JP5983786B2 - 表面プラズモン測定装置に用いられるセンサーチップおよびセンサーチップを用いた表面プラズモン測定装置 - Google Patents
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Description
このような検体検出装置の一つとしては、ナノメートルレベルなどの微細領域中で電子と光とが共鳴することにより、高い光出力を得る現象である表面プラズモン共鳴(SPR)現象を応用し、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SPR装置が挙げられる。
また、誘電体部材102の出射面120側には、光源118から照射され、金属薄膜106で反射した反射光122を受光して、全反射条件となる所定の入射角θであるかどうかを確認する受光手段124が備えられている。
そして、この結合反応膜206上に、疎水性のネガ型フォトレジスト208を形成し、所定のパターンのマスクを用いて、フォトレジスト208を露光して現像している。
すなわち、図16に示したように、この表面プラズモンセンサー300では、プリズム302を有する容器型のカップラー手段304に、X軸方向(図面における左右方向)に延びるセンサアタッチメント306を設けている。そして、このセンサアタッチメント306によって、センサユニット308とカップラー手段304との間隔が常に一定となるように、センサユニット308を支持している。
センサユニット308をセンサアタッチメント306に沿ってX軸方向に移動可能とし、センサユニット308に固定された搬送シャフト312によって、センサユニット308をX軸方向に移動するように構成している。さらに、光源314をY軸方向(図面に垂直な方向)に移動できるように構成して、二次元走査を行うように構成されている。
それぞれ上面が開口した複数の測定用ウェルを備えたセンサーチップを回転可能に保持し、前記センサーチップを該センサーチップの中心軸を中心に回転させることにより、光源からの励起光が照射される照射領域に、前記複数の測定用ウェルのうち一つの測定用ウェルが位置移動されるように構成された表面プラズモン測定装置に用いられるセンサーチップであって、
励起光の入射面が外側面に形成された単一の誘電体部材と、該単一の誘電体部材上に形成された金属薄膜とを備えたセンサー部材と、
前記センサー部材上に固定され、それぞれ上面が開口した測定用ウェルを形成する複数の開口部を備えたウェル部材と、を備え、
前記単一の誘電体部材は、角錐体形状または截頭角錐体形状であり、
前記センサー部材には、前記複数の開口部の各開口部に対応して、各1つの平面状の入射面を有しており、
前記平面状の入射面のそれぞれは、前記単一の誘電体部材の外側面により構成されることを特徴とする。
このようにウェル部材に、複数の測定用ウェルを形成する複数の開口部が形成されていれば、複数のウェルにより、同一条件での検査、多項目検査、リファレンスなどを一つのセンサーチップを用いて正確に検査することができる。
前記単一の誘電体部材が、誘電体部材本体を備え、該誘電体本体上に金属薄膜が形成されており、
前記誘電体部材本体と、該誘電体部材本体上に固定されたウェル部材とが、一体で回動するように構成されていることを特徴とする。
前記単一の誘電体部材が、誘電体部材本体と、該誘電体部材本体の上に配置され、誘電体からなる基板部材とを備え、
前記基板部材上に金属薄膜が形成されており、
前記基板部材と該基板部材上に固定されたウェル部材とが、一体で回転するように構成されていることを特徴とする。
前記単一の誘電体部材が、誘電体部材本体と、該誘電体部材本体の上に配置され、誘電体からなる基板部材とを備え、
前記基板部材上に前記金属薄膜が形成されており、
前記誘電体部材本体と、基板部材と、該基板部材上に固定されたウェル部材とが、一体で回転するように構成されていることを特徴とする。
前述のいずれかに記載のセンサーチップと、
前記センサーチップを回転させる回転手段と、
前記センサーチップの励起光を照射する照射領域に、励起光を照射する光源と、
を備えたことを特徴とする。
図1は、本発明のセンサーチップの斜視図、図2は、図1のセンサーチップの上面図、図3は、図1のセンサーチップのA−A線での断面図、図4は、本発明のセンサーチップを用いた表面プラズモン測定装置の使用方法を説明する上面図、図5は、本発明のセンサーチップを用いた表面プラズモン測定装置の使用方法を説明する斜視図である。
