JPH0829330A - Optical biosensor and production thereof - Google Patents
Optical biosensor and production thereofInfo
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- JPH0829330A JPH0829330A JP16718894A JP16718894A JPH0829330A JP H0829330 A JPH0829330 A JP H0829330A JP 16718894 A JP16718894 A JP 16718894A JP 16718894 A JP16718894 A JP 16718894A JP H0829330 A JPH0829330 A JP H0829330A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光バイオセンサに関
し、特に種々の抗原を含むサンプル溶液から特定の抗原
を簡単、かつ短時間に定量化する光バイオセンサに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical biosensor, and more particularly to an optical biosensor for quantifying a specific antigen from a sample solution containing various antigens easily and in a short time.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、エバネッセント波を用いた光バイ
オセンサの基本アイデアは、R.M.Sutherlandらによって
1984年に発表されている(Biosensors, Oxford Sci
ence Publications, Oxford, pp.655-678)。それによ
れば、蛍光色素で標識した抗体をプレーナ型導波路また
は光ファイバ型導波路の表面上に共有結合により固定化
し、導波路内において内部的な全反射が多数回行われた
光ビームのエバネッセント波成分を利用して、導波路上
に固定化された抗原とサンプル溶液中の抗体との反応を
高感度に検出するものである。エバネッセント波とは、
光の境界面での全反射の際に指数関数的に減少する透過
波を言う(レーザ学会編「レーザハンドブック」オーム
社(1982)p.63)。エバネッセント波は、導波路の
外側の水相内に数分の一波長の特性貫通深度を有するた
め、界面と非常に近接した物質とは光反応するが、溶液
本体とは最小限にしか光反応しない。このエバネッセン
ト波の距離はガラス表面から1μm程度であり、この光
を励起光として使用すると、ガラス表面に結合した蛍光
色素のみを検知することが可能である。試薬を固定化す
る点でファイバ型よりも光導波路を利用したプレーナ型
が適している。また、プレーナ型は、測定ゾーンの他に
参照ゾーンやテストゾーンのような複数のセンシング部
分を形成することができる。2. Description of the Related Art Conventionally, the basic idea of an optical biosensor using an evanescent wave was announced by RM Sutherland et al. In 1984 (Biosensors, Oxford Sci.
ence Publications, Oxford, pp.655-678). According to this report, an antibody labeled with a fluorescent dye is immobilized on the surface of a planar waveguide or an optical fiber waveguide by covalent bonding, and the evanescent light beam undergoes multiple total internal reflections in the waveguide. The wave component is used to detect with high sensitivity the reaction between the antigen immobilized on the waveguide and the antibody in the sample solution. What is an evanescent wave?
This is a transmitted wave that exponentially decreases during total internal reflection at the boundary surface of light (Laser Handbook, "Laser Handbook" Ohmsha (1982) p.63). Since the evanescent wave has a characteristic penetration depth of a fraction of a wavelength in the water phase outside the waveguide, it photo-reacts with substances in close proximity to the interface, but only minimally with the solution body. do not do. The distance of this evanescent wave is about 1 μm from the glass surface, and when this light is used as excitation light, only the fluorescent dye bound to the glass surface can be detected. The planar type using an optical waveguide is more suitable than the fiber type in that the reagent is immobilized. In addition, the planar type can form a plurality of sensing portions such as a reference zone and a test zone in addition to the measurement zone.
【0003】一般的に、光バイオセンサでは、モノクロ
ーナル抗体にFITCと呼ばれる蛍光色素を標識したも
のが用いられている。これは、FITC色素が生化学の
分野で古くから使用された実績があるためである。ロー
ダミン蛍光色素も知られているが、あまり普及していな
いのが実情である。FITC色素を励起するための光源
の波長は、450nmから520nmの範囲の光を用
い、蛍光波長は560nmから580nmの範囲にあ
る。そのため、励起光源として従来のバイオセンサで
は、アルゴンレーザが用いられている。Generally, in an optical biosensor, a monoclonal antibody labeled with a fluorescent dye called FITC is used. This is because the FITC dye has a long history of use in the field of biochemistry. Rhodamine fluorescent dyes are also known, but the fact is that they are not widely used. The wavelength of the light source for exciting the FITC dye is light in the range of 450 nm to 520 nm, and the fluorescence wavelength is in the range of 560 nm to 580 nm. Therefore, the conventional biosensor uses an argon laser as an excitation light source.
【0004】図9に、グラスゴー大学のY.Zhou等が発表
した光バイオセンサの概略図を示す(Biosensors & Bio
electronics,6(1991)595-607)。図9に示すように、基
板9上に光導波路3が形成されており、光導波路3上に
は、光学的に結合された光学結合プリズム2と、二つの
槽5a,5bを形成する枠5が配設されている。そし
て、枠5の槽5a,5bに対向する基板9の裏面側に
は、受光素子4a,4bがそれぞれ配置されている。ま
た、光導波路3の光学結合プリズム2が位置しない端面
側には、受光素子4cが配置されている。なお、27は
牛血清蛋白である。FIG. 9 shows a schematic diagram of an optical biosensor announced by Y. Zhou et al. Of University of Glasgow (Biosensors & Bio
electronics, 6 (1991) 595-607). As shown in FIG. 9, an optical waveguide 3 is formed on a substrate 9, and on the optical waveguide 3, an optically coupled optical coupling prism 2 and a frame 5 forming two tanks 5a and 5b are formed. Is provided. The light receiving elements 4a and 4b are arranged on the back surface side of the substrate 9 facing the tanks 5a and 5b of the frame 5, respectively. A light receiving element 4c is arranged on the end face side of the optical waveguide 3 where the optical coupling prism 2 is not located. 27 is bovine serum protein.
【0005】次に、本従来例の動作について説明する。Next, the operation of this conventional example will be described.
