、本発明の分子センサ上に、多種類の分析溶液を簡便に塗布することができる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]本発明の好ましい実施態様にかかるディスク状基板を有する分子センサの略斜視図である。

[図 2]図 1に示される分子センサの略拡大断面図である。

[図 3]分子センサの表面に固定化された機能性分子と検出対象分子との分子認識反応の説明図であり、図 3(a)は検出対象分子との分子認識反応前の分子センサの状態を、図 3(b)は検出対象分子との分子認識反応後の分子センサの状態を表す。

[図 4]分子センサの表面に成膜した Si〇薄膜の膜厚に依存した反射光強度の変化

2

を示す図である。

[図 5]オシロスコープの表示画面に表示されたストレプトアビジンを吸着させた分子センサからの反射光強度を示す図である。

[図 6]本発明の分析溶液塗布装置の原理を示す図である。

符号の説明

[0012] 1 分子センサ

2 基板

3 第一の反射薄膜層

4 第一の透明薄膜層

5 相変化型光記録層

6 第二の透明薄膜層

7 第二の反射薄膜層

8 分子認識機能を有する機能性分子 (チオール化ビォチン）

9 検出対象分子 (ストレプトアビジン分子）

10 キヤビラリ一

11 薄いシート 12 卷き取り用のロール

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下、本発明の好ましい実施態様について、添付の図面に基づいて詳細に説明を加える。なお、各図の説明において同一の要素には同一の符号を付す。

図 1は、本発明の好ましい実施態様にかかるディスク状基板を有する分子センサの略斜視図であり、図 2は、図 1に示される分子センサの略拡大断面図である。

図 2に示されるように、本実施態様に力かる分子センサ 1は、基板 2上に、第一の反射薄膜層 3と、第一の透明薄膜層 4と、相変化型光記録層 5と、第二の透明薄膜層 6 と、第二の反射薄膜層 7とが、この順に積層して成膜されている。

本実施態様においては、図 2に示されるように、分子センサ 1は、成膜側からレーザ一ビーム Lが照射されて、その反射光強度が測定されるように構成されている。レーザ一ビーム Liま、 300〜1600nm、より好ましく ίま 400〜800nmの波長えを有し、開口数 NAが 0. 3〜： 1. 0、より好ましくは ΝΑ0· 4〜0. 7の対物レンズによって、分子センサ 1の表面に集光される。

[0014] 本発明における基板 2は、分子センサ 1に求められる機械的強度を確保するための支持体としての役割を果たす。

基板 2の形状は、とくに限定されるものではないが、ディスク状又はカード状に形成され、一方の主面に中心部近傍から外縁部に向けて、レーザービーム Lのガイドトラックとして機能するグループまたはピットが、同心円状又はスパイラル状に形成されてレ、るのが好ましい。

基板 2を形成するための材料は、分子センサ 1の支持体として機能することができれば、とくに限定されるものではなぐ例えば、ガラス、石英、シリコン、金属、セラミツタス、マイ力、樹脂などによって形成することができる。このような樹脂としては、ポリ力ーボネート樹脂、ォレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコン樹脂、フッ素系樹脂、 ABS樹脂、ウレタン榭脂などが挙げられる。これらの中でも、加工性などの点から、ポリカーボネート榭脂、ォレフィン樹脂がとくに好ましい。

[0015] 図 1に示す実施形態においては、基板 2と第一の透明薄膜層 4の間に第一の反射薄膜層 3を設けているが、前記基板 2に光反射性のものを用いた場合には、第一の反射薄膜層 3を省略することができる。

本発明において、第一の反射薄膜層 3及び第二の反射薄膜層 7を形成するための材料は、金属、合金又は半導体を主成分とし、好ましくは、 Au、 Ag、 Al、 Cu、 Pt、 P d、 Rh、 Ni、 Ti、 Cr、 W、あるいは、これらの金属を主成分とする合金によって形成される。

第一の反射薄膜層 3及び第二の反射薄膜層 7は、：!〜 lOOnmの厚さを有し、特に、第一の反射薄膜層は反射率の観点から 10〜100nmの厚さを有するのがより好ましぐ第二の反射薄膜層 7は、半透明膜として機能するため l〜30nmの厚さを有するのがより好ましい。

