JP7097563B2 - 目的物質検出装置及び目的物質検出方法 - Google Patents
目的物質検出装置及び目的物質検出方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7097563B2 JP7097563B2 JP2017136826A JP2017136826A JP7097563B2 JP 7097563 B2 JP7097563 B2 JP 7097563B2 JP 2017136826 A JP2017136826 A JP 2017136826A JP 2017136826 A JP2017136826 A JP 2017136826A JP 7097563 B2 JP7097563 B2 JP 7097563B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- detection
- target substance
- transmissive member
- light transmissive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 296
- 239000013076 target substance Substances 0.000 title claims description 116
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 32
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 21
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 claims description 20
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 238000001215 fluorescent labelling Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 150000001925 cycloalkenes Chemical class 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
前記全反射によるエバネッセント場を利用する方法としては、例えば、全反射照明蛍光顕微鏡が挙げられる。前記全反射照明蛍光顕微鏡は、液体試料とカバーガラス或いはスライドガラスとの界面で入射光を全反射させ、これによって生じるエバネッセント場を励起光として利用し、ノイズとなるバックグラウンド光が少ない蛍光観察を行う技術である(特許文献1参照)。また、該技術は、超解像を実現可能な技術であり、単分子観察を可能とする。
しかしながら、この提案では、前記検出チップの下側に光学プリズムが存在するため、前記局所領域と前記磁石との間の距離を十分に近づけることができず、前記磁石により印加される磁場の強さが前記検出チップ表面上に至るまでに減衰してしまい、十分に前記目的物質を前記局所領域に引き寄せることができない問題を有する。
また、この問題を解決するために強い磁場を印加させようとすると、装置が大掛かりになるとともに製造コストが嵩む問題を発生させる。
しかしながら、この磁場の印加前後の様子を比較観察する方法においても、前記光学プリズムが用いられるため、前記磁場の強さの減衰によって前記目的物質を移動させにくく、また、前記磁場の強さを高めようとすると、装置が大掛かりになるとともに製造コストが嵩むこととなる。
<1> 底面に対して上面側の面に配される検出面と、厚み方向に対し前記上面から前記底面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する上向き傾斜面及び前記厚み方向に対し前記底面から前記上面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する下向き傾斜面のいずれかの傾斜面と、光を受光して内部に導光可能とされる本体部とを有する全体略板状の光透過性部材を備え、前記光透過性部材が前記上面側から照射され前記上向き傾斜面を通過させた前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第1の光入射構造及び前記上面側から照射され前記下向き傾斜面で反射された前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第2の光入射構造のいずれかの光入射構造を有する検出チップと、前記光透過性部材の前記上面側に配され、前記光入射構造を介して前記検出面に全反射条件で前記光を照射可能とされる光照射部と、前記光透過性部材の前記底面側に配される磁場印加部と、前記検出面上に配され、前記検出面の表面近傍の領域を検出領域とし、前記光の照射に伴い目的物質と磁性粒子とを含む結合体から発せられる光信号を検出可能とされる光検出部と、を備え、前記光透過性部材が前記上面に形成されるとともに前記上向き傾斜面を有する断面V字状の上面側切欠き部及び前記底面に形成されるとともに前記下向き傾斜面を有する断面V字状の底面側切欠き部の少なくともいずれかの切欠き部を有することを特徴とする目的物質検出装置。
<2> 切欠き部に本体部よりも屈折率の低い低屈折材料が埋設される前記<1>に記載の目的物質検出装置。
<3> 光入射構造が、第1の光入射構造における上向き傾斜面を通過させた光及び第2の光入射構造における下向き傾斜面で反射された光の少なくともいずれかを底面で反射させた後に検出面に対し全反射条件で入射可能とされる前記<1>から<2>のいずれかに記載の目的物質検出装置。