【0006】レーザ光1を光学結合プリズム2によっ
て、平面状光導波路内3に導き、光ビームを多重内部全
反射によって伝搬させ、励起光と蛍光とをそれぞれ受光
素子4a、4b,4cで検出する。光導波路3の外表面
には、枠5に設けられた槽5aの内側に所定の抗体6が
固定されている。そして、この抗体6上にサンプル溶液
10である抗原8を含む血液とFITC標識抗原7を含
む溶液とを混合して滴下する。この血液には、多数の抗
原8が含まれている。数分間この溶液と抗体6とを反応
させる。もし、血液中に抗体6と反応する検出すべき抗
原が多く含まれていると、光導波路3上の抗体6に結合
するFITC標識抗原7の量は相対的に少なくなり、抗
体6に結合する血液中の検出すべき抗原の量は相対的に
多くなる。つまり、光導波路3表面にはFITC色素の
濃度が少なくなる。その結果、エバネッセント波23に
より励起されたFITC色素の蛍光強度は減少する。血
液中に検出すべき抗原が含まれていないか、又はより少
ない場合には、光導波路3上に固定した抗体6に対して
FITC標識抗原7が数多く結合するため、励起される
FITC標識の量が多くなり、蛍光強度は増大すること
になる。なお、従来装置では、レーザ光源がチョッパー
器によりチョッピングされて測定したい信号に特定の変
調が与えられて雑音と区別され、信号に与えた変調と同
期して雑音が除去され、信号が取り出されるロックイン
アンプ計測法が用いられている。The laser beam 1 is guided into the planar optical waveguide 3 by the optical coupling prism 2, the light beam is propagated by the multiple total internal reflection, and the excitation light and the fluorescence are detected by the light receiving elements 4a, 4b and 4c, respectively. . On the outer surface of the optical waveguide 3, a predetermined antibody 6 is fixed inside the tank 5a provided in the frame 5. Then, the blood containing the antigen 8 as the sample solution 10 and the solution containing the FITC-labeled antigen 7 are mixed and dropped on the antibody 6. This blood contains many antigens 8. The solution is allowed to react with the antibody 6 for several minutes. If the blood contains a large amount of the antigen to be detected that reacts with the antibody 6, the amount of the FITC-labeled antigen 7 that binds to the antibody 6 on the optical waveguide 3 becomes relatively small and binds to the antibody 6. The amount of antigen to be detected in blood is relatively high. That is, the concentration of the FITC dye is reduced on the surface of the optical waveguide 3. As a result, the fluorescence intensity of the FITC dye excited by the evanescent wave 23 decreases. If the blood contains no or less antigen to be detected, a large number of FITC-labeled antigens 7 will bind to the antibody 6 immobilized on the optical waveguide 3, and thus the amount of FITC-labeled excited. Will increase and the fluorescence intensity will increase. In the conventional device, the laser light source is chopped by the chopper device to give a specific modulation to the signal to be measured to distinguish it from noise. The noise is removed in synchronization with the modulation applied to the signal, and the lock is taken out of the signal. The in-amp measurement method is used.
【0007】同じく、グラスゴー大学のグループが同一
基板上に5種類の抗体にそれぞれ反応する抗原を固定し
た反応槽を設けて、多種類検体を同時に検出することが
可能なマルチタイプの光バイオセンサを報告している
(Y.Zhou, et al.,Journal of Molecular Electronic,Vo
l 7,135-149(1991))。Similarly, a group at the University of Glasgow provided a multi-type optical biosensor capable of simultaneously detecting many kinds of specimens by providing reaction vessels on the same substrate on which antigens respectively reacting with five kinds of antibodies were fixed. Reporting
(Y.Zhou, et al., Journal of Molecular Electronic, Vo
l 7,135-149 (1991)).
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】エバネッセント波を用
いた光バイオセンサの研究は盛んに行われてきたが、上
述した従来の光バイオセンサでは、励起光源にアルゴン
ガスレーザを用いるために、光源のサイズが大きく、光
バイオセンサの素子サイズを小さくすることが困難であ
った。また、レーザ光源と光導波路とをプリズムを用い
て光学結合させる素子構造であるため、レーザ光源と光
導波路とをプリズムを用いて結合させる調整が難しく、
一般家庭での使用ができない。The research on the optical biosensor using the evanescent wave has been actively conducted. However, in the above-mentioned conventional optical biosensor, since the argon gas laser is used as the excitation light source, the size of the light source is increased. However, it was difficult to reduce the element size of the optical biosensor. Moreover, since it is an element structure that optically couples the laser light source and the optical waveguide using a prism, it is difficult to adjust the coupling of the laser light source and the optical waveguide using the prism,
Cannot be used in ordinary households.
【0009】レーザ光源としての安価な赤色半導体レー
ザ、あるいは、青色半導体レーザも知られている。赤色
半導体レーザでは蛍光色素を励起する波長よりも発振波
長が長すぎて用いることができない。赤色半導体レーザ
に感受性のある蛍光色素も開発されつつあるが、その特
性は十分ではない。現在、青色半導体レーザは研究開発
の途上であるため、本発明の光源に使用できない。An inexpensive red semiconductor laser or blue semiconductor laser is also known as a laser light source. The red semiconductor laser cannot be used because the oscillation wavelength is too long to excite the fluorescent dye. Fluorescent dyes sensitive to red semiconductor lasers are being developed, but their characteristics are not sufficient. At present, the blue semiconductor laser cannot be used for the light source of the present invention because it is under research and development.
【0010】本発明は、上記のような課題を解消するた
めになされたもので、青色の端面型発光素子の作製が容
易である有機電界発光素子に注目し、一般家庭での使用
ができる操作が容易かつ安価な光バイオセンサを提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and pays attention to an organic electroluminescent device in which a blue end face type light emitting device can be easily manufactured, and an operation which can be used in general households is performed. It is an object of the present invention to provide an easy and inexpensive optical biosensor.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の目的
は、所定の物質に反応する抗原又は所定の物質に反応す
る抗体を表面に固定化した光導波路と、励起光を発光す
る有機電界発光素子とが同一基板上に形成されているこ
とを特徴とする光バイオセンサによって達成される。In the present invention, the above object is to provide an optical waveguide having an antigen which reacts with a predetermined substance or an antibody which reacts with a predetermined substance immobilized on a surface thereof, and an organic electric field which emits excitation light. This is achieved by an optical biosensor characterized in that the light emitting element and the light emitting element are formed on the same substrate.
【0012】上記の目的は、前記有機電界発光素子が、
端面発光型有機電界発光素子であり、端面発光型有機電
界発光素子の端面と光導波路の端面とが結合して基板上
に形成されている光バイオセンサによって達成される。The above-mentioned object is that the organic electroluminescent device is
It is an edge emitting organic electroluminescent device, and is achieved by an optical biosensor in which an end face of the edge emitting organic electroluminescent device and an end face of an optical waveguide are combined and formed on a substrate.
【0013】前記有機電界発光素子が、光導波路を形成
した基板上に誘電体多層膜ミラー、透明電極、正孔輸送
層、発光層、電子輸送層、金属電極の順に積層した構造
の端面発光型有機電界発光素子であるとよい。The organic electroluminescence device has an edge emission type structure in which a dielectric multilayer mirror, a transparent electrode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a metal electrode are laminated in this order on a substrate on which an optical waveguide is formed. It may be an organic electroluminescent device.
【0014】また、前記有機電界発光素子が、光導波路
を形成した基板上に金属電極、正孔輸送層、発光層、電
子輸送層、金属電極の順に積層した構造の端面発光型有
機電界発光素子電界素子であるとよい。Further, the organic electroluminescence device has a structure in which a metal electrode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a metal electrode are laminated in this order on a substrate on which an optical waveguide is formed. It may be an electric field element.