[0016] 本発明において、第一の透明薄膜層 4及び第二の透明薄膜層 6を形成するための材料は、照射するレーザービーム Lに対して光透過性を有するならば、とくに限定されるものではないが、好ましくは、ガラス、半導体窒化物、金属酸化物、金属ハロゲン化物あるいは、これらの複合物によって形成される。

第一の透明薄膜層 4及び第二の透明薄膜層 6は、 λ /50η〜 λ /η ( λ：レーザービーム Lの波長、 n:透明薄膜層の屈折率）の厚さを有するように形成される。特に、第一の透明薄膜層 4及び第二の透明薄膜層 6の少なくとも一方は、光干渉条件より、 λ /10η〜え /ηの厚さを有するように形成されるのが好ましレ、。

[0017] 本発明における相変化型光記録層 5は、記録可能なパワーに設定されたレーザービーム Lの照射により、アドレス情報等のデータ記録 ·再生機能、又は相変化に伴う反射率変化を利用した位置のマーキング機能を有している。

該相変化型光記録層 5を形成するための材料は、例えば、すでに市販されている書き換え可能な光ディスクに用いられているカルコゲン化合物が最適であり、特に Sb 及び Teのうち少なくとも一方を含む合金によって構成されていることが好ましい。しかしながら、この種の材料に限定されるものではなぐたとえば、酸化タングステンや銀亜鉛合金等、レーザービーム Lの照射強度あるいは照射時間に応答し、構造変化により反射率等の光学的な変化を生じさせるものであれば良い。

相変化型光記録層 5は、本発明の分子センサを用いて多種類の異なる溶液を分析する場合に、溶液を固定し、また検索するための位置情報としての役割をもつ。相変化型光記録層 5に、レーザーによって時間変調信号等からなる位置情報信号を記録した後、多種類の溶液を本発明の分子センサ上に滴下すれば、センサ上のどの場所に異なる溶液を固定した力、を確認できる。また、相変化型光記録層 5は、上下に配置された第一および第二の透明誘電体薄膜と、第一および第二の反射膜層からなる光学多層薄膜において、第二の反射膜表面に固定された分子の有無を光学干渉効果によって検出するための位相変化膜として機能する。相変化型光記録層 5の膜厚は、 5nm以下では干渉効果が十分得られず、また、 lOOnm以上では透過光が著しく低下することで干渉効果が十分得られない。したがって、より好ましくは lOnmから 30 nmの範囲が良い。

[0018] 以上のような構成を有する分子センサ 1は、次のようにして製造される。

まず、基板 2の表面上に、第一の反射薄膜層 3が形成される。第一の反射薄膜層 3 は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法などによって形成することができる。

次いで、第一の反射薄膜層 3の表面上に、第一の透明薄膜層 4が形成される。第一の透明薄膜層 4は、第一の反射薄膜層 3を形成する方法と同様に、スパッタリング法、真空蒸着法などによって形成することができる。

次いで、第一の透明薄膜層 4の表面上に、相変化型光記録層 5が形成される。相変化型光記録層 5は、第一の反射薄膜層 3を形成する方法と同様に、スパッタリング法、真空蒸着法などによって形成することができる。

次いで、相変化型光記録層 5の表面上に、第二の透明薄膜層 6が形成される。第二の透明薄膜層 6は、第一の反射薄膜層 3を形成する方法と同様に、スパッタリング法、真空蒸着法などによって形成することができる。

次いで、第二の透明薄膜層 6の表面上に、第二の反射薄膜層 7が形成される。第二の反射薄膜層 7は、第一の反射薄膜層 3を形成する方法と同様に、スパッタリング法、真空蒸着法などによって形成することができる。

