專利名稱：光學(xué)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)傳感器。
背景技術(shù)：
對血液等被檢體的測定對象物質(zhì)進行檢測的方法可列舉有，電氣檢測、光學(xué)檢測和表面等離子(surface plasmon)檢測。在具有光波導(dǎo)構(gòu)造的光學(xué)傳感器中，通過檢測光波導(dǎo)層與被檢體的界面(傳感檢測(sensing)面)中的光學(xué)變化，來檢測測定對象物質(zhì)、及由測定對象物質(zhì)產(chǎn)生的物質(zhì)或反應(yīng)生成物。在該光學(xué)傳感器中，為了保持被檢體，而使被檢體區(qū)域朝上，并在被檢體區(qū)域的下方一側(cè)配置光波導(dǎo)層。該被檢體區(qū)域中保有被檢體，并在作為被檢體區(qū)域下側(cè)表面的傳感檢測面，以光學(xué)上的變化檢測測定對象物質(zhì)、及由測定對象物質(zhì)產(chǎn)生的物質(zhì)或反應(yīng)生成物。但是，上述技術(shù)存在以下問題。即，當(dāng)在被檢體中存在因自重而沉淀的沉淀物時， 在上述朝上的被檢體區(qū)域中，沉淀物會堆積于作為被檢體區(qū)域下側(cè)表面的傳感檢測面。因此，存在該沉淀物在物理或化學(xué)方面上妨礙對測定對象物質(zhì)及由測定對象物質(zhì)產(chǎn)生的物質(zhì)或反應(yīng)生成物進行檢測的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明有鑒于上述問題而完成，其目的在于提供一種光學(xué)傳感器，能夠避免被檢體的沉淀物所造成的影響。本發(fā)明第一實施方式的光學(xué)傳感器的特征在于，具有光波導(dǎo)部和被檢體區(qū)域，所述被檢體區(qū)域與所述光波導(dǎo)部鄰接設(shè)置，保持被檢體，并且在不同的位置配置所述被檢體的沉淀物所沉淀的沉淀區(qū)域和所述光波導(dǎo)部側(cè)的發(fā)生光學(xué)變化的傳感檢測區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，能夠避免被檢體的沉淀物所帶來的影響。





圖1是本發(fā)明第一實施方式的光學(xué)傳感器的剖視圖。
圖2是該光學(xué)傳感器的俯視圖。
圖3是該光學(xué)傳感器的傳感器芯片的仰視圖。
圖4是表示該光學(xué)傳感器的被檢體區(qū)域的說明圖。
圖5是本發(fā)明第二實施方式的光學(xué)傳感器的剖視圖。
圖6是本發(fā)明第三實施方式的光學(xué)傳感器的剖視圖。
圖7是該光學(xué)傳感器的傳感器芯片的仰視圖。
圖8是本發(fā)明第四實施方式的光學(xué)傳感器的被檢體區(qū)域的說明圖。
圖9是表示該實施方式中的抗原抗體反應(yīng)的說明圖。
圖10是表示該實施方式中的抗原抗體反應(yīng)的說明圖。
具體實施例方式[第一實施方式]下面，參照圖1至圖4說明本發(fā)明第一實施方式的光學(xué)傳感器1。圖1是本發(fā)明第一實施方式的光學(xué)傳感器1的剖視圖；圖2是其俯視圖。圖3是傳感器芯片15的仰視圖； 圖4是被檢體區(qū)域20的說明圖。光學(xué)傳感器1為光波導(dǎo)型生物傳感器芯片，具有傳感器芯片15和與該傳感器芯片 15對置的腔室16，該傳感器芯片15具有基板11、光波導(dǎo)層12 (光波導(dǎo)部)、入射側(cè)和出射側(cè)光柵13a、13b、和保護膜14，在該傳感器芯片15和腔室16之間構(gòu)成被檢體區(qū)域20。基板11由玻璃(例如，無堿玻璃)或石英構(gòu)成為具有透光性的板狀?；?1配置于腔室16的凹部16a。在基板11的下側(cè)主面兩端部附近區(qū)域，形成有用于使光入射、出射基板11的一對光柵13a、13b。