【0015】また、本発明によれば、前述の目的は、所
定の物質に反応する抗原又は所定の物質に反応する抗体
を表面に固定化した光導波路と励起光を発光する有機電
界発光素子とが同一基板上に形成され、光導波路端面と
有機電界発光素子の端面同志が光学結合している光バイ
オセンサによって達成される。Further, according to the present invention, the above-mentioned object is to provide an optical waveguide having an antigen which reacts with a predetermined substance or an antibody which reacts with a predetermined substance immobilized on the surface thereof, and an organic electroluminescence device which emits excitation light. Is formed on the same substrate, and the end face of the optical waveguide and the end face of the organic electroluminescent device are optically coupled to each other.
【0016】更に、前記有機電界発光素子を光導波路が
覆うように形成してもよい。Further, the organic electroluminescence device may be formed so as to be covered with an optical waveguide.
【0017】本発明の光バイオセンサは、基板上に光導
波路を形成し、次いで有機電界発光素子を形成する箇所
の光導波路を基板上から削除し、光導波路を削除した部
分に誘電体多層膜ミラー、透明電極、正孔輸送層、発光
層、電子輸送層、金属電極の順に積層して有機電界発光
素子を形成することによって製造できる。In the optical biosensor of the present invention, an optical waveguide is formed on a substrate, and then the optical waveguide at a portion where an organic electroluminescent device is formed is deleted from the substrate, and the dielectric multilayer film is formed on the portion where the optical waveguide is deleted. It can be manufactured by laminating a mirror, a transparent electrode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer and a metal electrode in this order to form an organic electroluminescent device.
【0018】また、本発明の光バイオセンサは、基板上
に光導波路を形成し、次いで有機電界発光素子を形成す
る箇所の光導波路を基板上から削除し、光導波路を削除
した部分に金属電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送
層、金属電極の順に積層して有機電界発光素子を形成す
ることによって製造できる。Further, in the optical biosensor of the present invention, an optical waveguide is formed on a substrate, and then the optical waveguide of a portion where an organic electroluminescent element is formed is deleted from the substrate, and a metal electrode is formed on the portion where the optical waveguide is deleted. A hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a metal electrode are laminated in this order to form an organic electroluminescent device.
【0019】[0019]
【作用】本発明の光バイオセンサにおいては、有機電界
発光素子により発生した光ビームを光導波路内に導き、
光ビームを多重内部全反射によって伝搬させ、励起光と
蛍光とをそれぞれ受光素子により検出する。光導波路の
表面に固定されている抗体上にサンプル溶液である抗原
を含む血液とFITC標識抗原を含む溶液とを混合して
滴下する。血液には、多数の抗原が含まれており、血液
中に抗体と反応する検出すべき抗原が多く含まれている
と、光導波路上の抗体に結合するFITC標識抗原の量
は相対的に少なくなり、光導波路上の抗体に結合する検
出すべき抗原の量は相対的に多くなる。つまり光導波路
表面にはFITC色素の濃度が少なくなる。その結果、
エバネッセント波により励起されたFITC色素の蛍光
強度は減少する。また、血液中に検出すべき抗原が含ま
れていないか、より少ない場合には、光導波路上に固定
した抗体に対してFITC標識抗原が数多く結合するた
め、励起されるFITC標識の量が多くなり、蛍光強度
は増大する。In the optical biosensor of the present invention, the light beam generated by the organic electroluminescent element is guided into the optical waveguide,
The light beam is propagated by multiplex total internal reflection, and the excitation light and the fluorescence are respectively detected by the light receiving element. On the antibody immobilized on the surface of the optical waveguide, blood containing a sample solution containing an antigen and a solution containing a FITC-labeled antigen are mixed and dropped. Blood contains many antigens, and if the blood contains many antigens to be detected that react with antibodies, the amount of FITC-labeled antigen bound to the antibodies on the optical waveguide is relatively small. Therefore, the amount of the antigen to be detected that binds to the antibody on the optical waveguide becomes relatively large. That is, the concentration of the FITC dye is reduced on the surface of the optical waveguide. as a result,
The fluorescence intensity of the FITC dye excited by the evanescent wave decreases. If blood does not contain or contains less antigen to be detected, a large number of FITC-labeled antigens will be bound to the antibody immobilized on the optical waveguide, and the amount of FITC-labeled excited will be large. And the fluorescence intensity increases.
【0020】[0020]
【実施例】以下、本発明の光バイオセンサの実施例を図
を参照しながら説明する。EXAMPLES Examples of the optical biosensor of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0021】通常、有機電界発光素子は、ITO透明電
極を通した光出力が行われている。本発明の光バイオセ
ンサの光源には、光共振器構造の有機電界発光素子が用
いられる。有機電界発光素子には、2種類の構造があ
る。一つは、誘電体多層膜ミラー上にITO透明電極を
形成し、正孔輸送である芳香族ジアミン(PDA)層、
高輝度発光が得られるアルミニウムキノリノール錯体
(8-hydorxyquinolinealuminum、Alq3 )層、In電
極の順に積層した構造である。もう一つは、電荷注入と
ミラーの役割を兼ねる二つの金属電極で有機発光層を挟
持した構造である。誘電体多層膜と金属電極からなる光
共振器構造による閉じ込め効果により、半値幅の狭い発
光が得られる。共振器長をコントロールすることによっ
て、任意の波長の発光を取り出すことができる。従っ
て、有機電界発光層の厚さを精密測定することにより、
FITC蛍光色素の最適な励起波長である515nmの
単色光が容易に得られる。端面出力型の共振器構造有機
発光素子を導波路と結合させて形成し、単色光を光導波
路に導く。光導波路から染みだしたエバネッセント波に
より、導波路上に固定した抗体に反応して結合したFI
TC標識光源を励起し、蛍光を検出する。詳しくは、蛍
光をレンズ系で集光し、高感度フォトダイオードもしく
は光電子倍増間等の受光素子により検出し、光信号を電
気信号に変換して判定する。本発明では、有機電界発光
素子の駆動電圧をパルスで印加してロックインアンプ法
により高感度で計測する。Normally, the organic electroluminescent device outputs light through the ITO transparent electrode. An organic electroluminescent device having an optical resonator structure is used as a light source of the optical biosensor of the present invention. The organic electroluminescent device has two types of structures. One is an aromatic diamine (PDA) layer which is a hole transporting layer, in which an ITO transparent electrode is formed on a dielectric multilayer mirror.