そして、センサーチップ10は、誘電体部材本体を構成するとともに、プリズムを構成する断面略台形形状の六面体(截頭四角錐形状)からなる誘電体部材12を備えており、この誘電体部材12の水平な上面14に、金属薄膜16が形成されている。
そして、このセンサー部材18上に、測定用ウェル20(この実施例では、便宜上4個の測定用ウェル20a〜20d)を形成する、複数の開口部22(この実施例では、便宜上4個の開口部22a〜22dを示している)を備えたウェル部材24が固着されている。
なお、誘電体部材12の水平な上面14に、金属薄膜16を形成する場合、図3(A)に示したように、誘電体部材12の水平な上面14の全面に形成しても良いが、図3(B)に示したように、パターンニングなどにより、誘電体部材12の水平な上面14の測定用ウェル20に対応する部分のみに形成することもできる。この場合には、金属薄膜材料を節約することができ、コストを低減できることになる。
一方、誘電体部材12の下方の他方の側面が、金属薄膜16によって反射された反射光が出射する出射面30を形成している。
また、誘電体部材12の材質は、少なくとも励起光に対して光学的に透明な材料から形成されていれば、その材質は、上記のように特に限定されないが、安価で取り扱い性に優れるセンサーチップ10を提供する上で、例えば、樹脂材料から形成されていることが好ましい。
なお、センサー部材18上に金属薄膜16等が形成され、センサー部材18とウェル部材24間に金属薄膜16等が介在する際には、ウェル部材24はそれら金属薄膜16等の上に固着すれば良い。
また、ウェル部材24の開口部22a〜22dの大きさ(深さ、直径、容量など)としては、検査項目に応じて設定すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、80〜100μlの容量とするのが、SPR装置、SPFS装置として用いる場合に好適である。
以下に、例えば、センサーチップ10を、表面プラズモン測定装置1として、SPFS装置に用いる場合について説明する。
このような検体としては、血液、血清、血漿、尿、鼻孔液、唾液、便、体腔液(髄液、腹水、胸水等)などが挙げられる。
従って、従来のように、照射領域を変更する際にセンサーチップ、光源を、相対的にX軸方向、Y軸方向に移動するための複雑な機構が不要で、装置が複雑化、大型化することなく、コストも低減でき、しかも、容易にウェルの位置と照射領域との正確な位置調整ができ、同一条件での検査、多項目検査、リファレンスなどを一つのセンサーチップを用いて正確に検査することができる。
従って、プリズムである誘電体部材12の光の入射面28に対する入射角度θ1と出射面30に対する出射角度θ2が等しくなるので、プリズムを構成する誘電体部材12が一緒に回転する場合であっても、一定角度の入射角(共鳴角度)θで、金属薄膜16上に表面プラズモン光(粗密波)が生ずるのを、出射面30側に配置した受光手段32で受光される金属薄膜16からの反射光P4のシグナルが変化(光量が減少)する地点で見つけることができる。なお、この実施例では、センサーチップ10を180度回転した位置関係では、光の入射面が光の出射面として用いられ、光の出射面が光の入射面として用いられることになる。
図6は、本発明の別の実施例のセンサーチップの斜視図、図7は、図6のセンサーチップのA−A線での図3と同様な断面図である。
また、図示しないが、誘電体部材12に光の入射面28と光の出射面30をそれぞれに二面以上形成することも可能である。
この参考例のセンサーチップ10は、図1〜図5に示したセンサーチップ10と基本的には同様な構成であるので、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
これに対して、この参考例のセンサーチップ10では、誘電体部材12において、誘電体部材12の中心軸線Oの部分に、平面視で四角形の開口部40を形成して、複数の測定用ウェル20a〜20dの配置に合わせて、断面が略台形状で、平面視で四角形の環状のプリズム部42を形成している。
従って、プリズムを構成する誘電体部材12が一緒に回転する場合であっても、各測定用ウェル20a〜20dに対して、一定角度の入射角(共鳴角度)で、各測定用ウェル20a〜20dの金属薄膜16上に表面プラズモン光(粗密波)が生ずるのを、出射面30側に配置した受光手段32で受光される金属薄膜16の反射光のシグナルが変化(光量が減少)する地点で見つけることができる。
図12は、本発明の別の参考例のセンサーチップの斜視図、図13は、図12のセンサーチップのA−A線での図3と同様な断面図である。
