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公開番号2024081922
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-19
出願番号2022195511
出願日2022-12-07
発明の名称測定用チップ、測定装置、および測定方法
出願人古野電気株式会社
代理人弁理士法人三枝国際特許事務所
主分類G01N 21/43 20060101AFI20240612BHJP(測定;試験)
要約【課題】測定の再現性や測定の信頼性をさらに向上させ、作製プロセスをさらに低コスト化した光導波路型の測定用チップ、測定装置、および測定方法を提供する。
【解決手段】測定用チップ1は、光が伝搬方向Yに伝搬する伝搬層2と、伝搬層2に光を導入する導入部3と、伝搬層2から光を導出する導出部4と、伝搬層2の表面上にコーティングが形成され、コーティングの形成領域における伝搬方向Yの長さが、伝搬方向Yに対する垂直方向Xに沿って増加または減少するコーティング層5と、を備え、少なくともコーティング層5から露出する露出領域の伝搬層2の表面2Aに、測定対象物中のアナライトに反応するリガンド6を修飾可能である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光が伝搬方向に伝搬する伝搬層と、
前記伝搬層に前記光を導入する導入部と、
前記伝搬層から前記光を導出する導出部と、
前記伝搬層の表面上にコーティングが形成され、前記コーティングの形成領域における前記伝搬方向の長さが、前記伝搬方向に対する垂直方向に沿って増加または減少するコーティング層と、
を備え、
少なくとも前記コーティング層から露出する露出領域の前記伝搬層の表面に、測定対象物中のアナライトに反応するリガンドを修飾可能な、測定用チップ。
続きを表示（約 720 文字）【請求項２】
前記露出領域の前記伝搬層の表面に前記リガンドが修飾されることにより形成されるリガンド層をさらに備える、請求項１に記載の測定用チップ。
【請求項３】
前記コーティング層の屈折率は、前記伝搬層の屈折率より低く、前記リガンド層の屈折率より高い、請求項２に記載の測定用チップ。
【請求項４】
前記コーティング層は、平面視において前記導入部から前記導出部の間に形成されている、請求項１に記載の測定用チップ。
【請求項５】
前記コーティング層は、平面視において前記導入部上および／または前記導出部上にさらに形成されている、請求項１に記載の測定用チップ。
【請求項６】
前記コーティング層は、前記伝搬方向の長さが前記伝搬方向に対する垂直方向に沿って連続的に増加または減少する、請求項１に記載の測定用チップ。
【請求項７】
前記コーティング層は、前記伝搬方向の長さが前記伝搬方向に対する垂直方向に沿って線形に増加または減少する、請求項１に記載の測定用チップ。
【請求項８】
前記コーティング層は、前記伝搬層の表面から前記コーティング層側の媒質に向けて浸透するエバネッセント光の染み出し長以上の厚みを有する、請求項１に記載の測定用チップ。
【請求項９】
前記コーティング層は、二酸化ケイ素を用いて形成されている、請求項１に記載の測定用チップ。
【請求項１０】
前記コーティング層は、二酸化ケイ素と金属酸化物の混合物を用いて形成されている、請求項１に記載の測定用チップ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路型の測定用チップ、測定装置、および測定方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から様々な種類のバイオセンサが開発されており、例えば生体分子間の相互作用を解析するために利用されている。バイオセンサのタイプとしては、例えば特許文献１および特許文献２に例示するような光導波路を利用するタイプや、表面プラズモン共鳴を利用するタイプ、マッハ・ツェンダー干渉を利用するタイプ等がある。
【０００３】
特許文献１のバイオセンサは、光導波路を利用するタイプのバイオセンサ（以下、光導波路型の測定用チップとも呼ぶ）であり、被検出物質（以下、アナライトと呼ぶ）を検出するために、アナライトに反応する反応物質（以下、リガンドと呼ぶ）が、光が伝搬する伝搬層の表面に形成されている。特許文献１の測定用チップでは、リガンドが固定化されている領域とリガンドが固定化されていない領域とで、伝搬層を伝搬する光の位相変化量が異なることを利用して、伝搬層から導出される光のパターンの変化に基づいて、アナライトの有無やアナライトの濃度を推定する。特許文献２のバイオセンサも光導波路型のバイオセンサであり、こちらは発色剤を用い、光の吸収・散乱による伝搬光の強度変化を検出するタイプである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１９／０４４４１８号
特開２０１２－７８１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下に詳述するように、光導波路型の測定用チップには、測定の再現性や測定の信頼性に関してさらなる性能向上が求められている。
【０００６】
図８および図９は、特許文献１の測定用チップを説明するための図である。図８は、特許文献１の測定用チップの模式的な構造を示す図である。図９は、特許文献１の測定用チップにおいて、特定の平面形状にリガンド層を形成する３つの方法を示す図である。
【０００７】
図８（Ａ）の側面図および図８（Ｂ）の斜視図に示すように、特許文献１の測定用チップ９１は、光が伝搬する伝搬層９２と、伝搬層９２に光を導入する導入部９３と、伝搬層９２から光を導出する導出部９４と、リガンド層９６とを備え、リガンド層９６の領域は、伝搬層９２の表面に特定の平面形状で形成されている。具体的には図８（Ｂ）に示すように、リガンド層９６の領域は、光の伝搬方向（図中Ｙ軸方向）のリガンド層９６の長さが、伝搬方向に垂直な方向（図中Ｘ軸方向）に沿って増加または減少するような平面形状（例えば、平面視で直角三角形）で形成されている。伝搬層９２の下面に備えられている透明な基材９７は任意の構成である。
【０００８】
このような特定の平面形状にリガンド層９６を形成する方法としては、例えば図９に示す３つの方法がある。第１の方法は、図９（Ａ）に示すように、伝搬層９２の表面に足場材料８１を一様に形成した後、マスク８９およびリガンド溶液８０を用いてリガンド８２を上記した特定の平面形状にパターニングする方法である。第２の方法は、足場材料８１を伝搬層９２の表面に形成する際に、マスク８９を用いて足場材料８１を上記した特定の平面形状にパターニングしておく方法である。図９（Ｂ）に示すように、足場材料８１は上記した特定の平面形状に予めパターニングされているので、足場材料８１にリガンド溶液８０を接触させると、リガンド８２はこの特定の平面形状に形成される。第３の方法は、伝搬層９２の表面に足場材料８１を一様に形成した後、マスク８９およびブロッキング溶液を用いて特定の平面形状を有する領域の足場材料８１の結合サイト８３を予めブロックしておく方法である。図９（Ｃ）に示すように、特定の平面形状を有する領域の足場材料８１の結合サイト８３は、リガンド８２と結合できない状態８４にされている。
【０００９】
特定の平面形状にリガンド層９６を形成するこれら３つの方法はいずれもウェットな工程であることから、工程の再現性は高くはなく、高コストである。上記した特定の平面形状にリガンド層９６を形成するにあたり、工程再現性のさらなる向上及び、低コスト化が求められている。工程再現性が向上すると測定の再現性や測定の精度も向上する。
【００１０】
また、光導波路型の測定用チップにおいて、測定対象物の屈折率による影響（バルク効果とも呼ぶ）の大きさや、非特異吸着による影響の大きさは、測定結果の信頼性を示す指標の一つとして知られている。しかしながら特許文献１の測定用チップ９１では、これらバルク効果による影響の大きさや非特異吸着による影響の大きさを直接的に測定することができない。測定結果の信頼性を向上させるために、これらバルク効果による影響の大きさや非特異吸着による影響の大きさを、直接的に測定することが求められている。
（【００１１】以降は省略されています）

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