<4> 傾斜面における光入射位置と検出面における光照射位置との間の最短距離が、1.0mm~50.0mmとされる前記<1>から<3>のいずれかに記載の目的物質検出装置。
<5> 光透過性部材の厚みが0.1mm~10.0mmとされる前記<1>から<4>のいずれかに記載の目的物質検出装置。
<6> 光透過性部材の上面に少なくとも一部を検出面とする液体試料貯留溝が形成される前記<1>から<5>のいずれかに記載の目的物質検出装置。
<7> 液体試料貯留溝が検出面として光透過性部材の厚み方向に対し上面から底面側に向かうにつれて傾斜面から離れる方向に傾斜する傾斜検出面を有する前記<6>に記載の目的物質検出装置。
<8> 光透過性部材の上面の一部が検出面とされるとともに前記検出面を底とする函状体を形成するように前記検出面の周囲に側壁部が立設される前記<1>から<5>のいずれかに記載の目的物質検出装置。
<9> 前記<1>から<8>のいずれかに記載の目的物質検出装置を用いた目的物質検出方法であって、光透過性部材の上面側から光入射構造を介して検出面に全反射条件で光を照射する光照射工程と、前記光透過性部材の底面側から磁場を印加する磁場印加工程と、前記光の照射に伴い目的物質と磁性粒子とを含む結合体から発せられる光信号を検出する光検出工程と、を含むことを特徴とする目的物質検出方法。
本発明の目的物質検出装置は、検出チップと、光照射部と、磁場印加部とを有し、更に、必要に応じて、光検出部を備える。
前記検出チップは、以下に説明する光透過性部材を備える。
前記光透過性部材は、底面に対して上面側の面に配される検出面と、厚み方向に対し前記上面から前記底面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する上向き傾斜面及び前記厚み方向に対し前記底面から前記上面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する下向き傾斜面のいずれかの傾斜面と、光を受光して内部に導光可能とされる本体部とを有する全体略板状の部材である。
また、前記光透過性部材は、前記上面側から照射され前記上向き傾斜面を通過させた前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第1の光入射構造及び前記上面側から照射され前記下向き傾斜面で反射された前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第2の光入射構造のいずれかの光入射構造を有するように構成される。
なお、前記光透過性部材において、光学的に作用する面、つまり、光が入射する面や光が反射する面は、光学的に平滑であることが好ましい。
即ち、前記光透過性部材は、上面側から照射される前記光を前記検出面に対し全反射条件で入射させる前記光入射構造を有することを特徴とする。
前記光透過性部材の厚みとしては、特に制限はないが、剛性、導光性能、及び、磁気の減衰度合いの観点から、0.1mm~10.0mmであることが好ましい。前記厚みが0.1mm未満であると、割れ、歪みなどが生じやすく取り扱いが難しくなることがある。また、前記厚みが入射光のビーム径より小さいと入射時に光のロスが生じると共に、ノイズ光が生じるため、前記厚みとしては、前記ビーム径よりも大きいことが好ましい。また、底面側から磁場を印加することから、前記厚みが10.0mmを超えると減衰により好適な磁場を前記検出面上に付与することが難しくなることがある。また、前記厚みが5.0mm以下であれば、磁場の減衰を大きく抑制することができる。
即ち、一つの構成として、前記光透過性部材の上面の一部が前記検出面とされるとともに前記検出面を底とする函状体を形成するように前記検出面の周囲に側壁部が立設される構成が挙げられる。この構成では、前記函状体内に前記液体試料が保持される。なお、前記側壁部としては、例えば、前記光透過性部材と同じ材料及び形成方法で形成することができる。
また、他の一つの構成として、前記光透過性部材の前記上面に少なくとも一部を前記検出面とする液体試料貯留溝が形成される構成が挙げられる。この構成では、前記液体試料貯留溝内に前記液体試料が保持される。なお、前記液体試料貯留溝としては、前記光透過性部材を構成する板状部材の形成時に成形加工により形成してもよいし、前記板状部材形成後、切削加工により形成してもよい。
また、更に他の一つの構成として、前記液体試料貯留溝が前記光透過性部材の前記傾斜面が形成される側の側面と反対側の側面から前記傾斜面側に向けて穿設される穿設溝として形成される構成が挙げられる。この構成では、前記液体試料貯留溝(穿設溝)を構成する面のうち、前記底面と最も近い位置で対向する面が前記検出面を構成する。
なお、前記液体試料貯留溝から前記液体試料がこぼれ落ちることを防止するため、前記液体試料貯留溝の開口には、必要に応じて、カバーガラス等の蓋を設けて密閉することができる。
また、前記液体試料貯留溝としては、特に制限はないが、前記検出面として前記光透過性部材の厚み方向に対し上面から底面側に向かうにつれて前記傾斜面から離れる方向に傾斜する傾斜検出面を有する構成としてもよい。即ち、このような傾斜検出面を前記検出面として有すると、前記本体部内を伝播する前記光を前記検出面に全反射条件で照射させるために設定される前記傾斜面に対する前記光の入射角度を広範囲で設定することができ、設定の自由度を広げることができる。
即ち、前記光入射構造では、前記光透過性部材の上面側から照射される前記光の進行方向を前記傾斜面により変更させることで、前記検出面に対して前記光を全反射条件で入射可能とする。