This is a structure in which an aluminum quinolinol complex (8-hydorxyquinolinealuminum, Alq 3 ) layer capable of obtaining high-luminance light emission and an In electrode are laminated in this order. The other is a structure in which an organic light emitting layer is sandwiched between two metal electrodes that also serve as a charge injection and a mirror. Due to the confinement effect of the optical resonator structure composed of the dielectric multilayer film and the metal electrode, light emission with a narrow half width can be obtained. By controlling the cavity length, it is possible to take out light emission of any wavelength. Therefore, by precisely measuring the thickness of the organic electroluminescent layer,
Monochromatic light of 515 nm, which is the optimum excitation wavelength of the FITC fluorescent dye, can be easily obtained. An end face output type organic light emitting device having a resonator structure is formed by coupling with a waveguide, and monochromatic light is guided to the optical waveguide. The FI bound by reacting with the antibody immobilized on the waveguide by the evanescent wave exuding from the optical waveguide
A TC-labeled light source is excited to detect fluorescence. Specifically, fluorescence is collected by a lens system, detected by a high-sensitivity photodiode or a light receiving element such as a photoelectron multiplier, and an optical signal is converted into an electric signal for determination. In the present invention, the drive voltage of the organic electroluminescent element is applied in pulses to measure with high sensitivity by the lock-in amplifier method.
【0022】実施例1 図1に本実施例の光バイオセンサを示す。 Example 1 FIG. 1 shows an optical biosensor of this example.
【0023】スライドガラス基板12にに光導波路11
が形成されており、光導波路11上には、二つの槽19
a,19bを形成する枠19が配設されている。そし
て、枠19の槽19a,10bに対抗する基板12の裏
面側には、受光素子24a,24bがそれぞれ配置され
ている。また、光導波路11の一端面側には、受光素子
24cが配置されている。基板12の光導波路11が位
置しない部分には励起光を発光する有機電界発光素子3
0が配設されている。有機電界発光素子30は、誘電体
多層膜ミラー13と、透明電極14と、図2(b)の構
造式で示される芳香族フェニルジアミン(PDA)層1
5と、図2(a)の構造式で示されるアルミニウムキノ
リノール錯体(Alq3 )層16と、インジウム又はマ
グネシウム銀合金の電極17とが積層された構造となっ
ている。The optical waveguide 11 is formed on the slide glass substrate 12.
Are formed, and two tanks 19 are formed on the optical waveguide 11.
A frame 19 forming a and 19b is arranged. The light receiving elements 24a and 24b are arranged on the back surface side of the substrate 12 of the frame 19 which faces the tanks 19a and 10b. Further, a light receiving element 24c is arranged on one end surface side of the optical waveguide 11. An organic electroluminescent device 3 that emits excitation light in a portion of the substrate 12 where the optical waveguide 11 is not located
0 is set. The organic electroluminescent device 30 includes a dielectric multilayer film mirror 13, a transparent electrode 14, and an aromatic phenyldiamine (PDA) layer 1 represented by the structural formula of FIG.
5, an aluminum quinolinol complex (Alq 3 ) layer 16 represented by the structural formula of FIG. 2A, and an electrode 17 of an indium or magnesium silver alloy are laminated.
【0024】次に、本実施例の光センサの製造工程につ
いて説明する。Next, the manufacturing process of the optical sensor of this embodiment will be described.
【0025】ソーダガラスであるスライドガラス基板1
2を370℃の硝酸カリウム(KNO3 )溶融溶液に6
0分間浸し、その後温水で洗浄する。この際、カリウム
イオン濃度は0.05モル%である。これにより、スラ
イドガラス基板12上に、カリウムが拡散して、カリウ
ムが取り込まれ、屈折率が大きくなり、光を閉じこめる
膜厚1μmの光導波路11を形成する。それから、有機
電界発光素子30を基板12上に形成する箇所の光導波
路をフォトリソグラフィー法によりエッチングして削
る。光導波路を削除した部分にTiO2 とSiO2 とを
交互に25層積層し、誘電体多層膜ミラー層13を形成
する。この誘電体多層膜ミラー層13の500nm付近
の反射率を100%とした。誘電体多層膜ミラー層13
上にITO等の透明電極14を厚さ0.4μmでスパッ
タ蒸着により形成した。そして、真空度10-8torr
で有機分子線蒸着法によりホール輸送材料である芳香族
系フェニルジアミン(PDA)層15と、発光層と電子
輸送層とを兼ねたアルミニウムキノリノール錯体(Al
q3 )層16とを形成する。トリフェニルジアミン層と
アルミニウムキノリノール錯体層の膜厚は共に70nm
とした。更に、ミラーの役割を兼ねたマグネシウムと銀
の1:10の共蒸着で上部電極17を形成して、有機電
界発光素子30を形成した。なお、500nmの波長の
光を閉じ込められるように設計して形成した。光導波路
11の外表面に、ポリメチルメタアクリレート(PMM
A)のポリマー薄膜を膜厚1μmになるようにスピンコ
ート法で形成し、槽19a及び19bの底部とする。こ
のPMMAの屈折率は光導波路の屈折率よりも小さい。
この上に、二つの槽19a及び19bの枠19をPMM
Aのスクリーン印刷により形成した。Slide glass substrate 1 made of soda glass
2 to 6 at 370 ° C. molten solution of potassium nitrate (KNO 3 ).
Soak for 0 minutes, then wash with warm water. At this time, the potassium ion concentration is 0.05 mol%. As a result, on the slide glass substrate 12, potassium is diffused, potassium is taken in, the refractive index is increased, and the optical waveguide 11 having a film thickness of 1 μm that traps light is formed. Then, the optical waveguide in the portion where the organic electroluminescent element 30 is formed on the substrate 12 is etched and removed by the photolithography method. Twenty-five layers of TiO 2 and SiO 2 are alternately laminated on the portion where the optical waveguide is removed to form a dielectric multilayer mirror layer 13. The reflectance of the dielectric multilayer mirror layer 13 near 500 nm was set to 100%. Dielectric multilayer mirror layer 13
A transparent electrode 14 such as ITO having a thickness of 0.4 μm was formed on the upper surface by sputter deposition. And the degree of vacuum is 10 -8 torr
Aromatic phenyldiamine (PDA) layer 15, which is a hole transport material, and an aluminum quinolinol complex (Al that functions as a light emitting layer and an electron transport layer) are formed by an organic molecular beam deposition method.
q 3 ) layer 16 is formed. Both the triphenyldiamine layer and aluminum quinolinol complex layer have a thickness of 70 nm
And Further, the upper electrode 17 was formed by co-evaporation of magnesium and silver 1:10, which also served as a mirror, to form an organic electroluminescent device 30. In addition, it was designed and formed so as to confine light having a wavelength of 500 nm. On the outer surface of the optical waveguide 11, polymethylmethacrylate (PMM
The polymer thin film of A) is formed by spin coating so as to have a film thickness of 1 μm, and is used as the bottoms of the tanks 19a and 19b. The refractive index of this PMMA is smaller than that of the optical waveguide.
On top of this, the frame 19 of the two tanks 19a and 19b is placed on the PMM.
It was formed by screen printing of A.