[0019] 図 3は、分子センサ 1の表面に固定化された分子認識機能を有する機能性分子 8と検出対象分子 9との分子認識反応の説明図であり、図 3(a)は検出対象分子 9との分子認識反応前の分子センサ 1の状態を、図 3(b)は検出対象分子 9との分子認識反応後の分子センサ 1の状態を表す。ここで、分子認識反応とは、 DNA分子間、 RNA分子間、又は DNA— RNA分子間のハイブリダィゼーシヨン、抗原抗体反応、酵素基質間の反応、あるいは、アブタマ一—タンパク質分子間の反応など、生体分子間の特異的相互作用に由来する反応である。図 3では、ピオチンとストレプトアビジン分子との分子認識反応の例が示されてレ、る。

[0020] 本発明に用いられる分子認識機能を有する機能性分子 8とは、検出対象分子 9との分子認識反応に寄与する機能性官能基又は分子認識部位を有する分子をいう。本発明においては、分子認識反応に寄与する機能性官能基又は分子認識部位有する分子としては、 DNA'RNA誘導体、抗原又は抗体、ストレプトアビジンなどのタンパク質分子、ピオチン、アブタマ一などが好ましく用いられる。

検出対象分子 9は、この例のように分子センサ 1の表面に固定化された機能性分子 8と直接反応させてもよぐあるいは、第三の分子を介して間接的に反応させてもよい分子認識機能を有する機能性分子 8は、第二の反射薄膜層 7が金又は銀で形成されている場合、分子センサ 1の表面に含硫黄有機分子を用いて固定化されることが好ましい。

本発明における含硫黄有機分子とは、チオール基（一 SH)、ジスルフイド基 (一 S— S—)、モノスルフイド基（一 S ）などの含硫黄官能基を有する有機分子をいう。分子認識機能を有する機能性分子 8の単分子膜は、例えば、含硫黄有機分子雰囲気中に一定時間放置する気化吸着法、含硫黄有機分子溶液中に一定時間浸漬する浸漬法などの通常の自己組織化膜形成の方法によって形成することができる。

[0021] 次に、本発明の分子センサ上に分析溶液を塗布するのに適した装置について説明する。

図 6は、キヤピラリーをスパイラル状に巻き付けることによって作製される本発明における分析溶液塗布装置の原理を示す図である。

図 6に示すように、分析溶液をキヤピラリー 10に充填した後、該キヤピラリー 10を、薄いシート 11上に整歹 1J、固定し、このキヤピラリー 10を固定した薄いシート 11を、直径が 5mm以上の卷き取り用のロール 12の表面にスパイラル状に巻き上げ、スパイラル状のキヤビラリ一集合体を形成する。

[0022] この装置を用いることにより、多種類の分析溶液を、センサ上に簡単に塗布することができる。

また、上記装置において、スパイラル状に巻き上げる方向を、基板 2上に形成したピット形状又はグループ形状のスパイラル構造の方向に一致させておくことにより、分析溶液を、基板上に形成したピット形状又はグループ形状上に簡単に塗布することができる。

[0023] 本発明においては、分子センサの最表面全体に前述の機能性分子を固定化し、該固定化した機能性分子の不要部分に、あるいは該最表面の全面に固定化した機能性分子に結合した分子の不要部分に、レーザー光照射を行い、不要な機能性分子又は機能性分子に結合分子を、分解又は蒸発させることも可能である。

[0024] 次に、分子検出方法について説明する。

本発明においては、分子センサ 1に照射したレーザービーム Lが各薄膜層 3〜7の各界面において反射し、それらの反射光が互いに干渉し合うが、検出対象分子 9の吸着によりその干渉条件が変化することによる、分子センサ 1からの反射光強度変化を測定して分子検出を行う。

反射光強度の測定方法としては、反射光を、レンズを用いて集光し、フォトダイォードを用いて測定することが好ましい。

次に本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

[0025] 以上のとおり、本発明においては、分子センサの相変化型光記録層にアドレス情報等のデータを記録 ·再生する際、又は分子センサに吸着された分子を光干渉法により光検出する際、或いは、分子センサの最表面に固定化された機能性分子又は該機能性分子に結合されている分子の不要部分を分解又は蒸発させる際、のいずれにおいてもレーザー光が用いられるが、それぞれの場合に応じてその強度を変化させて用いることにより、いずれにも同一のレーザー光を用いることが可能である。