入射側(cè)光柵和出射側(cè)光柵13a、13b與光波導(dǎo)層12接觸，且入射側(cè)光柵和出射側(cè)光柵13a、13b彼此隔開設(shè)置。光柵13a、13b由折射率比構(gòu)成基板11的材料高的材料 (例如鈦氧化物(酸化★夕 > ))形成。光波導(dǎo)層12是在例如3 300 μ m的范圍內(nèi)設(shè)定的厚度均勻的膜體，鄰接形成于形成有光柵13a、13b的基板11的下表面，且與其緊密接觸。光波導(dǎo)層12由比基板折射率高的高分子樹脂構(gòu)成，例如由氧化硅、玻璃、鈦氧化物或有機材料構(gòu)成。保護膜14由比構(gòu)成光波導(dǎo)層12的材料折射率低，且與投入到傳感器芯片15中的全部試劑不反應(yīng)的材料(例如氟樹脂)構(gòu)成。鄰接形成于光波導(dǎo)層12的下表面，且覆蓋與形成光柵13a、13b的區(qū)域相對應(yīng)的光波導(dǎo)層12的兩端部，也就是覆蓋與光柵13a、13b相對應(yīng)的區(qū)域。使上述基板11、光波導(dǎo)層12、光柵13a、13b和保護膜14層疊，形成傳感器芯片15。 傳感器芯片15設(shè)置于腔室16的凹部16a。在傳感器芯片15的光波導(dǎo)層12與腔室16的底面之間形成被檢體區(qū)域20。在基板11的背面(圖1中的上表面)的一端側(cè)和另一端側(cè)分別配置有光源18(例如激光二極管)和受光元件19 (例如光電二極管)。腔室16由丙烯酸(acrylic)等構(gòu)成具有矩形的板狀外形的光學(xué)傳感器1的外輪廓。腔室16 —體地具有，包圍傳感器芯片15的外周的側(cè)壁部16b ；在傳感器芯片15的下方隔著被檢體區(qū)域20相對配置的底壁部16c ；和在側(cè)壁部16b的內(nèi)側(cè)包圍被檢體區(qū)域20的周圍的周壁部17，并且在其上表面中央形成有容納傳感器芯片15的凹部16a。即，在凹部 16a的下方，與光波導(dǎo)層12之間構(gòu)成中空部分的被檢體區(qū)域20，夾著該被檢體區(qū)域20在凹部16a內(nèi)的上部設(shè)置傳感器芯片15。腔室16例如全體由黑色材質(zhì)構(gòu)成，而具有遮光性。底壁部16c的上表面成為與光波導(dǎo)層12隔著被檢體區(qū)域20相對的對置面16d。腔室16與傳感器芯片15例如通過遮光性的雙面粘接帶(未圖示)相互固定。在腔室16的側(cè)壁部16b或底壁部16c，形成有連通外部和被檢體區(qū)域20的送液路徑16e。被檢體27通過該送液路徑16e被導(dǎo)入到被檢體區(qū)域20中。另外，腔室16設(shè)置有在導(dǎo)入被檢體27時排出流體的排出部16f。排出部16f例如是與腔室16外部相通的流路、孔或空間等。
被檢體區(qū)域20是與光波導(dǎo)層12鄰接的中空狀的空間。被檢體區(qū)域20的Z方向尺寸例如被設(shè)定為Imm IOmm左右，內(nèi)部填充并保持被檢體27。被檢體27是包含測定對象物質(zhì)、沉淀物27a及溶劑的被檢體溶液。如圖4所示，被檢體區(qū)域20的下面即對置面16d成為被檢體27中的血球等沉淀物27a因自重而沉淀的沉淀面21 (沉淀區(qū)域)。在被檢體區(qū)域20中設(shè)置有傳感檢測膜22 (反應(yīng)層)。作為與光導(dǎo)波路層12的界面的該傳感檢測膜22的上表面，成為發(fā)生光學(xué)變化的傳感檢測面23 (傳感檢測區(qū)域)。在此，使被檢體區(qū)域20朝下，沉淀面21為被檢體區(qū)域20的下表面，即腔室16的對置面16d，傳感檢測面為被檢體區(qū)域20的上表面，即與光波導(dǎo)層12的界面。也就是說，使被檢體區(qū)域20的沉淀面21與傳感檢測面23配置于相互不同的位置，上下分離。