【0026】次に、本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【0027】有機電界発光素子30の発光層16の端面
と光導波路11の端面とは結合しており、有機電界発光
素子30に電力が印加されると、有機電界発光素子30
の発光層16より励起光が発光する。この励起光は光導
波路11内に導かれ、多重内部全反射によって光導波路
11を伝搬する。光導波路11の外側の特性貫通深度内
であるPMMA薄膜を底とする槽19a内には抗体18
が固定されており、この抗体18上にサンプル溶液20
である抗原21を含む血液とFITC標識抗原22を含
む溶液とを混合して滴下する。抗体18はサンプル溶液
20に含まれる抗原21またはFITC標識抗原22と
結合反応する。励起光であるエバネッセント波23によ
りFITC標識分が励起されて蛍光が発せられる。この
発光をレンズによって集光し、励起光をカットするフィ
ルターを通して受光素子24aにより検出する。例え
ば、受光素子24aにより検出した蛍光強度から受光素
子24cにより検出された励起光を差し引くことにより
求められる。レファレンスとしての牛血清蛋白27が配
置された槽19bからの蛍光を光導波路11により受光
素子24bに導き、受光素子24aの蛍光と比較する。
牛血清蛋白抗原にはサンプル溶液20に含まれる抗原2
1またはFITC標識抗原22が結合しないので比較対
象に適している。The end face of the light emitting layer 16 of the organic electroluminescent device 30 and the end face of the optical waveguide 11 are connected to each other, and when electric power is applied to the organic electroluminescent device 30, the organic electroluminescent device 30.
Excitation light is emitted from the light emitting layer 16. This excitation light is guided into the optical waveguide 11 and propagates in the optical waveguide 11 by multiple internal total reflection. The antibody 18 is placed in the tank 19a whose bottom is the PMMA thin film, which is within the characteristic penetration depth outside the optical waveguide 11.
Is fixed, and the sample solution 20 is placed on the antibody 18.
The blood containing the antigen 21 and the solution containing the FITC-labeled antigen 22 are mixed and added dropwise. The antibody 18 reacts with the antigen 21 or the FITC-labeled antigen 22 contained in the sample solution 20. The FITC-labeled component is excited by the evanescent wave 23 that is the excitation light to emit fluorescence. This light emission is collected by a lens and is detected by the light receiving element 24a through a filter that cuts the excitation light. For example, it can be obtained by subtracting the excitation light detected by the light receiving element 24c from the fluorescence intensity detected by the light receiving element 24a. The fluorescence from the tank 19b in which the bovine serum protein 27 as the reference is arranged is guided to the light receiving element 24b by the optical waveguide 11 and compared with the fluorescence of the light receiving element 24a.
Bovine serum protein antigen includes antigen 2 contained in sample solution 20.
1 or FITC-labeled antigen 22 does not bind, and is suitable for comparison.
【0028】ここでは、槽内に抗体を固定したが、抗原
を固定しても良い。この場合の抗原としては、アレルゲ
ン、残留農薬又はウイルスなどが使用することができ
る。Although the antibody is fixed in the tank here, the antigen may be fixed. As the antigen in this case, an allergen, a residual pesticide or a virus can be used.
【0029】なお、複数の検体を検出する場合には、複
数の反応層を設け、抗原を固定化することにより可能と
なることはいうまでもない。Needless to say, in the case of detecting a plurality of specimens, it is possible to provide a plurality of reaction layers and immobilize the antigen.
【0030】実施例2 図3を参照して本実施例を説明する。なお、図1と同一
構成部分には同一符号を付して説明を省略する。 Embodiment 2 This embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that the same components as those in FIG.
【0031】図3は、発光素子として電荷注入とミラー
の役割を兼ねる二つの金属電極を用いて有機発光層を挟
持した場合の素子構造である。この場合、アルミニウム
又は金銀合金の電極25と銀又は銀マグネシウム合金の
電極26はミラーとしての役割を果たしている。FIG. 3 shows an element structure in which an organic light emitting layer is sandwiched by using two metal electrodes which serve as charge injection and a mirror as a light emitting element. In this case, the electrode 25 made of aluminum or gold-silver alloy and the electrode 26 made of silver or silver-magnesium alloy serve as mirrors.
【0032】次に図4a−4eにより光導波路と有機電
界発光素子の作成プロセスを説明する。Next, a manufacturing process of the optical waveguide and the organic electroluminescent device will be described with reference to FIGS.
【0033】ソーダガラスであるスライドガラス基板1
2を370℃の硝酸カリウム(KNO3 )溶融溶液に6
0分間浸したのち、温水で洗浄する。この際、カリウム
イオン濃度は0.05モル%である。これにより、図4
aに示すように、スライドガラス基板12上に膜厚1μ
mの光導波路11が形成される。それから、光導波路1
1表面にレジストをスピンコート法により塗布する。光
源を設ける箇所以外を紫外線露光し、未露光箇所を剥離
する。図4bに示すように、光源が位置する部分を酸に
よりエッチングして光導波路部分を削る。図4cに示す
ように、金と銀とを同時に蒸着して下部電極25とし、
次に図4dに示すように、有機分子線蒸着法によりホー
ル輸送材料である芳香族系フェニルジアミン(PDA)
層15と、発光層と電子輸送層とを兼ねたアルミニウム
キノリノール錯体(Alq3 )層16とを形成する。P
DA層15とAlq3 層16の膜厚は共に175nmと
した。図4eに示すように、Alq3 層16の上に、銀
とマグネシウムとの共蒸着法で上部電極26を、光導波
路の端部上にオーバーラップするように形成した。上部
電極26を光導波路の端部上にオーバーラップさせるこ
とにより、光の外部への逃げが少なくなり、光結合効率
が改善される。図5に上からみた平面図を示す。Slide glass substrate 1 made of soda glass
2 to 6 at 370 ° C. molten solution of potassium nitrate (KNO 3 ).
After soaking for 0 minutes, wash with warm water. At this time, the potassium ion concentration is 0.05 mol%. As a result, FIG.
As shown in a, a film thickness of 1 μm is formed on the slide glass substrate 12.
The optical waveguide 11 of m is formed. Then, the optical waveguide 1
1. A resist is applied on the surface by spin coating. Except where the light source is provided, ultraviolet rays are exposed and the unexposed areas are peeled off. As shown in FIG. 4b, the portion where the light source is located is etched with acid to scrape the optical waveguide portion. As shown in FIG. 4c, gold and silver are simultaneously vapor-deposited to form the lower electrode 25,
Next, as shown in FIG. 4d, aromatic phenyldiamine (PDA), which is a hole transport material, is formed by an organic molecular beam deposition method.