前記傾斜面としては、このような役割を果たす限り、前記光透過性部材の側面として形成されていてもよく、また、前記光透過性部材の上面及び底面の少なくともいずれかに形成される切欠き部の構成面として形成されていてもよい。
また、前記低屈折材料を用いるため、前記上面側切欠き部の前記上向き傾斜面と前記本体部との界面における屈折を利用して前記検出面に前記光を導光させることができる。
なお、前記上面側切欠き部に前記低屈折材料を埋設させる場合、例えば、屈折率が1.4程度の公知のプラスチック材料を前記上面側切欠き部に埋設させ、前記本体部を屈折率が1.6程度の公知のプラスチック材料で形成することで、前記光透過性部材を構成することができる。
ただし、前記底面側切欠き部の前記下向き傾斜面が外部に露出して大気中の塵などの付着により汚れることを防止する観点から、前記上面側切欠き部と同様、切欠かれた部分に前記低屈折材料を埋設させることが好ましい。
したがって、前記傾斜面における光入射位置と前記検出面における光照射位置との間の距離としては、好適な範囲が存在し、具体的には、最短距離で1.0mm~50.0mmとされることが好ましい。
このような距離とすると、前記本体部内を進行する前記光が弱まることを抑制することができ、かつ、ノイズを抑制し、また、前記本体部で前記光が反射する回数を減らし、最適には、前記回数が1回となるように設定できる。また、前記傾斜面が前記下向き傾斜面として形成される場合も、前記本体部で前記光が反射する回数を減らすことが好ましく、前記本体部での前記光が反射する回数をゼロとし、前記下向き傾斜面における1回の反射だけで前記検出面に前記光を入射させるように設定されることが最適である。
なお、本明細書において「光透過性」とは、可視光透過率が0.5%以上であることを示す。
前記光透過性部材としては、前記検出面上にコーティング層が形成されていてもよい。
前記コーティング層の形成材料としては、前記光透過性部材と同様、光透過性を有していれば特に制限はなく、公知の樹脂材料、ガラス材料等が挙げられる。
前記コーティング層の形成方法としては、特に制限はなく、スパッタリング法、蒸着法、スピンコート法、塗布、貼り付け、ラミネート等の公知の方法が挙げられる。
前記コーティング層としては、前記光透過性部材の前記検出面を被覆するように形成され、前記コーティング層の上面が前記検出面の役割を有する。
このコーティング層によれば、前記光透過性部材が比較的柔らかい樹脂で形成されている場合、キズの付きにくい硬い樹脂やガラス材料でコートすることによって前記光透過性部材の前記検出面にキズが付くのを防止することができる。
また、前記コーティング層をフッ素樹脂等で形成する場合、前記検出面の汚れを防止する防汚効果も得られる。加えて、この防汚効果により、前記コーティング層の上面に目的物質や磁性粒子が吸着することを防止することができ、延いては、後述の磁場印加部によって前記磁性粒子と結合した前記目的物質を移動させて検出する場合、前記磁性粒子と前記目的物質の結合体が前記コーティング層の表面に吸着して移動しなくなることを防ぐことができる。
また、前記光透過性部材の加工精度が悪く、その検出面に荒れが発生している場合には、前記コーティング層によって前記検出面の荒れを緩和し、全反射時の光散乱を抑制して、ノイズを低減することができる。この場合、特に制限はないが、平滑性に優れた前記検出面を得る観点から前記コーティング層として薄いガラスフィルムを選択し、前記光透過性部材の前記検出面上にラミネートすることが特に好ましい。
また、樹脂製の前記光透過性部材の前記検出面上にガラスによる前記コーティング層を形成する場合、耐薬品性が高く、有機溶媒や強酸、強アルカリに強い検出チップを得ることができる。
光照射部は、前記光透過性部材の前記上面側に配され、前記光透過性部材の前記光入射構造を介して前記検出面に全反射条件で前記光を照射可能とされる部である。
また、前記光入射部に入射させる前記光としては、前記結合体に対して、蛍光を励起可能な波長を持つ単色光か、または、ランプ、LED等の広い波長帯域を持つ光源からの光をバンドパスフィルタ等の光学フィルタに透過させて単色化し、前記蛍光を励起可能な波長のみとした光とすることが好ましい。
前記磁場印加部は、前記光透過性部材の前記底面側に配される部である。
前記磁場印加部として、特に制限はないが、前記液体試料に強い磁場を及ぼす観点から、前記検出チップにおける前記検出面と前記厚み方向で対向する位置における前記光透過性部材底面の直下に配されることが好ましい。
また、前記目的物質の検出方法としては、蛍光検出に加え、前記エバネッセント場におけるエバネッセント光を受けて前記結合体から発せられる散乱光を検出する方法も挙げられる。
前記散乱光を検出する場合、前記目的物質が散乱光を生じにくい物質である場合には、前記目的物質と特異的に吸着ないし結合して光を散乱する光散乱物質を用いてもよい。前記光散乱物質としては、例えば、ナノ粒子、例えばポリスチレンビーズや金ナノ粒子などが挙げられる。
なお、前記目的物質、前記磁性粒子、前記蛍光標識物質及び前記光散乱物質の結合方法としては、特に制限はなく、物質に応じて、物理吸着、抗原-抗体反応、DNAハイブリダイゼーション、ビオチン-アビジン結合、キレート結合、アミノ結合などの公知の結合方法を適用することができる。
前記磁場印加部では、前記磁場の印加により、前記液体試料中を浮遊する前記結合体を前記検出面の表面に引き寄せ、短時間での検出を可能とする。
このような検出を行う場合、前記磁場印加部としては、前記結合体の移動前後の様子を比較観察するため、前記光透過性部材の底面側において、前記磁場を印加した状態で前記検出面の面内方向と平行な方向のベクトル成分を持つ方向に移動可能な部材とされ、例えば、前記永久磁石等と前記永久磁石等を支持した状態でスライド移動可能なスライド部材とで構成することができる。