利用該配置，使血球等沉淀物27a不會影響到反應(yīng)面23。傳感檢測膜22上設(shè)置有與被檢體27反應(yīng)的反應(yīng)試劑群25。反應(yīng)試劑群25能夠根據(jù)藥品的種類適宜地組合例如，利用抗原抗體反應(yīng)而與被檢體27結(jié)合的被標(biāo)記的抗體、 對標(biāo)記進行反應(yīng)而生成反應(yīng)產(chǎn)物的試劑、促進與標(biāo)記及試劑的反應(yīng)的催化劑等。在此，傳感檢測膜22可以形成于被檢體區(qū)域20的上側(cè)即光波導(dǎo)層12側(cè)的一部分，也可以形成于全部的被檢體區(qū)域20。傳感檢測膜22中被檢體27的反應(yīng)可列舉有，例如包含抗原抗體反應(yīng)、酶促反應(yīng)等的生物體分子識別反應(yīng)，或者利用生物體分子識別反應(yīng)中的反應(yīng)生成物的發(fā)色或熒光反應(yīng)。傳感檢測膜22具有將測定對象保持于反應(yīng)面23的保持構(gòu)造24。保持構(gòu)造M可列舉有，例如，微珠(beads)、作為親水性吸收膜的吸水片、膠體金(gold colloid)、網(wǎng)眼構(gòu)造的保持部件、多孔質(zhì)構(gòu)造的保持部件等。例如，在反應(yīng)膜22為葡萄糖傳感檢測膜時，傳感檢測膜22的反應(yīng)試劑群25具有葡萄糖的氧化酶或還原酶、與由該酶生成的反應(yīng)物反應(yīng)而生成使發(fā)色劑發(fā)色的物質(zhì)的試劑、發(fā)色劑、成膜高分子樹脂，并且根據(jù)需要，保持構(gòu)造M包含如聚乙二醇(polyethylene glycol)的透水性加速劑。被檢體區(qū)域20和傳感檢測膜22上表面的傳感檢測面23，位于連接光柵13a、13b 間的線上被保護膜14夾在中間的區(qū)域，是與光波導(dǎo)層12表面緊密接觸而鄰接的面。傳感檢測面23根據(jù)被導(dǎo)入的被檢體27的測定對象物的量或濃度，發(fā)生使在光波導(dǎo)層12內(nèi)傳播的光的強度變化等的光學(xué)變化。由傳感檢測面23產(chǎn)生的光學(xué)變化有，例如發(fā)色(反應(yīng))、熒光(反應(yīng))、發(fā)光、吸收、 散射、折射率變化。進而，光學(xué)傳感器1具有用于在被檢體區(qū)域20中攪拌被檢體27和反應(yīng)試劑群25 的攪拌機構(gòu)26。攪拌機構(gòu)沈例如構(gòu)成為，配置在腔室16外，并且具有連通于被檢體區(qū)域 20內(nèi)的泵等，成為易于攪拌并分離導(dǎo)入到被檢體區(qū)域20內(nèi)的被檢體27及試劑的狀態(tài)。對如上所述構(gòu)成的光學(xué)傳感器1的測定方法進行說明。并且，在存在沉淀物27a 時，導(dǎo)入被檢體并攪拌，一邊使沉淀物27a沉淀一邊進行光量變化測定。從作為光源18的激光二極管在基板11上表面?zhèn)热肷浼す鈺r，該激光通過基板11 并在入射光柵13a和光波導(dǎo)層12的界面上折射，然后在光波導(dǎo)層12和基板11以及傳感檢測層界面的傳感檢測面23中一邊進行多次折射一邊傳播。在光波導(dǎo)層12中傳播的光，從基板11的背面射出出射側(cè)光柵13b，并由受光元件19的光電二極管受光。在該狀態(tài)下，從腔室16的外部經(jīng)送液路徑16e注入被檢體27。被檢體27通過送液路徑16e被導(dǎo)入到被檢體區(qū)域20。此時，從形成于腔室16的排出部16f排出被檢體區(qū)域 20內(nèi)的空氣或液體，因此能夠順利地送液。在通過送液將被檢體27導(dǎo)入到被檢體區(qū)域20中后，利用攪拌機構(gòu)沈?qū)Ρ粰z體區(qū)域20內(nèi)進行攪拌，攪拌后放置規(guī)定時間。