A layer 15 and an aluminum quinolinol complex (Alq 3 ) layer 16 which also serves as a light emitting layer and an electron transporting layer are formed. P
Both the DA layer 15 and the Alq 3 layer 16 had a thickness of 175 nm. As shown in FIG. 4e, the upper electrode 26 was formed on the Alq 3 layer 16 by a co-evaporation method of silver and magnesium so as to overlap the end portion of the optical waveguide. By overlapping the upper electrode 26 on the end of the optical waveguide, the escape of light to the outside is reduced and the optical coupling efficiency is improved. FIG. 5 shows a plan view seen from above.
【0034】光導波路11の外表面には、実施例1に記
載したと同様にポリメチルメタアクリレート(PMM
A)のポリマー薄膜を膜厚1μmになるようにスピンコ
ート法で形成し、次いでこの薄膜を底として二つの槽が
配設されている枠19をスクリーン印刷により形成し
た。二つの槽内にはそれぞれ抗体18及び牛血清蛋白2
7が固定されている。On the outer surface of the optical waveguide 11, polymethylmethacrylate (PMM) was used as described in Example 1.
The polymer thin film of A) was formed by a spin coating method so as to have a film thickness of 1 μm, and then the frame 19 in which two tanks were disposed was formed by screen printing with this thin film as a bottom. Antibody 18 and bovine serum protein 2 in each of the two tanks
7 is fixed.
【0035】出力光強度300mWcm-2が得られ、出
力光の方向は基板面に対して上下10度以内に集中して
いる。また、金属電極の間にホール輸送層として図2
(d)に示すような構造式のトリフェニルアミン(TP
AC)、図2(c)に示すような構造式の発光層(PQ
P)を挟んだ場合では、発光波長は460nmで、出力
強度300mWcm-2が得られた。(なお、実施例1で
も同様の出力光特性が得られる。) 図5は、導波路を上から見た図である。実施例2ではミ
ラーを兼ねる金属電極25、26で発光層とホール輸送
層を挟んだ簡単な光共振器構造であるため、実施例1の
ような高価な誘電体多層膜ミラー13を必要とせず、コ
ストダウンを図ることができる。An output light intensity of 300 mWcm -2 is obtained, and the direction of the output light is concentrated within 10 degrees above and below the substrate surface. In addition, as a hole transport layer between the metal electrodes, as shown in FIG.
Triphenylamine (TP having a structural formula as shown in (d)
AC), a light emitting layer (PQ) having a structural formula as shown in FIG.
When P) was sandwiched, the emission wavelength was 460 nm, and the output intensity was 300 mWcm −2 . (It should be noted that similar output light characteristics can be obtained in Example 1 as well.) FIG. 5 is a diagram of the waveguide viewed from above. Since the second embodiment has a simple optical resonator structure in which the light emitting layer and the hole transport layer are sandwiched by the metal electrodes 25 and 26 also serving as mirrors, the expensive dielectric multilayer mirror 13 as in the first embodiment is not required. Therefore, the cost can be reduced.
【0036】実施例3 図6を参照して本実施例を説明する。なお、図1及び図
3と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略す
る。 Embodiment 3 This embodiment will be described with reference to FIG. The same components as those in FIGS. 1 and 3 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【0037】ソーダガラスであるガラス基板12上の一
部分に、金と銀とを同時に蒸着して下部電極25とし、
次に、有機分子線蒸着法によりホール輸送材料である芳
香族系フェニルジアミン(PDA)層15と、発光層と
電子輸送層とを兼ねたアルミニウムキノリノール錯体
(Alq3 )層16とを形成する。PDA層15とAl
q3 層16の膜厚は共に175nmとした。この上に銀
とマグネシウムとを共蒸着法で上部電極26を形成し
て、有機電界発光素子30を形成した。次に、スライド
ガラス基板12上に、有機電界発光素子30の端面を覆
うように、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)の
ポリマー薄膜28を膜厚2μmとなるようにスピンコー
ト法で形成して光導波路11を形成した。光導波路11
の外表面には、PMMAより屈折率の小さな、例えば、
ポリカーボネートの薄膜をスピンコートにより形成し、
槽の底部とする。この上に枠19をスクリーン印刷によ
り形成した。二つの槽内にはそれぞれ抗体18及び牛血
清蛋白27が固定されている。Gold and silver are simultaneously vapor-deposited on a part of the glass substrate 12 which is soda glass to form the lower electrode 25.
Then, an aromatic phenyldiamine (PDA) layer 15, which is a hole transport material, and an aluminum quinolinol complex (Alq 3 ) layer 16, which also functions as a light emitting layer and an electron transport layer, are formed by an organic molecular beam deposition method. PDA layer 15 and Al
The thickness of each of the q 3 layers 16 was 175 nm. The upper electrode 26 was formed on this by the co-evaporation method of silver and magnesium, and the organic electroluminescent element 30 was formed. Next, a polymer thin film 28 of polymethylmethacrylate (PMMA) is formed on the slide glass substrate 12 so as to cover the end face of the organic electroluminescent element 30 by a spin coating method so as to have a film thickness of 2 μm, and an optical waveguide is formed. 11 was formed. Optical waveguide 11
The outer surface of the has a smaller refractive index than PMMA, for example,
Form a thin film of polycarbonate by spin coating,
The bottom of the tank. A frame 19 was formed on this by screen printing. The antibody 18 and the bovine serum protein 27 are immobilized in the two tanks, respectively.
【0038】この素子構造では、端面結合ではあるがき
ちんとした端面の作成が困難であるので、光結合効率が
悪くなるが、素子作製工程が簡略化されてコストダウン
を図ることができる。ここでは、低コスト化を図るため
に有機ポリマー光導波路を用いたが、有機ポリマーの代
わりに石英導波路をスパッタ法により形成しても構わな
い。In this device structure, it is difficult to form a proper end face although it is an end face bond, so the optical coupling efficiency is poor, but the device manufacturing process is simplified and the cost can be reduced. Although an organic polymer optical waveguide is used here for cost reduction, a quartz waveguide may be formed by a sputtering method instead of the organic polymer.
【0039】図3に示した光バイオセンサにより、蛍光
色素ラベルした抗原を基板上に固定した抗体と反応させ
て、蛍光強度を比較した。その結果を図7に示す。Using the optical biosensor shown in FIG. 3, the fluorescent dye-labeled antigen was reacted with the antibody immobilized on the substrate to compare the fluorescence intensities. FIG. 7 shows the result.
【0040】蛍光標識抗原の濃度を1μg/mlから1
0μg/mlと変化させて蛍光強度を計測した。その結
果、光源濃度の増加にともない蛍光強度の増加が見られ
た。また、蛍光標識抗原の濃度を5μg/mlと一定に
して、ラベルしていない抗原を加えた場合に各光源濃度
での蛍光強度を測定した。その結果を図8に示す。これ
により、ラベルしていない抗原により蛍光強度が変化す
ることが確認された。The concentration of the fluorescently labeled antigen was changed from 1 μg / ml to 1
The fluorescence intensity was measured while changing it to 0 μg / ml. As a result, the fluorescence intensity increased with the increase of the light source concentration. In addition, the fluorescence intensity at each light source concentration was measured when the unlabeled antigen was added while the concentration of the fluorescently labeled antigen was kept constant at 5 μg / ml. FIG. 8 shows the result. Thus, it was confirmed that the fluorescence intensity was changed by the unlabeled antigen.