実施例 1

[0026] (分子センサ用薄膜積層体の作製）直径 12cm、厚さ 0. 6mmのポリカーボネート樹脂製の光ディスク用基板のグループ構造が形成されている表面上に、スパッタリング法により、第一の反射薄膜層 (Au、 5 0nm)、第一の透明薄膜層（（ZnS) (SiO ) 、 45nm)、相変化型光記録層 (Ag I

85 2 15 6. 0 n Sb Te 、 15nm)、第二の透明薄膜層（（ZnS) (SiO ) 、 85nm)及び第

4. 4 61. 0 28. 6 85 2 15

二の反射薄膜層 (Au、 5nm)を、スパッタリング法によりこの順に成膜した。

[0027] (検量線の測定）

作製した分子センサ用薄膜積層体の表面に、波長 635nmにおレ、て生体分子の屈折率に近い屈折率 (n= l . 46)を有する SiO薄膜を、場所により膜厚を 2nm, 4nm

2

, 6nm， 8nm, lOnmと変化させてスパッタリング法により成膜した。 SiO膜厚に依存

2 した反射光強度をディスクドライブテスタ（DDU-1000,パルステック工業）を用いて測定した結果を図 4に示す。図 4において、横軸は SiO薄膜の膜厚 (nm)を表し、縦軸

2

は SiO薄膜のない位置とある位置との 635nmにおける反射光強度差 (mV)を表し

2

ている。図より、反射光強度の変化量は SiO膜厚が 2〜8nmの範囲で膜厚にほぼ比

2

例して変化することが分かる。これにより、ある膜厚範囲においては、本発明の分子センサを用いて表面に吸着した分子を定量的に検出することが可能であることが示される。

[0028] (機能性分子の固定化）

前記分子センサ用薄膜積層体の表面に、 2種類のチオール分子 6-hydroxy-l-hex anethiol (|FJ]1—製、製口ロ番： Η339)と 11— amino— 1— undecanethiol, hydrochloride (同仁製、製品番号: A423)の ImM混合水溶液を滴下した後 1時間放置し、チオール単分子膜を形成した。その後、純水で洗浄した後、ビォチン分子 biotin sulfo-osu (同仁製、製品番号: B319)の ImM水溶液を滴下して 1時間放置し、アミド結合によりビォチン分子をセンサ表面に固定化した。

[0029] (分子認識反応）

ストレプトアビジン（Pierce社製、製品番号： 21122) 5 μ Mの pH8. 0緩衝溶液を、ビォチンが固定化された分子センサに滴下し、分子認識反応を行った。純水で洗浄し乾燥させた後、ディスクドライブテスタを用いて、ストレプトアビジンを吸着させた分子センサからの 635nmにおける反射光強度を測定した。そのオシロスコープ画像を図 5に示す。図 5において、「3ms」とあるのは、横軸 1マスの時間を表し、「100mV」とあるのは、縦軸 1マスの反射光強度を表している。図中、カツコで示される領域において、ストレプトアビジン吸着により反射光強度が大きく変化していることが観測された。実施例 2

[0030] (分析溶液塗布装置の作製）

分析用試薬であるストレプトアビジン 5 μ Μを混合した ρΗ8. 0に調整した溶液を充填した外径 1. Omm、内径 0. 3mmのキヤピラリーを 200本、およびストレプトアビジンを含まない比較溶液のみを充填した外径 1. Omm、内径 0. 3mmのキヤピラリー 200 本を用意し、厚さ 30 μ ΐηの透明なプラスチックシートに、図 6のように平行に交互に配置し接着剤で固定した。このキヤビラリ一の付着したシートを、直径 50mmの卷き取り用ロールの表面上にスパイラル状に巻き付け、分析溶液塗布装置を作製した。

[0031] (分子溶液塗布装置を用いた分子認識反応）

実施例 1と同じ条件で、分子センサ用薄膜積層体を作製し、その表面に二種類のチオール分子を滴下し、一時間放置した後に純水で洗浄し、同様にビォチン分子を表面に固定した。この分子センサに前記分析溶液塗布装置を押しつけ、純水で洗浄した後、乾燥させた。この分子センサをディスクドライブテスタで評価したところ、半径 25. 5mmの位置のトラックにおいて、約 lmm毎に反射率の異なるパターン領域が形成されてレ、ることを確認した。