前記光検出部は、前記検出面上に配され、前記検出面の表面近傍の領域を検出領域とし、前記光の照射に伴い前記目的物質を含む前記結合体から発せられる光信号を検出可能とされる。
前記光検出部としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知のフォトダイオード、光電子増倍管等の公知の光検出器やCCDイメージセンサ、CMOSイメージセンサ等の公知の撮像デバイスを用いることができる。
本発明の目的物質検出方法は、本発明の前記目的物質検出装置を用いて目的物質を検出する方法であり、少なくとも、光照射工程と、磁場印加工程とを含み、更に、必要に応じて、光検出工程を含む。
前記光照射工程は、前記光透過性部材の前記上面側から前記光透過性部材の前記光入射構造を介して前記検出面に全反射条件で光を照射する工程である。
なお、前記光照射工程の実施方法としては、本発明の前記目的物質検出装置における前記光照射部について説明した事項を適用することができるため、重複した説明を省略することとする。
前記磁場印加工程は、前記磁場印加部により前記光透過性部材の底面側から磁場を印加する工程であり、好適には、前記磁場を印加した状態で前記磁場印加部を前記検出面の面内方向と平行なベクトル成分を持つ方向に移動させる工程である。
なお、前記磁場印加工程の実施方法としては、本発明の前記目的物質検出装置における前記磁場印加部について説明した事項を適用することができるため、重複した説明を省略することとする。
前記光検出工程は、前記光の照射に伴い前記結合体から発せられる光信号を検出する工程である。
なお、前記光検出工程の実施方法としては、本発明の前記目的物質検出装置における前記光検出部について説明した事項を適用することができるため、重複した説明を省略することとする。
以下では、本発明の前記目的物質検出装置の構成例を図面を参照しつつ、具体的に説明する。
先ず、第1実施形態に係る目的物質検出装置を図1を参照しつつ、説明する。なお、図1は、第1実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
また、光透過性部材2の上面には、検出面2aを底とする函状体を形成するように検出面2aの周囲に側壁部4が立設され、前記函状体内に液体試料Aが導入される。
本体部2c内に入射される光は、本体部2cの上面及び底面で複数回反射されつつ、本体部2c内を長さ方向Xに沿って伝播される。
本体部2c内を伝播する光は、検出面2aの位置で全反射され、検出面2aの表面近傍にエバネッセント場を形成させる(第1の光入射構造)。
磁場印加部Cでは、磁場の印加により、液体試料A中を浮遊する目的物質と磁性粒子とを含む結合体を前記結合体が光信号を発することが可能な検出面2aの表面近傍に引き寄せ、短時間での測定を可能とする。また、磁場印加部Cを例えば長さ方向Xにスライド移動させ、スライド移動前後の光信号の検出を行うことで、磁場印加部Cのスライド移動に追従する前記結合体のみを検出可能とし、検出面2aにおけるキズ等を原因とするノイズ信号を排除した検出を行うことができる。
また、光検出部Dでは、検出面2aの表面近傍における前記結合体からの光を検出可能とされる。
次に、第2実施形態に係る目的物質検出装置を図2を参照しつつ、説明する。なお、図2は、第2実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
また、光透過性部材12では、第1実施形態における光透過性部材2と異なり、上面に形成されるとともに上向き傾斜面12bを有する上面側切欠き部15が形成される。上面側切欠き部15は、断面略V字状の形状で形成される。
また、上向き傾斜面12bにおける光入射位置と検出面12aにおける光照射位置との間の距離Wは、最短距離として1.0mm~50.0mmが好適である。
また、本体部12c内に入射される光は、本体部12cの底面で可能な限り少ない回数、好ましくは1度だけ反射された状態で、検出面12aに導光され、検出面12aの裏面で全反射されるとともに検出面12aの表面近傍にエバネッセント場を形成させる(第1の光入射構造)。
なお、これ以外の構成及び効果については、第1実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
図3に示すように、検出チップ1’は、光透過性部材2’の上面の一部が検出面2aとされた構造とされる。
ここで、図3に示す例では、光透過性部材2’の側面として構成される上向き傾斜面2b’に対し、法線方向、即ち、上向き傾斜面2b’と垂直な方向から光が光透過性部材2’内に入射されるよう、光照射部Bの光照射方向が設定され、光透過性部材2’の上面側を開放させたV字の溝角としてみたときの上向き傾斜面2b’と光照射部Bの光照射方向との成す角度であるθ1が90°とされる。
このように、θ1を90°として、上向き傾斜面2b’と垂直な方向から光を入射させると、上向き傾斜面2b’での光の屈折が生じない。また、光透過性部材2’の厚み方向Yと光透過性部材2’の底面に対する光の入射方向との成す角度θ2と、光透過性部材2’の底面と側面(上向き傾斜面2b’)との成す角度αとが等しくなる(θ2=α)。そして、これらの事象は、光透過性部材2’の材質に依らずに生じることから、角度αの設定に基づき、一意に光透過性部材2’の本体部における光の反射位置を特定して検出チップにおける検出面2a’の位置設定及び目的物質検出装置における光学系の設定を簡単化させることができる。図3に示す例では、角度αが小さすぎるとθ2も小さくなりすぎ、入射された光が光透過性部材2’の底面で全反射されず、そのまま光透過性部材2’外に透過する成分を生じさせる。この状態になると、入射された前記光が検出面2a’に対し全反射条件で照射されなくなってしまうことから、留意する必要がある。一方、角度αが大きすぎると上面側からの光の入射が困難になることから、角度αとしては、50°~80°が好ましい。