本発明のSPFS測定用のセンサーチップ10を用いて、単一のセンサー部材上に形成された複数の測定用ウェルa〜d内で、同一条件下(下記の抗原濃度、反応温度、反応時間)でアッセイし、各測定用ウェルを水平に回転して位置移動させて測定した際のPMTカウント値を比較した。
下記の表1から明らかなように、CV値が5.6%であり、再現性、安定性が良好で高精度の測定が可能であることが分る。
・測定粂件
AFP抗原濃度:1.0ng/ml
反応温度:25°C
反応時間:25min
ウェル数:4
を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
10 センサーチップ
12 誘電体部材
14 上面
16 金属薄膜
18 センサー部材
20 測定用ウェル
20a、20b、20c、20d 測定用ウェル
22 開口部
22a、22b、22c、22d 開口部
24 ウェル部材
26 光源
28 入射面
30 出射面
32 受光手段
40 開口部
42 プリズム部
48 誘電体部材本体
46 基板部材
100 SPFS装置
102 誘電体部材
104 上面
106 金属薄膜
108 微細流路
110 センサー部材
112 センサーチップ
114 入射面
116 励起光
118 光源
120 出射面
122 反射光
124 受光手段
126 蛍光
128 光検出手段
130 集光部材
132 波長選択機能部材
200 センサーチップ
202 透明基板
204 金属膜
206 結合反応膜
208 ネガ型フォトレジスト
208 フォトレジスト
208 疎水膜
210 ウェル部分
300 表面プラズモンセンサー
302 プリズム
304 カップラー手段
306 センサアタッチメント
308 センサユニット
310 マッチングオイル
312 搬送シャフト
314 光源
Claims (9)
- それぞれ上面が開口した複数の測定用ウェルを備えたセンサーチップを回転可能に保持し、前記センサーチップを該センサーチップの中心軸を中心に回転させることにより、光源からの励起光が照射される照射領域に、前記複数の測定用ウェルのうち一つの測定用ウェルが位置移動されるように構成された表面プラズモン測定装置に用いられるセンサーチップであって、
励起光の入射面が外側面に形成された単一の誘電体部材と、該単一の誘電体部材上に形成された金属薄膜とを備えたセンサー部材と、
前記センサー部材上に固定され、それぞれ上面が開口した測定用ウェルを形成する複数の開口部を備えたウェル部材と、を備え、
前記単一の誘電体部材は、角錐体形状または截頭角錐体形状であり、
前記センサー部材には、前記複数の開口部の各開口部に対応して、各1つの平面状の入射面を有しており、
前記平面状の入射面のそれぞれは、前記単一の誘電体部材の外側面により構成されるセンサーチップ。 - 前記単一の誘電体部材の前記入射面は、前記単一の誘電体部材の中心軸線を含む断面において該中心軸線に対して線対称に形成されている請求項1に記載のセンサーチップ。
- 前記単一の誘電体部材が、誘電体部材本体を備え、該誘電体部材本体上に前記金属薄膜が形成されており、
前記誘電体部材本体と、該誘電体部材本体上に固定された前記ウェル部材とが、一体で回転するように構成されている請求項1に記載のセンサーチップ。 - 前記単一の誘電体部材が、誘電体部材本体と、該誘電体部材本体の上に配置され、誘電体からなる基板部材とを備え、
前記基板部材上に前記金属薄膜が形成されており、
前記基板部材と該基板部材上に固定された前記ウェル部材とが、一体で回転するように構成されている請求項1に記載のセンサーチップ。 - 前記単一の誘電体部材が、誘電体部材本体と、該誘電体部材本体の上に配置され、誘電体からなる基板部材とを備え、
前記基板部材上に前記金属薄膜が形成されており、
前記誘電体部材本体と、基板部材と、該基板部材上に固定された前記ウェル部材とが、一体で回転するように構成されている請求項1に記載のセンサーチップ。 - 前記基板部材は、平板状である請求項4または5に記載のセンサーチップ。
- 前記単一の誘電体部材は、平板状である請求項1に記載のセンサーチップ。
- 前記単一の誘電体部材は、前記光源より照射された励起光を入射する入射面を備えた誘電体部材本体と、前記誘電体部材本体上に配置された平板状の基板部材とを備える請求項1に記載のセンサーチップ。
- 請求項1から8のいずれかに記載のセンサーチップと、
前記センサーチップを回転させる回転手段と、
前記センサーチップの励起光を照射する照射領域に、励起光を照射する光源と、を備えた表面プラズモン測定装置。
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