【0041】[0041]
【発明の効果】本発明の光バイオセンサによれば、所定
の物質に反応する抗原又は所定の物質に反応する抗体を
表面に固定化した光導波路と、励起光を発光する有機電
界発光素子とが同一基板上に形成されているので、光源
と光導波路を一体化した小型の光バイオセンサを実現で
き、光学的調整を必要としないため、使用時の取扱いが
簡単になり、一般家庭での使用ができる。According to the optical biosensor of the present invention, an optical waveguide having an antigen that reacts with a predetermined substance or an antibody that reacts with a predetermined substance immobilized on its surface, and an organic electroluminescence device that emits excitation light. Since it is formed on the same substrate, it is possible to realize a compact optical biosensor that integrates a light source and an optical waveguide, and because optical adjustment is not required, handling at the time of use is simple and it can be used in general households. Can be used.
【0042】また、有機電界発光素子が、光導波路を形
成した基板上に誘電体多層膜ミラー、透明電極、正孔輸
送層、発光層、電子輸送層、金属電極の順に積層した構
造の端面発光型有機電界発光素子であるので、光源を安
価に製造でき、コストダウンを図ることができる。Further, the organic electroluminescent device has an end face light emission structure in which a dielectric multilayer mirror, a transparent electrode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a metal electrode are laminated in this order on a substrate on which an optical waveguide is formed. Since it is a type organic electroluminescent device, the light source can be manufactured at low cost and the cost can be reduced.
【0043】また、有機電界発光素子が、光導波路を形
成した基板上に金属電極、正孔輸送層、発光層、電子輸
送層、金属電極の順に積層した構造の端面発光型有機電
界発光素子電界素子であるので、高価な誘電体多層膜ミ
ラーを必要とせず、一層コストダウンを図ることができ
る。Further, the organic electroluminescence device has a structure in which a metal electrode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer and a metal electrode are laminated in this order on a substrate on which an optical waveguide is formed. Since it is an element, an expensive dielectric multi-layer film mirror is not required, and the cost can be further reduced.
【0044】また、所定の物質に反応する抗原又は所定
の物質に反応する抗体を表面に固定化した光導波路と励
起光を発光する有機電界発光素子とが同一基板上に形成
され、光導波路端面と有機電界発光素子の端面同志が光
学結合しているので、同一基板上で発光素子の端面から
光導波路端面に向かって効率良く光を導波することがで
き、ロスが少なく、LEDのようなコヒーレントでない
光源でも十分使用することができる。An optical waveguide having an antigen that reacts with a predetermined substance or an antibody that reacts with a predetermined substance immobilized on the surface thereof and an organic electroluminescent device that emits excitation light are formed on the same substrate. Since the end faces of the organic electroluminescent device and the end faces of the organic electroluminescent device are optically coupled, light can be efficiently guided from the end face of the light emitting device to the end face of the optical waveguide on the same substrate. Even a non-coherent light source can be used satisfactorily.
【0045】また、有機電界発光素子を光導波路が覆う
ように形成することで、素子作製工程が簡略化されてコ
ストダウンを図ることができる。Further, by forming the organic electroluminescent device so that the optical waveguide covers it, the device manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.
【図1】本発明の第1の実施例の光バイオセンサの概略
構造図である。FIG. 1 is a schematic structural diagram of an optical biosensor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】有機電界発光素子の各層に用いられる素材の構
造式を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a structural formula of a material used for each layer of an organic electroluminescence device.
【図3】本発明の第2の実施例の光バイオセンサの概略
構造図である。FIG. 3 is a schematic structural diagram of an optical biosensor according to a second embodiment of the present invention.
【図4a】本発明の第2の実施例の光バイオセンサの作
製プロセスを示す図である。FIG. 4a is a view showing a manufacturing process of the optical biosensor according to the second embodiment of the present invention.
【図4b】本発明の第2の実施例の光バイオセンサの作
製プロセスを示す図である。FIG. 4b is a diagram showing a manufacturing process of the optical biosensor according to the second embodiment of the present invention.
【図4c】本発明の第2の実施例の光バイオセンサの作
製プロセスを示す図である。FIG. 4c is a diagram showing a manufacturing process of the optical biosensor according to the second embodiment of the present invention.
【図4d】本発明の第2の実施例の光バイオセンサの作
製プロセスを示す図である。FIG. 4d is a view showing a manufacturing process of the optical biosensor according to the second embodiment of the present invention.
【図4e】本発明の第2の実施例の光バイオセンサの作
製プロセスを示す図である。FIG. 4e is a diagram showing a manufacturing process of the optical biosensor according to the second embodiment of the present invention.
【図5】図4eを上からみた図である。FIG. 5 is a view from above of FIG. 4e.
【図6】本発明の第3の実施例の光バイオセンサを示す
構造図である。FIG. 6 is a structural diagram showing an optical biosensor according to a third embodiment of the present invention.
【図7】蛍光標識抗原を用いて光バイオセンサの特性を
調べた結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the results of examining the characteristics of an optical biosensor using a fluorescently labeled antigen.
【図8】蛍光標識抗原を用いて光バイオセンサの特性を
調べた結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the results of examining the characteristics of an optical biosensor using a fluorescently labeled antigen.
【図9】従来の光バイオセンサの概略構造図である。FIG. 9 is a schematic structural diagram of a conventional optical biosensor.
11 光導波路 12 基板 13 誘電体多層膜ミラー 14 透明電極 15 芳香族フェニルジアミン(PDA)層 16 アルミニウムキノリノール錯体(Alq3 )層 17 インジウム電極 18 抗体 19 枠 20 サンプル液 21 抗原 22 FITC標識抗原 23 エバネッセント波 24a,24b,24c 受光素子 25 下部金属電極 26 上部金属電極11 Optical Waveguide 12 Substrate 13 Dielectric Multilayer Mirror 14 Transparent Electrode 15 Aromatic Phenyldiamine (PDA) Layer 16 Aluminum Quinolinol Complex (Alq 3 ) Layer 17 Indium Electrode 18 Antibody 19 Frame 20 Sample Liquid 21 Antigen 22 FITC Labeled Antigen 23 Evanescent Wave 24a, 24b, 24c Photodetector 25 Lower metal electrode 26 Upper metal electrode
Claims (14)
資に反応する抗体を表面に固定化した光導波路と、励起
光を発光する有機電界発光素子とが同一基板上に形成さ
れていることを特徴とする光バイオセンサ。1. An optical waveguide in which an antigen that reacts with a predetermined substance or an antibody that reacts with a predetermined substance is immobilized on the surface and an organic electroluminescence device that emits excitation light are formed on the same substrate. An optical biosensor characterized by.