このように、θ1を90°未満として、上向き傾斜面2b’に光を入射させると、上向き傾斜面2b’で屈折された光が光透過性部材2’の底面で反射され、上面に導かれる。
ただし、光入射角度θ1が90°よりも小さすぎると、上向き傾斜面2b’で屈折された光が光透過性部材2’の底面で全反射されず、そのまま光透過性部材2’外に透過する成分を生じさせる。この状態になると、入射された前記光が検出面2a’に対し全反射条件で照射されなくなってしまうことから、留意する必要がある。
また、θ1が90°よりも小さすぎると、反射光が導かれる上面の位置が側面(上向き傾斜面2b’)に近づきすぎとなり、この上面の位置を検出面2a’として設定し難くなることに留意する必要がある。
したがって、θ1を90°未満とする場合、その下限としては、角度αに依存するものの、検出面2a’側における、光照射部Bの光照射方向と光透過性部材2’の長さ方向Xとの成す角が90°以上となる角度であることが好ましい。
このように、θ1を90°を超える角度として、上向き傾斜面2b’に光を入射させると、上向き傾斜面2b’で屈折された光が光透過性部材2’の底面で反射され、上面に導かれる。反射の際、上向き傾斜面2b’で屈折された光が光透過性部材2’の底面で全反射され易く好ましい。
ただし、θ1が90°よりも大きすぎると、反射光が導かれる上面の位置が上向き傾斜面2b’と遠ざかる結果、検出チップ1’が大型化することに留意する必要がある。
θ1を90°を超える角度とする場合、その上限としては、角度αに依存するものの、光照射部Bの光照射方向が検出チップ1’の長さ方向Xに対し平行に至らない角度である。
ただし、θ1を90°を超える角度とする場合、θ1が90°よりも大きすぎると、V字状の上面側切欠き部15の上向き傾斜面12bと反対側の面をなす光透過性部材12の構成部分が光照射の障害となり、θ1の角度設定に制約が生じることに留意する必要がある。逆に、θ1を90°及び90°未満とする場合には、このような制約が生じにくい。
次に、第3実施形態に係る目的物質検出装置を図6を参照しつつ、説明する。なお、図6は、第3実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
図6に示すように、第3実施形態における検出チップ20は、光透過性部材22を有する。光透過性部材22は、板状の部材であり、上面の一部が検出面22aとされ、胴部が上面から光を受光して内部に導光可能とされる本体部22cとされる。また、光透過性部材22の上面には、検出面22aを底とする函状体を形成するように検出面22aの周囲に側壁部24が立設され、函状体内に液体試料Aが導入される。
光透過性部材22では、第1実施形態における光透過性部材2と異なり、側面が厚み方向Yに対し底面から上面側に向かうにつれて検出面22aから離れる方向に傾斜する下向き傾斜面22bとされ、側面と厚み方向Yで対向する位置における光透過性部材22の上面に前記光が入射される。
次に、第4実施形態に係る目的物質検出装置を図7を参照しつつ、説明する。なお、図7は、第4実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
光照射部Bでは、光透過性部材32の上面に対し、厚み方向Yの方向、つまり、上面と垂直な方向から光を照射し、本体部32c内に入射される光は、下向き傾斜面32bで1度だけ反射され、即ち、本体部32cの上面及び底面で反射されることなく、本体部32c内を長さ方向Xに沿って伝播され、検出面32aの位置で全反射されるとともに検出面32aの表面近傍にエバネッセント場を形成させる(第2の光入射構造)。
また、これ以外の構成及び効果については、第1実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
次に、第5実施形態に係る目的物質検出装置を図8を参照しつつ、説明する。なお、図8は、第5実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
第5実施形態における検出チップ40では、上面側切欠き部45が第2実施形態に係る検出チップ10と相違し、上面側切欠き部45に本体部42cの形成材料よりも屈折率の低い低屈折材料45aが埋設される。
また、このように上面側切欠き部45を構成する場合でも、低屈折材料45aと高屈折材料で形成される本体部42cとの界面をなす上向き傾斜面42bにおける光の屈折を利用して、第2実施形態における検出チップ10と同様に、光照射部Bから照射される光を本体部42c内で1度だけ反射させる状態で検出面42aに導光させることができる。
なお、これ以外の構成及び効果については、第2実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
図9に示すように、検出チップ40’は、光透過性部材42’の上面の一部が検出面42’とされ、かつ、上面側切欠き部45’が配された構造とされる。
ここで、図9に示す例では、図8に示す例と比較して、光照射部Bが上面側切欠き部45’の上向き傾斜面42b’に対し、光透過性部材42’の上面側から光を照射することとされ、光透過性部材42’の上面側を開放させたV字の溝角としてみたときの上向き傾斜面42b’と光照射部Bの光照射方向との成す角度(図9中の角度β)が比較的小さな角度で設定される。