産業上の利用可能性

[0032] 本発明により分子センサ装置の小型化、低価格化が可能となる。また、本発明は、例えば新薬開発、テーラーメイド医療、屋外での環境調査に使用することが出来る。

Claims

請求の範囲

[I] 基板上に、少なくとも第 1の透明薄膜層、相変化型光記録層、第 2の透明薄膜層、及び反射薄膜層がこの順に積層形成されてなり、最表面に分子認識機能を有する機能性分子が固定化されていることを特徴とする分子センサ。

[2] 前記基板と前記第 1の透明薄膜層の間に反射薄膜層が積層形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の分子センサ。

[3] 前記積層膜界面からの各反射光の干渉効果を利用した光検出型であることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の分子センサ。

[4] 前記相変化型光記録層が、アドレス情報等のデータ記録'再生機能、又は相変化に伴う反射率変化を利用した位置のマーキング機能を有することを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 3項のいずれ力 1項に記載の分子センサ。

[5] 前記相変化型光記録層が、 Sb及び Teのうち少なくとも一方を含む合金によって構成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 4項のいずれ力 1項に記載の分子センサ。

[6] 前記相変化記録層の膜厚が、 5〜100nmであることを特徴とする請求の範囲第 1項なレ、し第 5項のレ、ずれか 1項に記載の分子センサ。

[7] 前記第 1透明薄膜層及び前記第 2の透明薄膜層が、ガラス、半導体窒化物、金属酸化物、金属ハロゲン化物、あるいはこれらの複合物を主成分とすることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 6項のいずれ力 4項に記載の分子センサ。

[8] 前記第 1の透明薄膜層及び前記第 2の透明薄膜層のうち少なくとも一層の膜厚が λ

/10η〜； ΐ Ζη ( λ：波長、 η :透明薄膜層の屈折率）であることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 7項のいずれ力、 1項に記載の分子センサ。

[9] 前記反射薄膜層が、金属、合金又は半導体を主成分とすることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 8項のいずれ力、 1項に記載の分子センサ。

[10] 前記反射薄膜層の膜厚が、：!〜 lOOnmであることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 9項のいずれか 1項に記載の分子センサ。

[II] 前記基板が、予め形成されたピット形状又はグループ形状の構造を有するディスク状又はカード状基板であることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 10項のいずれか 1項に記載の分子センサ。

[12] 前記基板上に予め形成されたピットの配列又はグループの配列が、同心円状又はスパイラル状であることを特徴とする請求の範囲第 11項に記載の分子センサ。

[13] 請求の範囲第 1項ないし第 12項のいずれ力 4項に記載の分子センサを用いた分子検出方法であって、分子センサの表面に吸着している分子を、該分子センサにレーザ一光を照射して、その吸着前後の反射光強度の変化を測定することにより検出することを特徴とする分子検出方法。

[14] 前記相変化型光記録層の一部分を、パルスあるいは連続レーザー光照射によって相変化させることを特徴とする請求の範囲第 13項に記載の分子検出方法。

[15] 前記機能性分子又は該機能性分子に結合している分子を、レーザー光照射によつて分解又は蒸発させることを特徴とする請求の範囲第 13項又は第 14項に記載の分子検出方法。

[16] 請求の範囲第 1項ないし第 12項のいずれ力 1項に記載の分子センサに分析溶液を塗布するための装置であって、分析する溶液を充填した複数のキヤピラリーを薄レ、シート上に整列、固定し、該キヤビラリ一を固定した薄いシートを、直径が 5mm以上の卷き取り用ロールの表面にスパイラル状に巻き付けることによってキヤビラリ一集合体としたことを特徴とする分析溶液塗布装置。

[17] 前記キヤピラリーを固定した薄いシートの巻き付け方向が、請求の範囲第 12項に記載されたスパイラル状のグループの配列方向と同じであることを特徴とする請求の範囲第 16項に記載の分析溶液塗布装置。