通過攪拌和放置，促使被檢體27的測定對象物質(zhì)與沉淀物27a分離。另外，通過攪拌使沉淀物27a堆積均勻，防止集中沉淀于一個部位。分離后的沉淀物27a堆積于被檢體區(qū)域20下表面的沉淀面21。由于傳感檢測面23是被檢體區(qū)域20的上表面，因此，通過該沉淀從反應(yīng)面23去除沉淀物27a。此時，在光波導(dǎo)層12中傳播的光的衰減波(evanescent wave)，當(dāng)在傳感檢測面 23上折射時，根據(jù)該傳感檢測膜22中被檢體27中的生物體分子的基于生物化學(xué)反應(yīng)的變化(例如吸光度變化)被吸收。在光波導(dǎo)層12中傳播的光，從出射側(cè)光柵1 射出基板11的背面，并被受光元件 19的光電二極管受光。受光的激光強度與反應(yīng)膜22沒有與生物體分子發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)時受光的光強度(初始光強度)相比，其值下降，能夠利用其下降率檢測生物體分子的量。根據(jù)本實施方式的光學(xué)傳感器1起到如下效果。即，通過使傳感檢測面23和沉淀面21配置在不同的位置，能夠防止沉淀物27a對檢測結(jié)果造成影響。例如，在被檢體27為血液時，能夠不需預(yù)先對血液進行血球分離而將血液導(dǎo)入到被檢體區(qū)域20，并且能夠不受作為沉淀物27a的血球的影響地進行測定。另外，不使光學(xué)傳感器1的構(gòu)造變復(fù)雜，僅通過使被檢體區(qū)域20的朝向向下這樣簡單的構(gòu)造，就能夠避免沉淀物27a的影響。[第二實施方式]下面，參照圖5說明本發(fā)明第二實施方式的光學(xué)傳感器2。除了第二實施方式的光學(xué)傳感器2的朝向以及被檢體區(qū)域20以外，與上述第一實施方式的光學(xué)傳感器1同樣，故省略共通的說明。圖5是本實施方式的光學(xué)傳感器2的剖視圖。光學(xué)傳感器2橫向配置。S卩，使基板11、光波導(dǎo)層12、光柵13a、i;3b和保護膜14在橫方向(X方向)上層疊，構(gòu)成傳感器芯片 15，腔室16與該傳感器芯片15對置配置。腔室16的X方向一方側(cè)(圖中左側(cè))的側(cè)面形成有凹部16a，該凹部16a在Z方向上配置于從中心靠下。在腔室16的底側(cè)壁與傳感器芯片15之間，形成有被檢體區(qū)域20。 在該被檢體區(qū)域20的下方，在與光波導(dǎo)層12之間配置有保護膜14。該保護膜14成為隔壁部。在本實施方式的光學(xué)傳感器2中被檢體區(qū)域20和光波導(dǎo)層12在X方向上相鄰配置， 在被檢體區(qū)域20和光波導(dǎo)層12的邊界部分下方配置成為隔壁部的保護膜14。即，被檢體區(qū)域20相對于光波導(dǎo)層12在橫方向上鄰接設(shè)置，并且在上述被檢體區(qū)域的下部和上述光波導(dǎo)層之間形成有作為隔壁部的保護膜14。在如上構(gòu)成的光學(xué)傳感器2中，被檢體區(qū)域20的作為與光波導(dǎo)層12的界面的X 方向一方側(cè)的側(cè)面成為傳感檢測面23 (傳感檢測區(qū)域)，被檢體區(qū)域20的下表面成為沉淀面21。
即，側(cè)面的傳感檢測面23與下面的沉淀面21配置于不同的位置，配置于成90度的不同的面。進而，該被檢體區(qū)域20的下方區(qū)域，利用保護膜14與光波導(dǎo)12隔開。因此， 在被檢體區(qū)域20內(nèi)，沉淀物27a堆積于下方區(qū)域，但由于其左側(cè)配置有保護膜14，因而，沉淀物27a不會影響到傳感檢測面23。在如上構(gòu)成的光學(xué)傳感器2中，與第一實施方式同樣，將被檢體27導(dǎo)入到被檢體區(qū)域20中后，通過攪拌、放置，促使被檢體27內(nèi)的測定對象物質(zhì)與沉淀物27a分離。沉淀物27a因其自重移動到下方，并移動到通過隔壁部的保護膜14而與光波導(dǎo)層 12隔開的區(qū)域。因此，從傳感檢測面23除去沉淀物27a。在本實施方式中也能夠得到與第一實施方式同樣的效果。即，通過將傳感檢測面 23與沉淀面21配置在不同位置及不同的面，能夠避免沉淀物27a影響測定對象物質(zhì)的檢測。進而，在本實施方式中，由于保護膜起到隔壁部的功能，因此能夠可靠地從傳感檢測面 23去除沉淀物27a。[第三實施方式]下面，參照圖6和圖7說明本發(fā)明第三實施方式的光學(xué)傳感器3。并且，第三實施方式的光學(xué)傳感器3，除玻璃波導(dǎo)層這一點及側(cè)壁部16b的構(gòu)成以外，與上述第一實施方式的光學(xué)傳感器1相同，因此省略共通的說明。光學(xué)傳感器3例如是使用了玻璃波導(dǎo)層的光波導(dǎo)型生物體傳感器芯片，具有有透光性的光波導(dǎo)層12 ；形成于光波導(dǎo)層12的下側(cè)主面的被檢體區(qū)域20 ；設(shè)置于被檢體區(qū)域20內(nèi)的傳感檢測膜22 ；在兩側(cè)部以夾著該被檢體區(qū)域20的方式配置的入射側(cè)光柵和出射側(cè)光柵13a、13b ；包圍被檢體區(qū)域20的撥水性樹脂性的周壁部17 ；包圍被檢體區(qū)域20的保護膜14 ；和具有隔著被檢體區(qū)域20與全反射層對置配置的對置面16d的腔室16。在光波導(dǎo)層12的背面的一端側(cè)和另一端側(cè)分別配置有作為光學(xué)要素的光源18 (例如激光二極管)和受光元件19 (例如光電二極管)。即，在上述第一實施方式中，在光波導(dǎo)層12的與被檢體區(qū)域20相反一側(cè)上鄰接設(shè)置有透光性基板11，但在本實施方式中，在光波導(dǎo)層12的上側(cè)未另外設(shè)置基板，而是使作為全反射層的基板其本身發(fā)揮光波導(dǎo)層12的功能。光波導(dǎo)層12 (全反射層)是石英(氧化硅)成型成板狀的基板。入射的光在該光波導(dǎo)層12內(nèi)一邊全反射一邊透射。相互離開設(shè)置的入射側(cè)光柵和出射側(cè)光柵13a、i;3b形成為與光波導(dǎo)層12的下表面?zhèn)冉佑|。光柵13a、13b由比光波導(dǎo)層12折射率高的材料構(gòu)成。例如通過利用化學(xué)蒸鍍法 (CVD)堆積鈦氧化物、氧化鋅、鈮酸鋰、砷化鎵、銦錫氧化物、聚酰亞胺、氧化鉭等，由光刻法和干式蝕刻技術(shù)形成圖案而成。傳感檢測膜22設(shè)置在被檢體區(qū)域20內(nèi)，與光波導(dǎo)層12接觸，設(shè)置在入射側(cè)光柵 13a和出射側(cè)光柵1 之間。傳感檢測膜22形成為，作為反映試劑群25例如具有含有酶和發(fā)色試劑的傳感檢測膜22酶和發(fā)色試劑，這些反應(yīng)試劑群25利用作為保持構(gòu)造M的纖維素衍生物固定為凝膠狀。被檢體區(qū)域20的上表面，即傳感檢測膜22的上表面與光波導(dǎo)層 12的界面成為傳感檢測面23 (傳感檢測區(qū)域)。另一方面，被檢體區(qū)域20的下表面成為被檢體27的沉淀物27a沉淀的沉淀面21。周壁部17例如由撥水性的樹脂等構(gòu)成，具有包圍被檢體區(qū)域20構(gòu)成為圓環(huán)狀的壁部材料。保護膜14包圍傳感檢測膜22的周圍，覆蓋入射側(cè)光柵13a和上述出射側(cè)光柵 13b。保護膜14例如通過涂敷比氟系樹脂那樣的入射側(cè)光柵13a和上述出射側(cè)光柵1 折射率低的材料形成。在如上構(gòu)成的光學(xué)傳感器3中，從發(fā)光元件入射的光，經(jīng)入射側(cè)光柵13a衍射，在光波導(dǎo)層12內(nèi)一邊全反射一邊透射。