βが小さい場合、上向き傾斜面42b’から導入される光が光透過性部材42’の底面で全反射されず、そのまま光透過性部材42’における本体部42c’の外に透過する成分を生じさせることから(図9中の点線矢印参照)、この状態になると、入射された前記光が前記裏面に対し前記全反射条件で照射されなくなってしまうことに留意する必要がある。
したがって、βとしては、入射された前記光が検出面42’に対し全反射条件を満たしうる最小角度以上でなければならない。
なお、上面側切欠き部45’に低屈折材料45a’が埋設されない場合も、光透過性部材42’の屈折率が高くないと、上向き傾斜面42b’で屈折された光が光透過性部材42’の底面で全反射されず、そのまま光透過性部材42’外に透過する成分を生じさせることに留意する必要がある。
次に、第6実施形態に係る目的物質検出装置を図11を参照しつつ、説明する。なお、図11は、第6実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
図11に示すように、第6実施形態における検出チップ50は、光透過性部材52を有する。光透過性部材52では、第3実施形態における光透過性部材22と異なり、上面に液体試料Aを導入する液体試料貯留溝54が形成される。液体試料貯留溝54は断面凹状の形状で形成され、その底面が検出面52aとされる。
また、光透過性部材52では、第3実施形態における光透過性部材22と異なり、底面に形成されるとともに下向き傾斜面52bを有する底面側切欠き部56が形成され、底面側切欠き部56には、必要に応じて本体部52cの形成材料よりも屈折率の低い低屈折材料56aが埋設される。
また、底面側切欠き部56が低屈折材料56aを埋設させて構成されると、下向き傾斜面52bが外部に露出して大気中の塵などの付着により汚れることを防止することができる。
また、底面側切欠き部56においても、下向き傾斜面52bにおける光の反射を利用して、光照射部Bから照射される光を下向き傾斜面52b及び底面で1度ずつ反射させて検出面52aに導光させることができる(第2の光入射構造)。
なお、これ以外の構成及び効果については、第3実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
次に、第7実施形態に係る目的物質検出装置を図12を参照しつつ、説明する。なお、図12は、第7実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
第7実施形態における検出チップ60は、第1実施形態における検出チップ1の変形例である。
図12に示すように、第7実施形態における検出チップ60は、光透過性部材62を有する。光透過性部材62では、第1実施形態における光透過性部材2と異なり、側面に液体試料Aを導入する液体試料貯留溝64が形成される。
液体試料貯留溝64は、断面凹状の穿設溝として形成され、前記穿設溝を構成する面のうち、前記底面と最も近い位置で対向する面が検出面62aとされる。
このように本発明に係る前記目的物質検出装置及び前記目的物質検出方法は、「上面」、「底面」及び「側面」の相対的な位置関係を維持すれば、任意の方向に前記目的物質検出装置の姿勢を変化させて用いることができる。
なお、これ以外の構成及び効果については、第1実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
2,2’,12,22,32,42,42’,52,62 光透過性部材
2a,2a’,12a,22a,32a,42a,42a’,52a,62a 検出面
2b,2b’,12b,42b,42b’,62b 上向き傾斜面
2c,12c,22c,32c,42c,42c’,52c,62c 本体部
4,24 側壁部
14,34,44,54,64 液体試料貯留溝
15,45,45’ 上面側切欠き部
45a,45a’,56a 低屈折材料
46,56 底面側切欠き部
22b,32b,46a,52b 下向き傾斜面
A 液体試料
B 光照射部
C 磁場印加部
D 光検出部
W 距離
X 長さ方向
Y 厚み方向
θ1,θ2,α,β 角度
Claims (9)
- 底面に対して上面側の面に配される検出面と、厚み方向に対し前記上面から前記底面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する上向き傾斜面及び前記厚み方向に対し前記底面から前記上面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する下向き傾斜面のいずれかの傾斜面と、光を受光して内部に導光可能とされる本体部とを有する全体略板状の光透過性部材を備え、前記光透過性部材が前記上面側から照射され前記上向き傾斜面を通過させた前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第1の光入射構造及び前記上面側から照射され前記下向き傾斜面で反射された前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第2の光入射構造のいずれかの光入射構造を有する検出チップと、
前記光透過性部材の前記上面側に配され、前記光入射構造を介して前記検出面に全反射条件で前記光を照射可能とされる光照射部と、
前記光透過性部材の前記底面側に配される磁場印加部と、
前記検出面上に配され、前記検出面の表面近傍の領域を検出領域とし、前記光の照射に伴い目的物質と磁性粒子とを含む結合体から発せられる光信号を検出可能とされる光検出部と、
を備え、