機電界発光素子であることを特徴とする請求項1に記載
の光バイオセンサ。2. The optical biosensor according to claim 1, wherein the organic electroluminescent device is an edge emitting organic electroluminescent device.
と光導波路の端面とが結合して基板上に形成されている
ことを特徴とする請求項2に記載の光バイオセンサ。3. The optical biosensor according to claim 2, wherein the end face of the edge emitting organic electroluminescent device and the end face of the optical waveguide are combined and formed on a substrate.
導波路を形成した基板上に誘電体多層膜ミラー、透明電
極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、金属電極の順に
積層した構造に形成されていることを特徴とする請求項
2に記載の光バイオセンサ。4. The edge emitting organic electroluminescent device comprises a dielectric multilayer mirror, a transparent electrode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer and a metal electrode, which are laminated in this order on a substrate having an optical waveguide formed thereon. The optical biosensor according to claim 2, wherein the optical biosensor is formed in a structure.
導波路を形成した基板上に金属電極、正孔輸送層、発光
層、電子輸送層、金属電極の順に積層した構造に形成さ
れていることを特徴とする請求項2に記載の光バイオセ
ンサ。5. The edge emitting organic electroluminescence device is formed in a structure in which a metal electrode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a metal electrode are laminated in this order on a substrate having an optical waveguide formed thereon. The optical biosensor according to claim 2, wherein:
質に反応する抗体を表面に固定化した光導波路と励起光
を発光する有機電界発光素子とが同一基板上に形成さ
れ、光導波路端面と有機電界発光素子の端面同志が光学
結合していることを特徴とする光バイオセンサ。6. An optical waveguide having an antigen reactive with a predetermined substance or an antibody reactive with a predetermined substance immobilized on its surface and an organic electroluminescent device for emitting excitation light are formed on the same substrate, and an end face of the optical waveguide is formed. An optical biosensor, characterized in that the end faces of the organic electroluminescent device are optically coupled to each other.
ように形成されていることを特徴とする請求項1に記載
の光バイオセンサ。7. The optical biosensor according to claim 1, wherein the organic electroluminescent element is formed so as to be covered with an optical waveguide.
成した基板上に金属電極、正孔輸送層、発光層、電子輸
送層、金属電極の順に積層した構造に形成されているこ
とを特徴とする請求項7に記載の光バイオセンサ。8. The organic electroluminescent device is formed in a structure in which a metal electrode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a metal electrode are laminated in this order on a substrate having an optical waveguide formed thereon. The optical biosensor according to claim 7.
電界発光素子を形成する箇所の光導波路を基板上から削
除し、光導波路を削除した部分に誘電体多層膜ミラー、
透明電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、金属電極
の順に積層して有機電界発光素子を形成することを特徴
とする所定の物質に反応する抗原又は所定の物質に反応
する抗体を表面に固定化した光導波路と、励起光を発光
する有機電界発光素子とが同一基板上に形成されている
光バイオセンサの製造方法。9. An optical waveguide is formed on a substrate, and then the optical waveguide at a location where an organic electroluminescent device is to be formed is deleted from the substrate, and a dielectric multilayer film mirror is formed at the portion where the optical waveguide is deleted.
A transparent electrode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a metal electrode are laminated in this order to form an organic electroluminescent device, and an antigen that reacts with a predetermined substance or an antibody that reacts with a predetermined substance is formed. A method for manufacturing an optical biosensor, in which an optical waveguide immobilized on a surface and an organic electroluminescent element that emits excitation light are formed on the same substrate.
ら構成してなることを特徴とする請求項9に記載の光バ
イオセンサの製造方法。10. The method for manufacturing an optical biosensor according to claim 9, wherein the light emitting layer and the electron transporting layer are composed of one layer.
機電界発光素子を形成する箇所の光導波路を基板上から
削除し、光導波路を削除した部分に金属電極、正孔輸送
層、発光層、電子輸送層、金属電極の順に積層して有機
電界発光素子を形成することを特徴とする所定の物質に
反応する抗原又は所定の物質に反応する抗体を表面に固
定化した光導波路と、励起光を発光する有機電界発光素
子とが同一基板上に形成されている光バイオセンサの製
造方法。11. An optical waveguide is formed on a substrate, and then the optical waveguide at a portion where an organic electroluminescent device is to be formed is removed from the substrate, and a metal electrode, a hole transport layer, and a light emitting layer are removed at the portion where the optical waveguide is removed. , An electron transport layer, and a metal electrode are laminated in this order to form an organic electroluminescence device, and an optical waveguide having an antigen that reacts with a predetermined substance or an antibody that reacts with a predetermined substance immobilized on the surface, and excitation. A method for manufacturing an optical biosensor, in which an organic electroluminescent element that emits light is formed on the same substrate.
ら構成してなることを特徴とする請求項11に記載の光
バイオセンサの製造方法。12. The method for manufacturing an optical biosensor according to claim 11, wherein the light emitting layer and the electron transporting layer are composed of one layer.
面同志が光学結合するように形成することを特徴とする
請求項9又は請求項11に記載の光バイオセンサの製造
方法。13. The method for manufacturing an optical biosensor according to claim 9, wherein the end faces of the optical waveguide and the end faces of the organic electroluminescent element are formed so as to be optically coupled to each other.
層、電子輸送層、金属電極の順に積層して有機電界発光
素子を形成し、基板上に接し、かつ前記有機電界発光素
子を覆うように薄膜の光導波路を形成することを特徴と
する所定の物質に反応する抗原又は所定の物質に反応す
る抗体を表面に固定化した光導波路と、励起光を発光す
る有機電界発光素子とが同一基板上に形成されている光
バイオセンサの製造方法。14. A metal electrode, a hole transporting layer, a light emitting layer, an electron transporting layer, and a metal electrode are laminated in this order on a substrate to form an organic electroluminescent device, which is in contact with the substrate and the organic electroluminescent device is formed. An optical waveguide in which an antigen that reacts with a predetermined substance or an antibody that reacts with a predetermined substance is immobilized on the surface, and an organic electroluminescent device that emits excitation light, characterized by forming a thin-film optical waveguide so as to cover it. A method for manufacturing an optical biosensor in which the same is formed on the same substrate.
Priority Applications (1)
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JP16718894A JPH0829330A (en) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | Optical biosensor and production thereof |
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JPH0829330A true JPH0829330A (en) | 1996-02-02 |
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ID=15845066
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JP (1) | JPH0829330A (en) |
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- 1994-07-19 JP JP16718894A patent/JPH0829330A/en active Pending
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