當(dāng)在光波導(dǎo)層12與傳感檢測膜22的邊界面的傳感檢測面23上折射時，衰減波因傳感檢測膜22發(fā)色而被吸收。因此，光例如與傳感檢測膜22 發(fā)色的程度即測定對象物質(zhì)的量成比例地被吸收。最終到達出射側(cè)光柵13b的光，從光波導(dǎo)層12向受光元件19出射。然后，根據(jù)從發(fā)光元件發(fā)射的光量與由受光元件19接受的光量之差，計算要測定的物質(zhì)的量。在該實施方式中，也能夠得到與第一和第二實施方式相同的效果。即，將傳感檢測面23配置在沉淀面21的相反側(cè)，由此防止沉淀物27a落在傳感檢測面23上，避免沉淀物 27a帶來的影響。[第四實施方式]下面，參照圖8至圖10說明本發(fā)明第四實施方式中，利用抗原抗體反應(yīng)時傳感檢測膜22中的反應(yīng)動作。圖8是被檢體區(qū)域20的放大圖，圖9和圖10是表示抗原抗體反應(yīng)的說明圖。測定對象物質(zhì)可列舉有，例如血液、血清、血漿、生物體試樣、食品等中所含蛋白質(zhì)、肽(ρ印tide)、遺傳基因等。具體地講，可列舉有，胰島素、酪素(casein)、β-乳球蛋白 (β-Iactoglobulin)、卵清蛋白(ovalbumin)、降鈣素(calcitonin)、C_ 肽(C-ρ 印 tide)、瘦素(Ieptin), β_2_ 微球蛋白(β-2-microglobulin)、視黃醇結(jié)合蛋白(retinol-binding protein)、α-1-微球蛋白(α-l-microglobulin)、α-胎蛋白(α -fetoprotein) > 癌胚抗原(carcinoembryonic antigen)、肌 丐蛋白-I (troponin-I)、胰高血糖素樣肽 (glucagon-like peptide)、類姨島素月太(insulin-like peptide)、月中瘤生長因子(tumor growth factor, TGF)、成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor, FGF)、血小板生長因子、表皮生長因子(EGF)、皮質(zhì)醇(Cortisol)、三碘甲腺原氨酸(Triiodothyronine)、 甲狀腺素(thyroxine)等半抗原荷爾蒙(hapten hormone)，地高辛(digoxin)、茶堿 (theophylline)等藥物、細菌、病毒等感染性物質(zhì)、肝炎抗體、IgE，此外還有蕎麥的主要蛋白質(zhì)復(fù)合體、含花生的Arah2的可溶性蛋白質(zhì)等，但不限定于這些。在利用抗原抗體反應(yīng)時，光波導(dǎo)層12可以由例如苯酚(phenol)樹脂、環(huán)氧樹脂這樣的熱固化性樹脂，或無堿玻璃形成。在此所使用的材料是具有規(guī)定的光透射性的材料，尤其優(yōu)選為以聚苯乙烯為主要構(gòu)造的環(huán)氧樹脂等。在傳感檢測膜22中，作為反應(yīng)試劑群25固定有與被檢體27的測定對象物質(zhì)發(fā)生奇異反應(yīng)的第一物質(zhì)。例如，在利用硅烷偶聯(lián)劑等進行疏水化處理后的表面上利用上述物質(zhì)的疏水性相互作用進行固定。例如，當(dāng)被檢體27的測定對象物質(zhì)為抗原時，第一物質(zhì)可以使用抗體。作為傳感檢測膜22中測定對象物質(zhì)的保持構(gòu)造M列舉有，使微粒在光波導(dǎo)表面經(jīng)阻滯(blocking)層而分散的狀態(tài)。阻滯層例如包含，聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、牛血清蛋白(bovine serum albumin :BSA)、聚乙二醇(polyethylene glycol)、磷脂聚合物、
8凝膠(gelatine)、糖類(例如蔗糖、海藻糖)等水溶性物質(zhì)。阻滯層還可包含蛋白抑制劑
(/口于一夕)。微粒例如可以使用，聚苯乙烯制的膠乳微珠、” ”卞Ε —、商品名)那樣的樹脂微珠或膠體金等金屬膠體，或者鈦氧化物粒子等無機氧化物微粒。微粒還可以使用白蛋白(albumin)等蛋白質(zhì)、瓊脂糖(agarose)等多糖類、氧化硅粒子、碳粒子等非金屬粒子。 尤其優(yōu)選膠乳微珠、金屬膠體。膠乳微珠中，當(dāng)后述在光波導(dǎo)中傳播的光為紅色激光時，優(yōu)選藍色膠乳微珠。微粒優(yōu)選其直徑為50nm 10 μ m。在微粒上，作為反映試劑群25固定有與測定對象物質(zhì)發(fā)生奇異反應(yīng)的第二物質(zhì)。 例如當(dāng)被檢體27的測定對象物質(zhì)為抗原時，作為該第二物質(zhì)在微粒上固定有抗體。對抗原抗體反應(yīng)進行說明。如圖9所示，被檢體四中不存在與第一抗體111和與微粒113的第二抗體112起奇異反應(yīng)的抗原時，微粒113的第二抗體112與光波導(dǎo)層12表面的第一抗體111不結(jié)合而分散。第二抗體112和微粒113發(fā)揮反應(yīng)試劑群25的功能。在此狀態(tài)下，光源18使紅色激光從入射側(cè)光柵13a入射到光波導(dǎo)層12，在該光波導(dǎo)層12中傳播，即使在表面(傳感檢測區(qū)域)附近發(fā)生衰減光，由于被檢體區(qū)域20內(nèi)的被檢體27中的微粒113分散，因此微粒113幾乎不存在于衰減光區(qū)域。即，微粒113幾乎無關(guān)于衰減光的吸收和散射，因此，幾乎不會發(fā)生衰減光強度的衰減。其結(jié)果是，當(dāng)由光電二極管接收從出射側(cè)光柵13b出射的紅色激光時，其激光強度幾乎無變化。另一方面，如圖10所示，當(dāng)被檢體27中存在抗原115時，抗原115與光波導(dǎo)層12 表面的第一抗體111發(fā)生抗原抗體反應(yīng)而結(jié)合，進而，微粒113的第二抗體112與抗原115 發(fā)生抗原抗體反應(yīng)而結(jié)合。也就是說，光波導(dǎo)層12表面的第一抗體111和微粒113的第二抗體112之間經(jīng)由抗原115發(fā)生抗原抗體反應(yīng)，因而微粒113被固定于光波導(dǎo)層12表面。例如，光源18的紅色激光二極管，從入射側(cè)光柵13a向光波導(dǎo)層12入射紅色激光，在該光波導(dǎo)層12中傳播，并在傳感檢測面23附近發(fā)生衰減光時，由于微粒113相對于光波導(dǎo)層12表面(傳感檢測面2 被固定，因此，微粒113存在于衰減光區(qū)域。S卩，微粒 113與衰減光的吸收和散射有關(guān)，所以因其衰減光強度衰減。其結(jié)果是，當(dāng)由受光元件19的光電二極管接收從出射側(cè)光柵13b出射的紅色激光時，該激光強度因被固定的微粒113的影響隨時間的經(jīng)過而下降。由受光元件19接收的激光強度的下降率與相對于光波導(dǎo)層12表面被固定的微粒 113的量，即與抗原抗體反應(yīng)相關(guān)的被檢體27中的抗原濃度成比例。因此，對于抗原濃度已知的被檢體27，制作隨經(jīng)過時間激光強度的下降曲線，求得在該曲線規(guī)定時間處的激光強度的下降率，而預(yù)先制作表示抗原濃度與激光強度下降率的關(guān)系的測量線。根據(jù)利用上述方法測定的時間與激光強度的下降曲線，求出在規(guī)定時間激光強度的下降率，通過將該激光強度的下降率與上述測量線進行比照，就能夠測定被檢體27中的抗原濃度。而且，本發(fā)明并不限定于上述各實施方式，在實施本發(fā)明時能夠根據(jù)其要旨在不脫離本發(fā)明范圍的條件下對構(gòu)成要素進行變形并具體化。例如，在上述第一實施方式中對使光學(xué)傳感器1朝下的情況進行了說明，在第二實施方式中對使光學(xué)傳感器2朝向橫方向的情況進行了說明，但并不局限于此。例如也可以傾斜地配置。例如若被檢體區(qū)域20為立方體，則通過從朝向上的狀態(tài)傾斜90度以上270度以下，則能夠?qū)⒊恋砻?1和傳感檢測面 23設(shè)置于不同的面。
另外，在上述實施方式中，對腔室16全部表面為黑色的情況進行了說明，但也可以僅使發(fā)生衰減光的面，或與引導(dǎo)光的層的上表面相對配置的對置面16d為黑色。另外，也可以在被檢體區(qū)域20外的部分用黑色的雙面遮光帶來接合腔室16和傳感器芯片15。另外，為實現(xiàn)攪拌機構(gòu)26，以具有馬達的泵為例進行了說明，但也可以利用驅(qū)動器、磁性微粒、SAff設(shè)備、壓力元件等。另外，通過對上述實施方式中公開的多個構(gòu)成要素進行適當(dāng)組合，能夠形成多種發(fā)明。例如，可以從實施方式的全部構(gòu)成要素中刪除幾個要素。另外，也可以組合不同實施方式中的構(gòu)成要素。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)傳感器，其特征在于， 具有光波導(dǎo)部和被檢體區(qū)域，所述被檢體區(qū)域與所述光波導(dǎo)部鄰接設(shè)置，保持被檢體，并且在不同的位置配置所述被檢體的沉淀物所沉淀的沉淀區(qū)域和所述光波導(dǎo)部側(cè)的發(fā)生光學(xué)變化的傳感檢測區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，具有腔室，該腔室與所述光波導(dǎo)部相對配置，并在該腔室與所述光波導(dǎo)部之間構(gòu)成所述被檢體區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，在所述被檢體區(qū)域內(nèi)形成有反應(yīng)試劑群，該反應(yīng)試劑群與所述被檢體反應(yīng)，使所述傳感檢測區(qū)域發(fā)生與測定對象物質(zhì)量相對應(yīng)的光學(xué)變化。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，所述被檢體區(qū)域相對于所述光波導(dǎo)部在橫方向上鄰接設(shè)置， 在所述被檢體區(qū)域的下部與所述光波導(dǎo)部之間形成有隔壁部。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于， 還具有攪拌所述被檢體區(qū)域內(nèi)的被檢體的攪拌機構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，所述腔室具有將所述被檢體導(dǎo)入所述被檢體區(qū)域的送液路徑；以及在將所述被檢體導(dǎo)入所述被檢體區(qū)域時，排出所述被檢體區(qū)域中的流體的排出部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)傳感器。本發(fā)明第一實施方式的光學(xué)傳感器(1)的特征是，具有光波導(dǎo)部(12)和被檢體區(qū)域(20)，被檢體區(qū)域(20)與所述光波導(dǎo)部(12)鄰接設(shè)置，保持被檢體，并且被檢體(27)的沉淀物(27a)發(fā)生沉淀的沉淀面(21)與所述光波導(dǎo)部(12)側(cè)的發(fā)生光學(xué)變化的傳感檢測面(23)配置于不同的位置。
文檔編號G01N21/17GK102200504SQ20111007090
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者東野一郎, 植松育生, 繩田功, 葛西晉吾 申請人:株式會社東芝