前記光透過性部材が前記上面に形成されるとともに前記上向き傾斜面を有する断面V字状の上面側切欠き部及び前記底面に形成されるとともに前記下向き傾斜面を有する断面V字状の底面側切欠き部の少なくともいずれかの切欠き部を有することを特徴とする目的物質検出装置。 - 切欠き部に本体部よりも屈折率の低い低屈折材料が埋設される請求項1に記載の目的物質検出装置。
- 光入射構造が、第1の光入射構造における上向き傾斜面を通過させた光及び第2の光入射構造における下向き傾斜面で反射された光の少なくともいずれかを底面で反射させた後に検出面に対し全反射条件で入射可能とされる請求項1から2のいずれかに記載の目的物質検出装置。
- 傾斜面における光入射位置と検出面における光照射位置との間の最短距離が、1.0mm~50.0mmとされる請求項1から3のいずれかに記載の目的物質検出装置。
- 光透過性部材の厚みが0.1mm~10.0mmとされる請求項1から4のいずれかに記載の目的物質検出装置。
- 光透過性部材の上面に少なくとも一部を検出面とする液体試料貯留溝が形成される請求項1から5のいずれかに記載の目的物質検出装置。
- 液体試料貯留溝が検出面として光透過性部材の厚み方向に対し上面から底面側に向かうにつれて傾斜面から離れる方向に傾斜する傾斜検出面を有する請求項6に記載の目的物質検出装置。
- 光透過性部材の上面の一部が検出面とされるとともに前記検出面を底とする函状体を形成するように前記検出面の周囲に側壁部が立設される請求項1から5のいずれかに記載の目的物質検出装置。
- 請求項1から8のいずれかに記載の目的物質検出装置を用いた目的物質検出方法であって、
光透過性部材の上面側から光入射構造を介して検出面に全反射条件で光を照射する光照射工程と、
前記光透過性部材の底面側から磁場を印加する磁場印加工程と、
前記光の照射に伴い目的物質と磁性粒子とを含む結合体から発せられる光信号を検出する光検出工程と、
を含むことを特徴とする目的物質検出方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017136826A JP7097563B2 (ja) | 2017-07-13 | 2017-07-13 | 目的物質検出装置及び目的物質検出方法 |
EP18784840.3A EP3594663A4 (en) | 2017-04-14 | 2018-04-11 | DESIRED SUBSTANCE DETECTION CHIP, DESIRED SUBSTANCE DETECTION DEVICE, AND DESIRED SUBSTANCE DETECTION METHOD |
US16/604,877 US11112359B2 (en) | 2017-04-14 | 2018-04-11 | Target substance detection chip, target substance detection device, and target substance detection method |
PCT/JP2018/015170 WO2018190358A1 (ja) | 2017-04-14 | 2018-04-11 | 目的物質検出チップ、目的物質検出装置及び目的物質検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017136826A JP7097563B2 (ja) | 2017-07-13 | 2017-07-13 | 目的物質検出装置及び目的物質検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019020181A JP2019020181A (ja) | 2019-02-07 |
JP7097563B2 true JP7097563B2 (ja) | 2022-07-08 |
Family
ID=65354190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017136826A Active JP7097563B2 (ja) | 2017-04-14 | 2017-07-13 | 目的物質検出装置及び目的物質検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7097563B2 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005195477A (ja) | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Rohm Co Ltd | 表面プラズモン共鳴センサ |
JP2007248253A (ja) | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Omron Corp | 光学部品、光学センサ、表面プラズモンセンサ及び指紋認証装置 |
JP2010512534A (ja) | 2006-12-12 | 2010-04-22 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | ラベル粒子を検出するマイクロエレクトロニクスセンサデバイス |
JP5301894B2 (ja) | 2008-06-27 | 2013-09-25 | 富士フイルム株式会社 | 検出方法 |
WO2015030833A1 (en) | 2013-08-31 | 2015-03-05 | Pandata Research Llc | Spectrometer with multiple waveguides |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0484738A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-18 | Hitachi Ltd | 減衰全反射プリズム用セル |
