JP6638343B2 - センサーチップおよびこのセンサーチップを備えた光学式検体検出システム - Google Patents
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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)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。
なお、SPFS装置101は、センサーチップ114を搭載するセンサーチップ装填部116、投光ユニット122、集光部材117、波長選択機能部材119、光検出手段120、などから構成されている。
また、センサーチップ114の上方には、金属膜104上に発生した表面プラズモン光(疎密波)により励起された蛍光物質により発光される蛍光118の強度を測定するために、蛍光118のみを選択するように形成された波長選択機能部材119、光検出手段120が配設されている。
しかしながら、誘電体部材102の出射面102cにおいて、励起光124の一部が反射し、誘電体部材102の入射面102bから出射する出射面反射光124bが存在する。
例えば、特許文献1では、図9に示したように、誘電体部材16aに向かって入射された励起光20のうち、金属膜12から反射した反射光21を吸収する光吸収部46を、誘電体部材16aの光路中に設けている。
金属膜と、
前記金属膜の一方側に隣接し、励起光を入射する入射面を有する誘電体部材と、
前記金属膜の他方側に位置する反応層と、
前記反応層の上方に隣接する板状の流路蓋部材と、を備えたセンサーチップであって、
前記入射面の垂線と、前記金属膜平面の垂線とを含み、且つ前記金属膜平面に垂直な仮想断面において、
前記流路蓋部材の横方向の長さが、前記誘電体部材の横方向の長さよりも大きく、
前記流路蓋部材の前記誘電体部材側の下面と、前記流路蓋部材の横方向端面のうち前記入射面側の端面とのなす角度が、鈍角に形成されている。
上記センサーチップと、
前記励起光を照射する投光ユニットと、
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したときに発生するアナライト物質量に相関する光を検出する受光ユニットとを備え、前記アナライト物質量を検出している。
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である。
試薬ウェル45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30は、試薬ウェル45に設けられたセンサーチップ装填孔49に装填される。
また、チップ装填部116と流路蓋部材38とが接するようにセンサーチップ30がチップ装填部116に装填されてもよい。
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。
流路蓋部材38は、例えばPMMA(ポリメタクリル酸メチル樹脂)などの透光性が良好な樹脂から形成されている。
このような流路形成部材50が、誘電体部材34の上面に貼着されることによって、検査溶液が収容される反応層36が形成されている。
本実施例では、投光ユニット48の光源から金属膜32に向かって入射角θで励起光L1を射出した場合に、励起光L1が入射する誘電体部材34の入射面34aの垂線と、金属膜平面の垂線とが交差する仮想断面を、「仮想断面40」と規定している。この仮想断面40は、図1の流路蓋部材38にハッチングで示されている面方向の断面である。
このため、流路蓋部材38内を全反射で導光することは無くなり、高精度でアナライト検出が可能になる。
ここで、光が屈折率n1の媒質1から屈折率n0(<n1)の媒質0へ向かう場合、媒質1と媒質0の界面へ入射する光の入射角度をθi[°]としたとき、下記条件式を満足するときに媒質1内で全反射が生じる。
sinθi>n0/n1
図4に示したように流路蓋部材38の屈折率を1.5、流路蓋部材38の上面38bよりも上側、及び下面38aよりも下側の媒質を空気、流路蓋部材38の下面38aと側面38cとのなす角度を95°、91°としたときと、比較例として89°、85°としたときの、流路蓋部材38の下面38aへの光入射角度と流路蓋部材38の上面38bからの光出射角度をプロットした図を図5に示す。光出射角度が0°のとき、流路蓋部材38内部を全反射で導光している。
なお、図4において、θ0は光入射角度、θ1は光出射角度、X1は流路蓋部材38の傾斜角度である。
すなわち、より具体的には、図6に示したように、流路蓋部材38の上面38aであり、かつ測定領域Sの外方と仮想断面40とが交差する交差領域の少なくとも一部を含む範囲T、Tが散乱面に形成されている。このように散乱面とする範囲は、上面38aの全ての面である必要はなく、不要な励起光が当たる可能性のある一部範囲だけでもよい。
なお、SPRシステムでは、誘電体部材34の下方の他方の側面側に配置された受光ユニットによって、金属膜32により反射された反射光を受光するようになっている。
32 金属膜
33 流路
34 誘電体部材
34a 入射面
34b 出射面
36 反応層
38 流路蓋部材
38a 下面
38b 上面
38c 側端面
38d 側端面
40 仮想断面
42 遮光部材
43 波長選択機能部材
44 光検出手段
45 試薬ウェル
47 遮光部材
48 投光ユニット
50 流路形成部材
52 集光部材
57 検体排出口
58 検体注入口部材
59 液溜部材
60 蛍光
68 SPFS装置
70 SPFSシステム
71 受光ユニット
73 絞り
101 SPFS装置
Claims (10)
- 金属膜と、
前記金属膜の一方側に隣接し、励起光を入射する入射面を有する誘電体部材と、
前記金属膜の他方側に位置する反応層と、
前記反応層の上方に隣接する板状の流路蓋部材と、を備えたセンサーチップであって、
前記入射面の垂線と、前記金属膜平面の垂線とを含み、且つ前記金属膜平面に垂直な仮想断面において、
前記流路蓋部材の横方向の長さが、前記誘電体部材の横方向の長さよりも大きく、
前記流路蓋部材の前記誘電体部材側の下面と、前記流路蓋部材の一対の横方向端面のうち前記入射面側の端面とのなす角度が、鈍角に形成されているセンサーチップ。 - 前記誘電体部材は、前記金属膜で前記励起光が反射した金属膜反射光が出射する出射面を有し、
前記誘電体部材側から前記金属膜に向かって出射された前記励起光のうち、前記誘電体部材の前記入射面から反射された入射面反射光と、
前記誘電体部材側から前記金属膜に向かって出射された前記励起光のうち、前記金属膜で反射されてさらに前記出射面で反射された出射面反射光とが、
それぞれ前記流路蓋部材の前記入射面側の端面に入射される請求項1に記載のセンサーチップ。 - 前記流路蓋部材の前記誘電体部材側の下面と、前記流路蓋部材の前記一対の横方向端面のうち前記入射面側の端面と反対側に位置する他方の端面とのなす角度が、鈍角に形成されている請求項1または2に記載のセンサーチップ。
- 前記流路蓋部材の前記仮想断面における、互いに対向する一対の端面が、それぞれ平滑面である請求項1〜3のいずれか一項に記載のセンサーチップ。
- 前記流路蓋部材における、測定領域の外方に遮光部材が配置され、この遮光部材は前記流路蓋部材に一体的に設けられている請求項1〜4のいずれか一項に記載のセンサーチップ。
- 前記流路蓋部材における前記誘電体部材に対向しない上面のうち、測定領域の外方に位置する部分が、散乱面である請求項1〜5のいずれか一項に記載のセンサーチップ。
- 前記流路蓋部材の前記上面であり、かつ前記測定領域の外方と前記仮想断面とが交差する交差領域の少なくとも一部を含む範囲が散乱面である請求項6に記載のセンサーチップ。
- 前記流路蓋部材には、アナライトを含む検体液を流路に送液するための検体流入口および検体排出口が形成されているとともに、前記検体流入口上には検体注入口部材が立設され、前記検体排出口上には、液溜部材が立設され、
前記検体注入口部材及び前記液溜部材は、前記流路蓋部材と別体で形成された後に、前記流路蓋部材と一体化されている請求項1〜7のいずれか一項に記載のセンサーチップ。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載のセンサーチップと、
前記励起光を照射する投光ユニットと、
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したときに発生するアナライト物質量に相関する光を検出する受光ユニットとを備え、前記アナライト物質量を検出する光学式検体検出システム。 - 前記センサーチップと、前記受光ユニットとの間において、測定領域の外方かつ前記測定領域から発する光を前記受光ユニット内の光検出手段へ入射させる光路の外方に、遮光部材が配置されている請求項9に記載の光学式検体検出システム。
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