JPH04178539A (ja) * | 1990-11-14 | 1992-06-25 | Hitachi Ltd | 減衰全反射プリズムセル |
-
2017
- 2017-07-13 JP JP2017136826A patent/JP7097563B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005195477A (ja) | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Rohm Co Ltd | 表面プラズモン共鳴センサ |
JP2007248253A (ja) | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Omron Corp | 光学部品、光学センサ、表面プラズモンセンサ及び指紋認証装置 |
JP2010512534A (ja) | 2006-12-12 | 2010-04-22 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | ラベル粒子を検出するマイクロエレクトロニクスセンサデバイス |
JP5301894B2 (ja) | 2008-06-27 | 2013-09-25 | 富士フイルム株式会社 | 検出方法 |
WO2015030833A1 (en) | 2013-08-31 | 2015-03-05 | Pandata Research Llc | Spectrometer with multiple waveguides |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019020181A (ja) | 2019-02-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7008334B2 (ja) | 光学的検出方法及び光学的検出装置 | |
JP2015121552A (ja) | ラベル粒子を検出するマイクロエレクトロニクスセンサデバイス | |
JP6225114B2 (ja) | クラスタ検出に関する装置 | |
EP2726852B1 (en) | Multiple examinations of a sample | |
JP2010127624A (ja) | 全反射照明型センサチップ | |
WO2018190358A1 (ja) | 目的物質検出チップ、目的物質検出装置及び目的物質検出方法 | |
JP5920692B2 (ja) | 目的物質検出チップ、目的物質検出装置及び目的物質検出方法 | |
WO2018100780A1 (ja) | 標的物質検出装置及び標的物質検出方法 | |
JP6097302B2 (ja) | サンプルの平行な光学検査 | |
JP6928930B2 (ja) | 目的物質検出チップ、目的物質検出装置及び目的物質検出方法 | |
JP7097563B2 (ja) | 目的物質検出装置及び目的物質検出方法 | |
US20110093213A1 (en) | Fluid providing apparatus | |
WO2018100779A1 (ja) | 標的物質検出装置及び標的物質検出方法 | |
JP7246085B2 (ja) | 標的物質検出装置 | |
JP7411219B2 (ja) | 磁場と重力を用いる標的物質検出装置及び標的物質検出方法 | |
JPWO2019049817A1 (ja) | センサチップ、目的物質検出装置及び目的物質検出方法 | |
JP7029121B2 (ja) | 目的物質検出チップ、目的物質検出装置及び目的物質検出方法 | |
JP6991504B2 (ja) | 目的物質検出装置及び目的物質検出方法 | |
US20140217267A1 (en) | Method and device for coupling a light beam into a foil | |
JP6936987B2 (ja) | 目的物質検出チップ、目的物質検出装置及び目的物質検出方法 | |
JP7320845B2 (ja) | 標的物質検出方法及び標的物質検出キット | |
JP2020190428A (ja) | 標的物質の計数方法、計数装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200603 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210525 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210714 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211207 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220106 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220531 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220617 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7097563 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |